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高温季节混凝土裂缝的产生原因和防治措施
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内容提示：根据高温季节混凝土施工的实际情况,从温度应力的形成、裂缝产生的原因等方面作了分析,通过分析给出了防止裂缝产生的一系列措施,以期保证高温季节混凝土施工质量。
我国南方一年一度的盛夏季节,既是高温又是雷雨交加的季节。高温季节混凝土施工是裂缝产生的易发期,为切实加强高温期安全质量的生产工作,本文针对高温混凝土施工、温度应力形成与裂缝产生的原因作了大致的分析。（参考《建筑中文网》）
1 温度应力的形成
1)自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束一般约为30 d,这时水泥放出大量的水化热和混凝土的弹性模量急剧变化,因弹性模量的变化混凝土内形成残余应力称为早期温度应力的形成。2)自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度为止,由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起的应力称为中期温度应力的形成。在这期间混凝土的弹性模量与早期形成的残余应力相叠加,其混凝土的弹性模量变化不大。3)结构物在没有完全静止和无任何约束时,内部温度是非线性分布的,这时混凝土表面温度低,内部温度高,在表面出现拉应力。
2 产生裂缝的主要原因
1)混凝土具有热胀冷缩的性质,当结构物某个面受到曝晒后温度明显高于其他位置,温度梯度是非线性分布。结构物内部发生变化,这时混凝土将发生变形,由于受到自身约束作用,导致局部拉应力较大而产生温度裂缝,如:桥面板、大梁、桥墩侧面受到太阳曝晒导致的温度裂缝是最常见的原因。2)骤然降温,突降大雨,冷空气侵袭,日落等可导致结构表面温度突然下降,但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度,当这些拉应力超过混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。3)混凝土施工,收缩引起的裂缝也是常见的。混凝土收缩又可分为塑性收缩和缩水收缩两种。a.塑性收缩时发生在混凝土施工浇筑后4 h~5 h左右。此时水泥水化反应决裂分子链逐渐形成,出现泌水和水分急剧蒸发。混凝土失水收缩所产生的量很大,可达1%左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡,便形成沿钢筋方向的裂缝在构件竖向变面处,如:T梁,箱梁的底板、腹板与顶板交接处因硬化前沉实不均匀将产生表面顺腹板方向的裂缝。b.混凝土结硬以后,随着表层水分逐步蒸发,温度逐步降低,混凝土体积减小称为缩水收缩。因混凝土表层水分损失快,内部损失较慢,因此产生表面收缩大,内部收缩小的不均匀收缩,表面混凝土收缩变形受到内部混凝土的约束,致使表面混凝土承受拉力,当表面混凝土承受力超过其抗拉强度时,便产生收缩裂缝。4)由于原材料不合格,水灰比不稳定,拌合不均匀及运输和浇筑过程中的离析现象,混凝土施工工艺不合理,如:混凝土浇筑过快,振捣不密实,施工时模板刚度不足,过早拆模,在高温下浇筑无保护措施等都是导致混凝土出现裂缝的主要原因。5)养护不周,时干时湿,表面干缩变形受到内部混凝土的约束,混凝土硬化期间水泥放出大量的水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力,尤其是在大体积混凝土浇筑后由于水泥水化放热,致使内部湿度很大,内外温差太大致使表面出现裂缝也是主要原因之一。
3 防治措施
在高温季节混凝土施工应根据实际情况,合理安排施工顺序和作业时间,改善约束条件以防止裂缝的产生。1)改善施工条件,错开太阳高照时间。在夏季施工应避免在正午(12: 00~15: 00)浇筑混凝土。浇筑混凝土前应对砂石材料,模板和作业场地进行浇水降温、准备足够的保养材料,如:水泵,保养布等。2)改善骨料级配,控制水灰比,正确使用外加剂和合理的施工工艺。根据当天的天气情况和混凝土的数量以及运距的远近来确定水灰比和坍落度。在混凝土强度达70%时方可拆模。3)专人专职及时对已浇筑的混凝土结构物浇水保养,尤其是在施工中长期暴露的混凝土结构物表面进行覆盖、保持混凝土的温湿稳定。
4 结语
实践证明,混凝土在高温季节施工是最易产生裂缝的,其主要是湿度梯度造成温度骤降所形成的裂缝。因此对混凝土的早期养护保持适宜的条件,可达到两个方面的效果。一方面是使混凝土免受不利温度变形的侵袭,防止有害的冷缩和干缩。另一方面是使水泥水化作用顺利进行,以达到设计的强度和抗裂能力。从理论分析,就浇筑混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求,因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期,特别是在高温季节混凝土施工更应切实重视。
参考文献:
[1] 雷保栋,彭小金.基于温度对大体积混凝土裂缝的影响分析[J].山西建筑, 2009, 35(7): 165-166. 来源: 《建筑中文网》.
