混凝土工_混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因與控制措施研究

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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(yán)重影響結(jié)構(gòu)的長期安全和耐久運(yùn)行。本文分析了混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因和機(jī)理，并從各個(gè)環(huán)節(jié)提出了預(yù)防裂縫的綜合措施，用以確?；炷恋馁|(zhì)量，減少裂縫的發(fā)生。關(guān)鍵詞：混凝土；裂縫；水泥水化熱；溫度應(yīng)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(gè)：（1）由于結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)與設(shè)計(jì)模型的差異而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫；（２）由外部荷載引起的裂縫縫隙，按常規(guī)計(jì)算的

2、各種荷載而引起的；（3）由溫度差、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素產(chǎn)生的變形應(yīng)力而引起的裂縫，施工中可以采取措施避免。（4）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(dǎo)致大體積混凝土裂縫的主要原因。（一）水化熱產(chǎn)生裂縫的機(jī)理學(xué)習(xí)好幫手......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(dǎo)致混凝土體積增大。當(dāng)這種變形不受約束時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。但實(shí)際上這種變形肯定會(huì)

3、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(yīng)力為溫度應(yīng)力。2、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(yīng)力為干縮應(yīng)力。因?yàn)闈穸葌鲗?dǎo)率遠(yuǎn)小于熱度傳導(dǎo)率（約為1/1600），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(yīng)力，稱為自身體積變形應(yīng)力；還有地基不均勻沉降、模板走樣也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變形應(yīng)力。在以上非結(jié)構(gòu)荷載的作用下所產(chǎn)生的應(yīng)力中，主要是溫度應(yīng)力和變形應(yīng)力。對于大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工中，當(dāng)混凝土澆筑

4、體的邊界無約束時(shí)（如底、頂板頂面），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(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，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(shí)，在澆筑體的中央斷面產(chǎn)生了內(nèi)部拉應(yīng)力，當(dāng)該拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土整個(gè)截面就產(chǎn)生了貫穿裂縫。3、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學(xué)習(xí)好幫手......：一是由于設(shè)計(jì)失誤、實(shí)際施工不當(dāng)?shù)仍驅(qū)е碌慕Y(jié)構(gòu)性裂縫

5、；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(jì)及大量的工程實(shí)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(shè)計(jì)和施工階段采取相應(yīng)的技術(shù)措施進(jìn)行預(yù)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(shí)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。（二）溫度應(yīng)力的分析根據(jù)溫度應(yīng)力的形成過程，將其可分為以下三個(gè)階段：1、初期：自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結(jié)束，一般約需30天。這個(gè)階段有兩個(gè)特征

6、，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(shí)期在混凝土內(nèi)形成了殘余應(yīng)力。2、中期：自水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)止，這個(gè)過程時(shí)間中，溫度應(yīng)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(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加，在這個(gè)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期。溫度應(yīng)力主要是由外界氣溫變化所引起的，這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相疊加。學(xué)習(xí)好幫手......4、根據(jù)溫度應(yīng)力引起的原因可分為兩類：一是自生應(yīng)力：邊界上沒有任何約束或完全靜

7、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(yīng)力的。例如，橋梁墩身、結(jié)構(gòu)尺寸相對較大，混凝土冷卻時(shí)表面溫度低，內(nèi)部溫度高，在結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)拉應(yīng)力，在結(jié)構(gòu)中間出現(xiàn)壓應(yīng)力。二是約束應(yīng)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(yīng)力。如箱梁頂板混凝土和護(hù)欄混凝土。這兩種溫度應(yīng)力往往與混凝土的干縮所引起的應(yīng)力相互共同作用。要根據(jù)已知的溫度準(zhǔn)確分析出溫度應(yīng)力的分布、大小是一項(xiàng)比較煩瑣的工作。在大多數(shù)的情況下，是需要依靠模型試驗(yàn)或數(shù)值計(jì)算?；炷两Y(jié)構(gòu)的徐變使溫度應(yīng)力有相當(dāng)大的松弛，計(jì)算溫度應(yīng)力時(shí)，

8、必須考慮徐變產(chǎn)生的影響，具體計(jì)算這里就不再細(xì)述。二、裂縫控制的基本原理及預(yù)防措施（一）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(shí)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(yīng)力，提高混凝土相應(yīng)齡期的抗拉強(qiáng)度和極限拉伸，以確?；炷?/p>