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摘 要:在混凝土施工的过程中,出现裂缝的问题较为常见。通常情况下,温度因素是影响混凝土裂缝问题的重点。因此,相关的工作人员在施工的过程中要将温度因素充分地考虑到其中。对裂缝现象进行严格地控制。众所周知,混凝土结构的应用范围较广,无论是民用建筑还是公路桥梁等等都会应用到混凝土结构。主要是由于这种结构的基本特点较为突出,不仅耐久性较强,而且,很少受到气候条件的影响。本文主要对混凝土施工过程中的温度因素与混凝土裂缝之间的关系进行深入探讨和分析,仅供参考。
关键词:水泥混凝土;裂缝控制;温度应力
在现代的建筑工程中,混凝土结构的应用程度较高,受到了技术人员和施工人员的普遍青睐。主要是由于这种结构具有一定的实用性和经济性。但是,如果在设计和施工的过程中出现了不合理的现象就会严重影响到工程的质量。混凝土结构很容易出现裂缝的问题,混凝土的抗压强度虽然较强,但是其收缩变形也较为明显。很容易出现开裂的现象。研究人员对混凝土的结构特点进行了深入研究和分析,从宏观和微观的不同角度对裂缝问题进行了分析,最终得出的结论中,温度因素是导致混凝土裂缝的关键和前提。
1 水泥混凝土结构裂缝原因分析
影响混凝土质量的主要原因就是温度因素,其中水泥在水化的作用下,会出现一定的热量。混凝土结构一旦出现防热的现象,就会将热量聚集在其结构的内部不容易散失。通过对具体的工程进行测量,可见,水泥进行水化热的过程中,处于不断升温的状态,温度可达到15~25℃。建筑工程中的水化热温度平均要高出5~10℃。水泥的规格以及数量等是影响混凝土结构放热的重要原因,而且这种热量在某一时间段之内会随着时间的增加而不断升高,在达到临界状态的时候,会处于温度的平稳状态。所以,在实际的工程建设中,混凝土结构的稳定性会随着水泥水化热的变化而变化。
除了混凝土内部温度变化之外,外部环境的变化也是引起混凝土裂缝的重要因素。外界的温度升高,浇筑混凝土的温度也会随之增高。反之,则混凝土的温度也下降。所以,在进行混凝土浇筑工程进行的过程中,如果外界气温的变化较大,会直接影响到混凝土的质量。因此,要尽量降低混凝土内外部的温度差异。
从这些影响因素上来看,导致混凝土结构内部温度变化的主要原因有三点,其中包括水泥的水化热的温度,浇筑温度以及混凝土结构的散热温度等等。这就使得混凝土的内外部温度发生了明显的变化,产生一定的温度差,随之而来的就是温度应力。可见,温差越大温度应力就越大。众所周知,高温条件下,混凝土的散热程度较低,其内部的温度也比较高。混凝土结构的温度和其尺寸和块体的体积关系密切。因此,为了保证混凝土结构不出现裂缝的现象就需要对温度应力进行高度重视,并且要采取措施进行控制。
2 控制水泥混凝土裂缝的方法
2.1 提高混凝土的抗裂性能
通常情况下,提高混凝土的抗裂性的方法与很多,较为常见的就是掺入膨胀剂、增强材料以及配置温度筋等等。
第一,掺加膨胀剂。在混凝土材料中加入适当的膨胀剂,使得混凝土的体积增加,这些膨胀的部分会随着混凝土的硬化而收缩,可以有效地避免混凝土出现裂缝的现象。对于膨胀剂来说其中主要包含UEA成分,以及FH等复合成分等等。掺入量要根据混凝土材料的数量来进行设定,膨胀作用和应力能够有效地抵制混凝土在硬化过程中产生的拉力,进而减少混凝土结构裂缝现象。
第二,摻入增强材料。在混凝土中掺入增强材料也是一种较为常见的方式,主要是为了增强混凝土的抗拉能力。这些增强材料中主要包含一定的有机纤维和合成纤维等等。混凝土结构的抗拉强度增加就会减少混凝土裂缝的发生几率。
第三,配温度筋。研究人员认为,合理配筋可以提高混凝土的抗拉强度,而且当钢筋的直径较细,间距较密时,对提高混凝土的抗裂效果较好。如分布钢筋的间距在100mm以下时,混凝土的裂缝宽度可限制在0.05mm以下。对大体积的基础工程,中间配筋少,增加一些温度筋,可提高抗裂性。
第四,提高混凝土的强度。混凝土的强度等级提高,其抗拉强度也相应提高,增强了抗裂度,可以通过优选水泥及配合比,减小水灰比,采用合理的施工工艺,提高混凝土的强度。
