李湘新(新疆兵團(tuán)房地產(chǎn)開發(fā)(集團(tuán))有限責(zé)任公司,新疆 烏魯木齊830054)
混凝土的裂縫在施工中較為普遍。產(chǎn)生混凝土裂縫的原因很多,對混凝土溫度應(yīng)力的變化注意不夠、防范措施不到位是其要原因。
在大體積混凝土中,溫度應(yīng)力及溫度控制具有重要意義。在施工中,混凝土出現(xiàn)溫度裂縫直接影響到結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。溫度變化對結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)具有顯著的不容忽視的影響。施工中經(jīng)常遇到的主要是溫度裂縫,本文僅對施工中混凝土裂縫的成因和處理措施做一探討。
混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因,主要是溫度和濕度的變化,混凝土的脆性和不均勻性,以及結(jié)構(gòu)不合理,原材料不合格(如堿骨料反應(yīng)),模板變形,基礎(chǔ)不均勻沉降等。
混凝土澆筑后的硬化初期,水泥水化熱使其溫度升高(溫度升高10℃/100kg 水泥),且在2-3 天內(nèi),混凝土入模溫度可達(dá)50-80℃,形成溫度梯度(線膨脹系數(shù)10×10-6/℃),致使其產(chǎn)生0.01%的線膨脹?;炷帘砻鏈囟扰c環(huán)境溫度差大于25℃時(shí),即可出現(xiàn)肉眼可見的收縮裂紋,寬度一般在0.5mm 左右。
1)早期:自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結(jié)束,一般約30 天。由于彈性模量變化,這一時(shí)期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。
2)中期:自水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)止,溫度應(yīng)力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起。
3)晚期:混凝土完全冷卻以后,溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起,這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相迭加。
1)自生應(yīng)力:邊界上沒有任何約束或完全靜止的結(jié)構(gòu),如果內(nèi)部溫度是非線性分布的,由于結(jié)構(gòu)本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應(yīng)力。
2)約束應(yīng)力:結(jié)構(gòu)的全部或部分邊界受到外界的約束,不能自由變形而引起的應(yīng)力。
為了防止裂縫,減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手。
1)采用改善骨料級配,用干硬性混凝土,摻混合料,加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;
旁邊有只茶幾擱打字機(jī),罩著舊漆布套子。一個(gè)矮胖的印度人從圈椅上站起來招呼,代挪椅子;一張蒼黑的大臉,獅子鼻。
2)拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;
3)熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;
4)在混凝土中埋設(shè)水管,通入冷水降溫;
5)規(guī)定合理的拆模時(shí)間,氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度;
6)施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu),在寒冷季節(jié)采取保溫措施;
1)合理地分縫分塊;
2)避免基礎(chǔ)過大起伏;
3)合理的安排施工工序,避免過大的高差和側(cè)面長期暴露;
在混凝土的施工中,為了提高模板的周轉(zhuǎn)率,往往要求新澆筑的混凝土盡早拆模。當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時(shí)間,以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑早期拆模,在表面引起很大的拉應(yīng)力,出現(xiàn)“溫度沖擊”現(xiàn)象。在混凝土澆筑初期,由于水化熱的散發(fā),表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力,此時(shí)表面溫度亦較氣溫為高,此時(shí)拆除模板,表面溫度驟降,必然引起溫度梯度,從而在表面附加一拉應(yīng)力,與水化熱應(yīng)力迭加,再加上混凝土干縮,表面的拉應(yīng)力達(dá)到很大的數(shù)值,就有導(dǎo)致裂縫的危險(xiǎn),但如果在拆除模板后及時(shí)在表面覆蓋一輕型保溫材料,如泡沫海棉等,對于防止混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力,具有顯著的效果。
加筋對大體積混凝土的溫度應(yīng)力影響很小,因?yàn)榇篌w積混凝土的含筋率極低。只是對一般鋼筋混凝土有影響。在溫度不太高及應(yīng)力低于屈服極限的條件下,鋼的各項(xiàng)性能是穩(wěn)定的,而與應(yīng)力狀態(tài)、時(shí)間及溫度無關(guān)。鋼的線脹系數(shù)與混凝土線脹系數(shù)相差很小,在溫度變化時(shí)兩者間只發(fā)生很小的內(nèi)應(yīng)力。由于鋼的彈性模量為混凝土彈性模量的7-15 倍,當(dāng)內(nèi)混凝土應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度而開裂時(shí),鋼筋的應(yīng)力將不超過100-200kg/cm2。因此,在混凝土中想要利用鋼筋來防止細(xì)小裂縫的出現(xiàn)很困難。但加筋后結(jié)構(gòu)內(nèi)的裂縫一般就變得數(shù)目多、間距小、寬度與深度較小了。而且如果鋼筋的直徑細(xì)而間距密時(shí),對提高混凝土抗裂性的效果較好?;炷梁弯摻罨炷两Y(jié)構(gòu)的表面常常會發(fā)生細(xì)而淺的裂縫,其中大多數(shù)屬于干縮裂縫。雖然這種裂縫一般都較淺,但它對結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性仍有一定的影響。
實(shí)踐證明,混凝土常見的裂縫,大多數(shù)是不同深度的表面裂縫,其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。因此說混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。
從溫度應(yīng)力觀點(diǎn)出發(fā),保溫應(yīng)達(dá)到下述要求:
1)防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度,防止表面裂縫。
2)防止混凝土超冷,應(yīng)該盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。
3)防止老混凝土過冷,以減少新老混凝土間的約束。
混凝土的早期養(yǎng)護(hù),主要目的在于保持適宜的溫濕條件,以達(dá)到兩個(gè)方面的效果,一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲,防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進(jìn)行,以期達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和抗裂能力。適宜的溫濕度條件是相互關(guān)聯(lián)的。混凝上的保溫措施常常也有保濕的效果。從理論上分析,新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求而有余。但由于蒸發(fā)等原因常引起水分損失,從而推遲或防礙水泥的水化,表面混凝土最容易而且直接受到這種不利影響。因此混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵時(shí)期,在施工中應(yīng)切實(shí)重視起來。
在建筑施工中許多因素都可以導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生不同程度的裂縫,要從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、混凝土原材料到施工工藝、養(yǎng)護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)盡可能少失誤。在具體施工中,要多觀察,多比較、勤思考,出現(xiàn)問題后多分析、多總結(jié),結(jié)合多種防御措施,混凝土裂縫是完全可以消滅在萌芽狀態(tài)的。