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混凝土施工温度及裂缝预控分析

发布时间:2016/10/9 11:16:45   阅读:

[摘要]在水利工程施工中,由于温度应力及温度控制两方面的原因混凝土常出现温度裂缝,从而影响结构的整体性和耐久性,对工程质量、安全性、稳定性都会造成严重隐患,甚至造成重大的经济损失。阐述了混凝土裂缝产生的原因与混凝土施工中温度应力分析,并提出防止混凝土裂缝措施,以确保整个水利工程施工质量。

[关键词]内部温度;混凝土养护;温度应力

混凝土作为重要的施工原材料之一,在水利工程施工中应用相当普遍,为确保工程质量,混凝土的质量控制尤为重要。混凝土裂缝成为所有混凝土施工中普遍存在的质量问题,不仅会导致工程结构主体发生渗漏、变形,破坏水利工程性能及质量,同时也会使整个水利工程功能受到影响,给国家、社会及人民财产安全造成巨大的经济损失。

1裂缝成因分析

水、骨料、水泥、外加剂等是混凝土必不可少的原材料,并直接影响混凝土质量。其中水泥起着关键性作用,主要是由于水泥和其他原材料自身的抗裂性相对较差,强度高,特别是水化作用过程中会释放出大量热量,混凝土整体温度提升,而外界温度没有发生很大变化,使混凝土结构体形成内外部温度差,导致内部抗压应力、外部拉应力出现冲突,进而产生裂缝。混凝土作为一种脆性材料,在硬化阶段由于水泥与水发生化学反应形成水化物过程中释放出的热能量,造成混凝土内部温度逐步持续提升,从而在结构表面形成反作用力。在温度降低的情况下,混凝土会受到建筑物基础(前期混凝土)的约束力,在混凝土内部产生反作用力。外界气温的降低则会迫使混凝土表面反作用力增大。反作用力大于混凝土自身的抗裂能力时,混凝土就会出现裂缝。内部湿度在大部分混凝土中变化细微或变化缓慢,而混凝土表面湿度可能会变化较大或发生剧烈变化。

浇筑混凝土后若养护不到位、干湿不均匀,混凝土外露结构面水分蒸发导致尺寸形变大于内部混凝土的约束力,同样会导致混凝土裂缝。由于混凝土配比中所需各种材料不均,水灰比不稳定,以及在运输、浇筑过程中会产生离析现象,另外在同一部位的混凝土中抗拉强度也不相同,存在许多结构脆弱部位,最终出现裂缝,最大均匀塑性变形的抗力低也会产生混凝土裂缝。在混凝土结构中,素混凝土结构内出现了抵抗拉伸应力,抵抗拉伸的应力必须由混凝土本身进行。与此不同的是,在钢筋结构混凝土中,混凝土自身承受沿轴线方向的应力,钢筋承担抵抗拉伸应力。但在施工中,混凝土由第一阶段最高温度冷却到第三阶段运行阶段的恒定温度,则会在混凝土内部引起相当大的拉应力。温度应力变化形成过程共分为三个阶段。前期完成混凝土施工后,后期需要进行精心养护以避免出现质量缺陷。如果后期养护不到位,混凝土表面水分蒸发较快,很容易导致变形而造成裂缝。但在实际施工过程中,大多施工技术人员对混凝土后期养护重视不够,未按照相关技术要求全面养护,进而造成混凝土表面出现裂缝。

2混凝土施工温度控制以及裂缝预控

2.1混凝土施工温度控制措施

夏季施工时应控制浇筑混凝土浇筑进入模板温度在25℃以下。冬季施工时应控制浇筑混凝土浇筑进入模板温度超过10℃。控制气温条件措施主要是减少浇筑混凝土配比中水泥的使用量,优化混凝土骨料级配,加强干硬性混凝土、混合料掺入,在混凝土拌制过程中按相应比例加入引气剂、塑化剂。浇筑过程中可预调混凝土在浇筑时的温度,拌制时用冰水或水提前将骨料进行冷却降温。气温较高时浇筑混凝土,应降低混凝土的浇筑厚度,并扩大浇筑面,利用混凝土的浇筑层面进行散热。在浇筑混凝土中提前埋设水管,通入冷水对混凝土进行内部降温;另外应保证拆模时间合理,气温发生骤降时及时进行表面保温,避免混凝土表面温度梯度产生;冬季施工时应对长期暴露的混凝土浇筑块表面、薄壁结构采取保温措施,防止混凝土裂缝。结构或构件内部由于气温变化产生应力应做到以下几点:控制好混凝土内外部的温度差以及混凝土表面的温度梯度,杜绝混凝土暴露在超低气温环境中,确保混凝土施工期最低温度大于混凝土使用期的稳定温度,并避免老旧混凝土过冷引起对新老混凝土的约束。

2.2选择合格的混凝土配比

材料,严控材料配合比采取改善骨料级配、掺混合料、加引气剂或塑化剂的措施,以减少混凝土中的水泥用量来控制温度。混凝土制作前严格水泥、掺合料等原材料的选择,材料采购人员应优先选择水化热较低的水泥,使水泥强度和混凝土强度保持一致,并选择细度模数较差的水泥,以提高混凝土抗裂性。骨料应严格根据《普通混凝土用碎石或卵石质量及检验方法》选择,并严格规范原材料的配合比,确保混凝土质量。施工材料不仅应选择合适,同时应严格控制材料配合比,结合工程实际情况进行设计。

2.3加强混凝土养护

混凝土养护是混凝土施工中非常重要的一个环节。混凝土应力变化第一阶段应注意控制混凝土温度、湿度,保持混凝土内外温度的动态平衡,避免其出现干缩、变形。同时,应保证水泥水化热可正常进行,确保混凝土有较高的强度和良好的耐久性。施工现场根据实际情况进行养护,可适当延长养护时间,对于混凝土结构表面、底层应采用覆盖措施,并定期进行浇水养护。

3结论

混凝土施工技术是确保水利工程施工质量的关键,在施工期间应加强对混凝土温度的控制,采取有效预防措施,避免混凝土产生裂缝,以提高工程质量,确保工程正常运行。

作者:王全利 单位:山西省水利建筑工程局

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