2.2 控制温度应力
2.2.1 降低混凝土的绝热温度
(1)减少水泥用量。水泥水化放热是混凝土升温的内热源,降低水泥用量,就减少了水化热。一般方法有:减小坍落度,掺大块石,减小砂率,使用减水剂,缓凝剂,掺混合材(如粉煤灰),采用先进的搅拌工艺。
(2)使用低热水泥。选用水化热低的水泥,优先选用大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥,减少水化热引起的绝热温升。
(3)降低浇注温度。浇筑温度低可以降低最高温升。尽量避免炎热的夏季施工,不宜中午浇筑,对原材料一实行预冷却等,尽可能降低浇筑温度。
(4)降低当量温差。当量温差是由于干缩引起的,应减小干缩率。影响干缩率的主要因素有骨料、养护条件、水灰比、掺合料等。
(5)强制降温。在混凝土内部预埋水管,通入冷却水,降低混凝土内部的最高温度。
2.2.2 减少约束
(1)减少外部约束。水泥混凝土结构一般是厚实体重的整浇结构物,地基对其约束十分明显,这是引起约束收缩,产生裂缝的一个主要因素。减小地基约束的方法是设置滑动层,即在块体与地基之间设置砂垫层或沥青油毡层,允许块体自由变形,避免开裂,合理分块,缩小约束范围,减轻约束作用,使收缩自由。分块的方法有设伸缩缝,施工缝,后浇带。
(2)减少内部约束。内部约束主要是内外温差过大造成的,解决的方法是加强保温养护,控制内外温差、降温速率,保证湿度。保温法有覆盖法,暖棚法,蓄水法。覆盖法就是在混凝土浇筑完毕,用保温材料(如油布,锯末,草袋,塑料布等)覆盖在混凝土路面上面;暖棚法是在块体上面搭设大棚,通过人工加热使棚内空气满足温控条件。蓄水法是在混凝土终凝后,在块体表面蓄一定高度的水,利用水的导热系数低,达到隔热保温效果。
结束语
水泥混凝土结构在现代建筑工程中得到了广泛的应用,其裂缝的控制受到施工过程中诸多因素的影响,温度是除了加强温度监测,控制温度应力外,还应对施工进行严密的组织,严格管理,以保证工程质量。
参考文献
[1]唐春安,等.混凝土损伤与断裂[M].北京:科学出版社,2006
[2]李建峰,等.钢筋混凝土剪力墙裂缝分析与调查[J].长安大学学报,2003,2.
[3]刘长河,等.大体积混凝土施工温度场及温度应力研究[J].低温建筑技术,2005,1.
[4]冯永.超长大面积混凝土裂缝控制技术[J].施工技术,2002,4.
关键词:水泥混凝土;裂缝控制;温度应力
在现代的建筑工程中,混凝土结构的应用程度较高,受到了技术人员和施工人员的普遍青睐。主要是由于这种结构具有一定的实用性和经济性。但是,如果在设计和施工的过程中出现了不合理的现象就会严重影响到工程的质量。混凝土结构很容易出现裂缝的问题,混凝土的抗压强度虽然较强,但是其收缩变形也较为明显。很容易出现开裂的现象。研究人员对混凝土的结构特点进行了深入研究和分析,从宏观和微观的不同角度对裂缝问题进行了分析,最终得出的结论中,温度因素是导致混凝土裂缝的关键和前提。
1 水泥混凝土结构裂缝原因分析
影响混凝土质量的主要原因就是温度因素,其中水泥在水化的作用下,会出现一定的热量。混凝土结构一旦出现防热的现象,就会将热量聚集在其结构的内部不容易散失。通过对具体的工程进行测量,可见,水泥进行水化热的过程中,处于不断升温的状态,温度可达到15~25℃。建筑工程中的水化热温度平均要高出5~10℃。水泥的规格以及数量等是影响混凝土结构放热的重要原因,而且这种热量在某一时间段之内会随着时间的增加而不断升高,在达到临界状态的时候,会处于温度的平稳状态。所以,在实际的工程建设中,混凝土结构的稳定性会随着水泥水化热的变化而变化。
除了混凝土内部温度变化之外,外部环境的变化也是引起混凝土裂缝的重要因素。外界的温度升高,浇筑混凝土的温度也会随之增高。反之,则混凝土的温度也下降。所以,在进行混凝土浇筑工程进行的过程中,如果外界气温的变化较大,会直接影响到混凝土的质量。因此,要尽量降低混凝土内外部的温度差异。
