資源描述：
《混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因及控制措施研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因及控制措施研究 摘要大體積混凝土結(jié)構(gòu)開裂后，其性能與原狀混凝土性能相差很大，則嚴重影響結(jié)構(gòu)的長期安全和耐久運行。本文分析了混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因和機理，并從各個環(huán)節(jié)提出了預防裂縫的綜合措施，用以確保混凝土的質(zhì)量，減少裂縫的發(fā)生?！ ￡P(guān)鍵詞：混凝土；裂縫；水泥水化熱；溫度應力 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因及控制措施研究 一、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫產(chǎn)生的原因主要分為三個：由于結(jié)構(gòu)的實際工作狀態(tài)與設計模型的差異而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)次應力引起的裂縫；由外部荷載引起的
2、裂縫縫隙，按常規(guī)計算的各種荷載而引起的；由溫度差、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素產(chǎn)生的變形應力而引起的裂縫，施工中可以采取措施避免。大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，由于結(jié)構(gòu)截面大，水泥用量多，水泥水化釋放的水化熱能產(chǎn)生很大的溫度變化和收縮作用，是導致大體積混凝土裂縫的主要原因?！ ∷療岙a(chǎn)生裂縫的機理 1、大體積混凝土結(jié)構(gòu)的截面尺寸較大，在施工過程中，由水泥水化過程中釋放出大量水化熱量，由于混凝土體積大，熱量散發(fā)不易，造成溫升較大，從而導致混凝土體積增大。當這種變形不受約束時，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部不會產(chǎn)生應力。但實際
3、上這種變形肯定會受到約束，約束有兩種。一是混凝土與外部環(huán)境溫度差異引起的約束；另一種是由于內(nèi)部的條件而不同產(chǎn)生的約束，以上兩種約束產(chǎn)生的應力為溫度應力?！ ?、其次，濕度變化引起的混凝土內(nèi)部各單元體之間相互約束，產(chǎn)生的應力為干縮應力。因為濕度傳導率遠小于熱度傳導率，所以，它主要產(chǎn)生在混凝土表面附近：另外，混凝土自身體積變形不能自由伸縮所產(chǎn)生的應力，稱為自身體積變形應力；還有地基不均勻沉降、模板走樣也會產(chǎn)生相應的變形應力。在以上非結(jié)構(gòu)荷載的作用下所產(chǎn)生的應力中，主要是溫度應力和變形應力。對于大體積混凝
4、土結(jié)構(gòu)施工中，當混凝土澆筑體的邊界無約束時，在早期水化熱的溫度迅速升高階段，由于混凝土內(nèi)、外散熱條件不同，形成溫度梯度，表面受拉，內(nèi)部受壓。當拉應力超過混凝土抗拉強度時，混凝土表面就產(chǎn)生裂縫。在混凝土的降溫階段，混凝土的溫差引起的變形加上混凝土的體積收縮變形，受到地基和結(jié)構(gòu)邊界條件的約束時，在澆筑體的中央斷面產(chǎn)生了內(nèi)部拉應力，當該拉應力超過混凝土抗拉強度時，混凝土整個截面就產(chǎn)生了貫穿裂縫?！ ?、現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)梁、板產(chǎn)生裂縫的原因，綜合歸納起來可以分為兩大類：一是由于設計失誤、實際施工不當?shù)仍?/p>
5、導致的結(jié)構(gòu)性裂縫；二是由于混凝土本身的收縮和溫差作用所產(chǎn)生的非結(jié)構(gòu)性裂縫。有關(guān)資料統(tǒng)計及大量的工程實踐表明，一般工程中結(jié)構(gòu)性裂縫約占20％，大部分為收縮和溫差裂縫約占80％，這些非結(jié)構(gòu)性裂縫可以通過設計和施工階段采取相應的技術(shù)措施進行預防，從而將其控制在現(xiàn)行規(guī)范所允許的范圍之內(nèi)。從大量的工程實踐中我們可以發(fā)現(xiàn)，建筑結(jié)構(gòu)中混凝土的收縮和溫差裂縫所出現(xiàn)的位置與構(gòu)件部位和形狀關(guān)系的規(guī)律基本相同或類似。 溫度應力的分析 根據(jù)溫度應力的形成過程，將其可分為以下三個階段： 1、初期：自澆筑混凝土開始至水泥
6、放熱基本結(jié)束，一般約需30天。這個階段有兩個特征，一是混凝土彈性模量的急劇變化，二是水泥放出大量的水化熱。由于彈性模量的變化，這一時期在混凝土內(nèi)形成了殘余應力。 2、中期：自水泥放熱作用基本結(jié)束時起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時止，這個過程時間中，溫度應力主要是由于混凝土的冷卻和外界氣溫的變化所引起，這些應力與早期形成的殘余應力相疊加，在這個期間混凝土的彈性模量變化不大。 3、后期：混凝土完全冷卻以后的運轉(zhuǎn)時期。溫度應力主要是由外界氣溫變化所引起的，這些應力與前兩種的殘余應力相疊加?！ ?、根據(jù)溫度應
7、力引起的原因可分為兩類：一是自生應力：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)的溫度應力的。例如，橋梁墩身、結(jié)構(gòu)尺寸相對較大，混凝土冷卻時表面溫度低，內(nèi)部溫度高，在結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)拉應力，在結(jié)構(gòu)中間出現(xiàn)壓應力。二是約束應力：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力。如箱梁頂板混凝土和護欄混凝土。這兩種溫度應力往往與混凝土的干縮所引起的應力相互共同作用。要根據(jù)已知的溫度準確分析出溫度應力的分布、大小是一項比較煩瑣的工作。在大多數(shù)的情況下
8、，是需要依靠模型試驗或數(shù)值計算?；炷两Y(jié)構(gòu)的徐變使溫度應力有相當大的松弛，計算溫度應力時，必須考慮徐變產(chǎn)生的影響，具體計算這里就不再細述。 二、裂縫控制的基本原理及預防措施 大體積混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制是指杜絕有害裂縫，同時減少或避免不影響使用的混凝土表面裂縫。裂縫控制原理是：降低混凝土外部約束與非線性降溫和收縮所產(chǎn)生的拉應力，提高混凝土相應齡期的抗拉強度和極限拉伸，以確保混凝土抗裂的安全度要求。裂縫控制方法采取溫差與溫度應力雙控制方法，避免結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)溫度裂縫，同時
