在工程运行过程中,温度的变化对结构的应力状态具有显著的、不容忽视的影响。目前人们遇到的主要是施工中产生的温度裂缝,本文对混凝土施工中裂缝的成因和处理措施作如下初步探讨。
混凝土在现代工程建设中占有重要地位,而混凝土的裂缝较为普遍,特别是在水利水电工程建设中,混凝土裂缝几乎无处不在。尽管我们在施工中采取各种措施,小心谨慎,但裂缝仍然时有发生。究其原因,人们对混凝土温度应力的变化注意不够是原因之一。在大体积混凝土中,温度应力是产生裂缝的主要因素之一,这就反映了混凝土施工温度控制具有重要意义。这主要是由于两方面的原因,首先,在施工中混凝土胶结材料产生水化热,结构产生温度应力而出现温度裂缝,影响结构的整体性和耐久性;其次,在工程运行过程中,温度的变化对结构的应力状态具有显著的、不容忽视的影响。目前人们遇到的主要是施工中产生的温度裂缝,本文对混凝土施工中裂缝的成因和处理措施作如下初步探讨。
1. 裂缝的成因
混凝土产生裂缝有多种原因,主要因素是温度和湿度的变化、混凝土的脆性和不均匀性、结构不合理、原材料不合格、模板变形和基础不均匀沉降等。
混凝土在硬化期间水泥产生大量水化热,内部温度不断上升,在混凝土表面引起拉应力。后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝土的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力,当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。
许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化,如养护不当、时干时湿,表面干缩变形受到内部混凝土体的约束,也往往产生裂缝。
由于原材料质地不均匀、水灰比不稳定以及运输和浇筑过程中的离析现象,在同一块体混凝土中其抗拉强度也是不均匀的,存在着许多抗拉能力很低,易于出现裂缝的薄弱部位。施工中混凝土由最高温度冷却到工程运行时期的稳定温度,往往在混凝土内部引起相当大的拉应力,有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力。因此,掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。
2. 温度应力的分析
温度应力根据其形成过程可分为以下三个阶段:
第1 阶段:自开始浇筑混凝土至水化热基本结束,一般约为30天。这个阶段具备两个特征:一是水泥挥发出大量的水化热,二是混凝土弹性模量的急剧变化,由于弹性模量的变化,这一时期在混凝土内形成残余应力。
第2 阶段:自水化热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止。在这个时期,温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起,这些应力与早期形成的残余应力相叠加,在此期间混凝土的弹性模量变化不大。
第3 阶段:混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起, 这些应力与前两种的残余应力相叠加。