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现浇钢筋混凝土结构温度裂缝控制研究

2013-11-27 09:31| 发布者: Saiu| 查看: 618| 评论: 0

摘要: 针对钢筋混凝土结构在施工过程中不可避免产生温度裂缝的现象,本论文重点讨论研究了现浇钢筋混凝土结构温度裂缝的控制方法,首先简单分析了温度裂缝的形成原因,在此基础上从原材料和施工技术两个方面重点详细探讨了现浇钢筋混凝土结构温度裂缝的控制方法和措施,对于进一步提高钢筋混凝土结构温度裂缝的控制及其施工工艺水平具有一定借鉴意义。

要:针对钢筋混凝土结构在施工过程中不可避免产生温度裂缝的现象,本论文重点讨论研究了现浇钢筋混凝土结构温度裂缝的控制方法,首先简单分析了温度裂缝的形成原因,在此基础上从原材料和施工技术两个方面重点详细探讨了现浇钢筋混凝土结构温度裂缝的控制方法和措施,对于进一步提高钢筋混凝土结构温度裂缝的控制及其施工工艺水平具有一定借鉴意义。

关键词:钢筋混凝土混凝土结构温度裂缝

1 引言

大体积混凝土裂缝问题是当前混凝土施工的一个普遍问题,裂缝不仅会降低混凝土的强度、抗冻性,对混凝土的抗渗性和耐久性影响尤为严重。大体积混凝土裂缝问题的研究己成为现代建筑施工的一项热门课题,也是大体积混凝土施工的核心问题。混凝土是以胶凝材料(水泥)、细骨料()、粗骨料(石子),需要时掺入外加剂和矿物混合材料,按适当的比例配合,经过均匀拌制、密实成型及养护硬化而成的人工石材。

本论文主要针对现浇钢筋混凝土结构的温度裂缝进行探讨,以期从中能够找到合理有效的温度裂缝控制措施和方法,并以此和广大同行分享。

2 混凝土温度裂缝形成原因分析

由于混凝土本身的某些特性,其结构通常会产生细微的裂缝。不同的影响因素会产生不同种类的裂缝。根据其形成原因不同,混凝土结构裂缝的成因主要有以下几个方面:

(1) 使用水化热较大的或早强水泥。通常混凝上内外温差过大则会产生温度裂缝。水泥的水化热是混凝土墙体内部热量的主要来源。混凝土浇筑初期,其抗拉强度和弹性模量相对较低,对因水化热产生急剧温升而引起的结构变形约束作用较小,因此结构的温度应力也较小。随着混凝土龄期的增长,其抗拉强度和弹性模量也增大,对内部收缩产生的约束作用也就越来越大,从而产生很大的温度应力。当温度应力大于混凝土的抗拉强度时,结构开裂,便会出现温度裂缝。

(2) 水和水泥用量过大,混凝土配合比偏大。混凝土中多余水分的蒸发是引起混凝土体积收缩的主要原因之一。水泥水化过程中不但会产生水化热,还会产生体积变形,且其中多数是收缩变形。

(3) 外加剂、掺合料掺量过大,不掺粉煤灰,均可造成混凝土升温过快、内外温差过大。如某工程大梁截面尺寸为2500~x3500mm,未掺粉煤灰,浇筑后在有循环水管的情况下,梁中温度最高仍达75,若不采取其他措施,必将引发严重温度裂缝。

(4) 骨料含泥量过高、骨料级配不良。

(5) 外加剂未达到要求。如某工程采用的减水剂不具备减水效果,而厂家介绍具有此项效果,工人操作时坍落度不够就直接向拌合料内掺水,结果造成混凝土强度达不到标准。

(6) 目前,混凝土结构普遍采用泵送的商品混凝土,由于泵送混凝土一般要求和易性较强,易于输送,所以往往坍落度偏大,产生裂缝可能性加大。

(7) 养护不当,混凝土外墙表面没有得到充分保湿保温养护,易使外表面失水而干缩。忽视补偿收缩混凝土的养护,膨胀剂未能发挥作用。

(8) 拆模过早。模板不但起支撑结构的作用,还起到一定的保温保湿作用(尤其是木模板)。拆模过早一则使得混凝土外墙在还没有完全凝固就失去支撑,在荷载作用下容易发生变形,产生裂缝;二则使得混凝土外墙失去了外保温保湿材料,在环境温度、湿度较低的情况下,内外温差和表面干缩的增大将很容易使其产生裂缝。三则由于拆模过早,扰动穿墙螺栓,使得穿墙螺栓处形成渗漏。