1 温度应力的形成
1)自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束一般约为30 d,这时水泥放出大量的水化热和混凝土的弹性模量急剧变化,因弹性模量的变化混凝土内形成残余应力称为早期温度应力的形成。2)自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度为止,由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起的应力称为中期温度应力的形成。在这期间混凝土的弹性模量与早期形成的残余应力相叠加,其混凝土的弹性模量变化不大。3)结构物在没有完全静止和无任何约束时,内部温度是非线性分布的,这时混凝土表面温度低,内部温度高,在表面出现拉应力。
2 产生裂缝的主要原因
1)混凝土具有热胀冷缩的性质,当结构物某个面受到曝晒后温度明显高于其他位置,温度梯度是非线性分布。结构物内部发生变化,这时混凝土将发生变形,由于受到自身约束作用,导致局部拉应力较大而产生温度裂缝,如:桥面板、大梁、桥墩侧面受到太阳曝晒导致的温度裂缝是最常见的原因。2)骤然降温,突降大雨,冷空气侵袭,日落等可导致结构表面温度突然下降,但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度,当这些拉应力超过混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。3)混凝土施工,收缩引起的裂缝也是常见的。混凝土收缩又可分为塑性收缩和缩水收缩两种。a.塑性收缩时发生在混凝土施工浇筑后4 h~5 h左右。此时水泥水化反应决裂分子链逐渐形成,出现泌水和水分急剧蒸发。混凝土失水收缩所产生的量很大,可达1%左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡,便形成沿钢筋方向的裂缝在构件竖向变面处,如:T梁,箱梁的底板、腹板与顶板交接处因硬化前沉实不均匀将产生表面顺腹板方向的裂缝。b.混凝土结硬以后,随着表层水分逐步蒸发,温度逐步降低,混凝土体积减小称为缩水收缩。因混凝土表层水分损失快,内部损失较慢,因此产生表面收缩大,内部收缩小的不均匀收缩,表面混凝土收缩变形受到内部混凝土的约束,致使表面混凝土承受拉力,当表面混凝土承受力超过其抗拉强度时,便产生收缩裂缝。4)由于原材料不合格,水灰比不稳定,拌合不均匀及运输和浇筑过程中的离析现象,混凝土施工工艺不合理,如:混凝土浇筑过快,振捣不密实,施工时模板刚度不足,过早拆模,在高温下浇筑无保护措施等都是导致混凝土出现裂缝的主要原因。5)养护不周,时干时湿,表面干缩变形受到内部混凝土的约束,混凝土硬化期间水泥放出大量的水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力,尤其是在大体积混凝土浇筑后由于水泥水化放热,致使内部湿度很大,内外温差太大致使表面出现裂缝也是主要原因之一。
3 防治措施
在高温季节混凝土施工应根据实际情况,合理安排施工顺序和作业时间,改善约束条件以防止裂缝的产生。1)改善施工条件,错开太阳高照时间。在夏季施工应避免在正午(12: 00~15: 00)浇筑混凝土。浇筑混凝土前应对砂石材料,模板和作业场地进行浇水降温、准备足够的保养材料,如:水泵,保养布等。2)改善骨料级配,控制水灰比,正确使用外加剂和合理的施工工艺。根据当天的天气情况和混凝土的数量以及运距的远近来确定水灰比和坍落度。在混凝土强度达70%时方可拆模。3)专人专职及时对已浇筑的混凝土结构物浇水保养,尤其是在施工中长期暴露的混凝土结构物表面进行覆盖、保持混凝土的温湿稳定。
4 结语
实践证明,混凝土在高温季节施工是最易产生裂缝的,其主要是湿度梯度造成温度骤降所形成的裂缝。因此对混凝土的早期养护保持适宜的条件,可达到两个方面的效果。一方面是使混凝土免受不利温度变形的侵袭,防止有害的冷缩和干缩。另一方面是使水泥水化作用顺利进行,以达到设计的强度和抗裂能力。从理论分析,就浇筑混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求,因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期,特别是在高温季节混凝土施工更应切实重视。
参考文献:
[1] 雷保栋,彭小金.基于温度对大体积混凝土裂缝的影响分析[J].山西建筑, 2009, 35(7): 165-166. 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/201109/15029.htm
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