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大體積混凝土裂縫產生的四大因素

發布于:2016-12-07   瀏覽次數:

  大體積混凝土施工階段產生的溫度裂縫,是其內部矛盾發展的結果。一方面是混凝土由于內外溫差產生應力和應變,另一方面是結構的外約束和混凝土個質點間的約束(即內約束)阻止這種應變。一旦溫度應力超過混凝土能承受的抗拉強度,就會產生裂縫??傮w過去大體積混凝土裂縫產生的情況,可知道產生裂縫的主要原因如下:

  [1].水泥水化熱

  水泥在水化過程中藥產生一定的熱量,是大體積混凝土內部熱量的主要來源。由于大體積混凝土截面厚度大,水化熱聚集在結構內部不易散發,所以會導致大量的熱量聚集,引起急劇溫升。水泥水化熱引起的絕熱溫升,與混凝土單位體積內的水泥用量和水泥品種有關,并隨混凝土的齡期按指數關系增長,一般10d左右達到最終絕熱溫升,但由于結構自散熱,實際上混凝土內部的最高溫度大多發生在混凝土澆筑后的3~5d。

  混凝土的導熱性較差,澆筑初期,混凝土的彈性模量和強度都很低,對于水化熱急劇溫升引起的變形約束不大,溫度應力也就較小。隨著混凝土齡期的逐漸增長,彈性模量和強度相應的提高,對混凝土降溫收縮變形的約束愈來愈強,即產生很大的溫度應力,當混凝土的抗拉強度不足以抵抗該溫度應力時,便開始產生溫度裂縫。

  [2].約束條件

  結構在變形時,會受到一定的阻礙而阻擋其自由變形,該阻礙稱為“約束”。前面講過,約束分為外約束與內約束。大體積混凝土由于溫度變化產生變形,這種變形受到約束才產生應力,在全約束條件下,混凝土結構的變形,應是溫差和混凝土線膨脹系數的乘積,即ε=ΔT?α,當變形超過混凝土的極限拉伸值時,結構便出現裂縫。由于結構不可能受到全約束,且混凝土還有徐變變形,所以當混凝土內外溫差在25℃甚至到達30℃情況下混凝土也可能不開裂。無約束就不會產生應力,因此,改善約束對于防止混凝土開裂有積極作用。

  [3].外界氣溫變化

  溫度應力時由溫差引起的變形造成的,溫差越大,溫度應力也越大。大體積混凝土結構施工期間,外界氣溫的變換情況對大體積混凝土的裂縫產生有重要的影響?;炷恋膬炔繙囟仁菨仓囟?、水化熱的絕熱溫升和結構散熱降溫等各種溫度的疊加之和。外界氣溫越高,混凝土的澆筑溫度也越高;如果外界溫度下降,會增加混凝土的降溫幅度,特別在外界氣溫劇降時,會增加外層混凝土與內部混凝土的溫度梯度,這對大體積混凝土極為不利。

  [4].混凝土的收縮變形

  混凝土的拌合水中,只有約20%的水分是水泥水化所需要的,其余80%都是要被蒸發掉的?;炷翋鬯嗨^程中要產生體積變形,多數是收縮變形,只有少數為膨脹變形,這主要取決于所采用的膠凝材料的性質?;炷林卸嘤嗨恼舭l是引起混凝土體積收縮的主要原因之一。這種干燥收縮變形不受約束條件的影響,若存在約束,就會產生收縮應力,引起混凝土裂縫。

  混凝土的干燥收縮機理較復雜,其主要原因是混凝土內部空隙水隨著蒸發變化時引起的毛細管引力所導致。這種干燥收縮在很大程度上市可自行恢復的,如果處于水飽和狀態,混凝土還可以恢復達到原有的體積。除上述干燥收縮外,混凝土還產生碳化收縮。

  其反應方程式為:CO2+Ca(OH)2≒CaO3+H2O

  空氣中的二氧化碳(CO2)與和混凝土水泥石中的氫氧化鈣(Ca(OH)2)反應生成碳酸鈣(CaO3),釋放出結合水導致混凝土收縮,產生裂縫。

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