(9) 混凝土浇筑方法不当。上返梁浇筑方法不当;竖向、水平结构同时浇筑时,连接部位浇筑不当;钢筋密集及预留管道部位振捣不密实。

3 现浇钢筋混凝土结构温度裂缝控制措施与方法

3.1 原材料方面的措施

(l)水泥

为降低大体积混凝土的水化热,应尽可能采用矿渣水泥。

(2)外加剂

在商品混凝土中掺入缓凝型减水剂,可以减少水化热及延缓水化热放热速度,从而有效地推迟和降低水化热峰值。

掺入高效减水剂,在保证其它组份用量不变的前提之下,可大幅度减水,降低水灰比,提高早期强度和后期强度,这样可以极大地提高极限拉伸强度、混凝土的弹性模量和极限拉伸应变,提高了大体积混凝土的抗裂性能。

(3)掺加料

在混凝土中掺活性粉料粉煤灰,可以提高混凝土的工作性能,代替部分水泥,降低水化热,应当尽可能利用,尤其是对于大体积混凝土,更为必要。由于掺粉煤灰的混凝土长时期抗拉强度及早期极限拉伸有少量的降低(约占10%~20%),后期强度不受影响。

(4)粗细骨料

大体积混凝土尽可能采用5~40mm。的石子,因为增大骨料粒径可以减少水用量,混凝土的收缩和泌水可以随之减少。

3.2 施工技术方面的措施

(1) 利用混凝土后期强度。大量试验证明,水泥用量每增减10kg,水化热使温度相应升降10,这是目前工程界普遍的观点,具体增减的幅度应由相应的配比和水泥品种计算确定。

对于高层建筑来讲,其工期一般在二年左右,施工加载的速度总体上是均匀的,作用在大体积混凝土基础上的荷载是逐渐增加的,不象大型设备基础其荷载几乎是一步到位,所以在大体积混凝土底板中采用180d强度是有保证的,不是那么容易产生温度裂缝的。

(2) 增配构造钢筋提高抗裂性能

关于配筋对混凝土极限拉伸的影响,在国内外一直是一个有争议的问题,一种观点认为二者之间没有影响,一种观点认为配筋可以提高混凝土的极限拉伸。但双方共同观点是钢筋能起到控制裂缝的扩展,减少裂缝的宽度,大量的工程实践证明了适当配筋能提高混凝土的极限拉伸。

因为混凝土材料结构是非均质的,承受拉动作用时,截面中各质点受力是不均匀的,有大量不规则应力集中点,这些点由于应力首先达到抗拉强度极限,引起了局部变形,如无钢筋,继续受力便在应力集中处出现裂缝。如进行适当配筋,钢筋将约束混凝土凝土的塑性变形,从而分担混凝土的内应力,提高了混凝土极限拉伸。

(3) 设置膨胀加强带

由于在大体积混凝土底板施工中分缝分块浇筑或设置后浇带有诸多不利因素,绝大多数工程都是采用通仓浇筑。大体积混凝土开裂,从理论上分析,所遵循的规律是一再从中间开裂,中间部位的温度收缩应力最大。为了缓解释放这一应力值,可在以收缩应力最大的中间部位或者每隔一定距离设置一道“膨胀加强带”,带宽一般为2~3m,施工时,可在膨胀带两侧挂上密孔铁丝网,以避免两侧混凝土同膨胀带混凝土混合,这样,使混凝土浇筑循环进行,实现了一次连续浇筑的目的。

为了避免大体积混凝土施工中的裂缝,采取必要的施工技术措施确保混凝土能连续浇筑,降低混凝土的出机温度,减少混凝土在白天气温下的冷量损失,降低混凝土的入模温度以及加快混凝土浇筑初期的自然散热,这些都可以在一定程度上减少温度裂缝的产生。

4 结语

在大体积混凝土结构中,裂缝的产生是必然的,从目前的研究水平、设计指南、施工工艺上来讲是不可避免的,结构的破坏和倒塌也都是从裂缝的扩展开始的,因此要把混凝土裂缝控制在无害范围内,即杜绝有害裂缝,减少无害裂缝的影响。本论文通过对温度裂缝的形成原因及控制措施的探讨,进一步明晰了现浇钢筋混凝土结构温度裂缝的控制原理及方法,对于进一步提高钢筋混凝土结构温度裂缝的控制工艺水平具有较好的指导和借鉴意义。

 

参考文献:

[1] 王铁梦.工程结构裂缝控制“抗与放”的设计原则及其在“跳仓法”施工中的应用[M].北京:建筑工业出版社,2007.

[2] 崔勇胜,苏波.冬季现浇大体积混凝土楼板裂缝的防治措施[J].中国科技信息,2005,(13): 23-24.

[3] 苏庆会,王冬.混凝土结构温度裂缝预防措施[J].内蒙古公路与运输,2006,(1):78-79.

[4] 李道成,浅谈现浇混凝土屋面板裂缝原因及防治[J].广东科技,2006,(3):40-41.

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