从这些影响因素上来看,导致混凝土结构内部温度变化的主要原因有三点,其中包括水泥的水化热的温度,浇筑温度以及混凝土结构的散热温度等等。这就使得混凝土的内外部温度发生了明显的变化,产生一定的温度差,随之而来的就是温度应力。可见,温差越大温度应力就越大。众所周知,高温条件下,混凝土的散热程度较低,其内部的温度也比较高。混凝土结构的温度和其尺寸和块体的体积关系密切。因此,为了保证混凝土结构不出现裂缝的现象就需要对温度应力进行高度重视,并且要采取措施进行控制。
2 控制水泥混凝土裂缝的方法
2.1 提高混凝土的抗裂性能
通常情况下,提高混凝土的抗裂性的方法与很多,较为常见的就是掺入膨胀剂、增强材料以及配置温度筋等等。
第一,掺加膨胀剂。在混凝土材料中加入适当的膨胀剂,使得混凝土的体积增加,这些膨胀的部分会随着混凝土的硬化而收缩,可以有效地避免混凝土出现裂缝的现象。对于膨胀剂来说其中主要包含UEA成分,以及FH等复合成分等等。掺入量要根据混凝土材料的数量来进行设定,膨胀作用和应力能够有效地抵制混凝土在硬化过程中产生的拉力,进而减少混凝土结构裂缝现象。
第二,摻入增强材料。在混凝土中掺入增强材料也是一种较为常见的方式,主要是为了增强混凝土的抗拉能力。这些增强材料中主要包含一定的有机纤维和合成纤维等等。混凝土结构的抗拉强度增加就会减少混凝土裂缝的发生几率。
第三,配温度筋。研究人员认为,合理配筋可以提高混凝土的抗拉强度,而且当钢筋的直径较细,间距较密时,对提高混凝土的抗裂效果较好。如分布钢筋的间距在100mm以下时,混凝土的裂缝宽度可限制在0.05mm以下。对大体积的基础工程,中间配筋少,增加一些温度筋,可提高抗裂性。
第四,提高混凝土的强度。混凝土的强度等级提高,其抗拉强度也相应提高,增强了抗裂度,可以通过优选水泥及配合比,减小水灰比,采用合理的施工工艺,提高混凝土的强度。
2.2 控制温度应力
2.2.1 降低混凝土的绝热温度
(1)减少水泥用量。水泥水化放热是混凝土升温的内热源,降低水泥用量,就减少了水化热。一般方法有:减小坍落度,掺大块石,减小砂率,使用减水剂,缓凝剂,掺混合材(如粉煤灰),采用先进的搅拌工艺。
(2)使用低热水泥。选用水化热低的水泥,优先选用大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥,减少水化热引起的绝热温升。
(3)降低浇注温度。浇筑温度低可以降低最高温升。尽量避免炎热的夏季施工,不宜中午浇筑,对原材料一实行预冷却等,尽可能降低浇筑温度。
(4)降低当量温差。当量温差是由于干缩引起的,应减小干缩率。影响干缩率的主要因素有骨料、养护条件、水灰比、掺合料等。
(5)强制降温。在混凝土内部预埋水管,通入冷却水,降低混凝土内部的最高温度。
2.2.2 减少约束
(1)减少外部约束。水泥混凝土结构一般是厚实体重的整浇结构物,地基对其约束十分明显,这是引起约束收缩,产生裂缝的一个主要因素。减小地基约束的方法是设置滑动层,即在块体与地基之间设置砂垫层或沥青油毡层,允许块体自由变形,避免开裂,合理分块,缩小约束范围,减轻约束作用,使收缩自由。分块的方法有设伸缩缝,施工缝,后浇带。
(2)减少内部约束。内部约束主要是内外温差过大造成的,解决的方法是加强保温养护,控制内外温差、降温速率,保证湿度。保温法有覆盖法,暖棚法,蓄水法。覆盖法就是在混凝土浇筑完毕,用保温材料(如油布,锯末,草袋,塑料布等)覆盖在混凝土路面上面;暖棚法是在块体上面搭设大棚,通过人工加热使棚内空气满足温控条件。蓄水法是在混凝土终凝后,在块体表面蓄一定高度的水,利用水的导热系数低,达到隔热保温效果。
结束语
水泥混凝土结构在现代建筑工程中得到了广泛的应用,其裂缝的控制受到施工过程中诸多因素的影响,温度是除了加强温度监测,控制温度应力外,还应对施工进行严密的组织,严格管理,以保证工程质量。
参考文献
[1]唐春安,等.混凝土损伤与断裂[M].北京:科学出版社,2006
[2]李建峰,等.钢筋混凝土剪力墙裂缝分析与调查[J].长安大学学报,2003,2.
[3]刘长河,等.大体积混凝土施工温度场及温度应力研究[J].低温建筑技术,2005,1.
[4]冯永.超长大面积混凝土裂缝控制技术[J].施工技术,2002,4.