温度对混凝土产生裂缝的影响_混凝土温度裂缝原因
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【摘 要】经过多年的施工理论，现场察看，查阅有关混凝土内部应力方面的专著，剖析了混凝土温度裂痕产生的缘由，对混凝土温度的控制和预防裂痕停止总结。
【关键词】混凝土;温度应力;裂痕;控制
Concretes construction temperature and crack control experience
Zheng Yongyong Lu Lihua Li Wei
【Abstract】Through many year construction practices, the spot inspection, the consult related concretes internal stre aspect’s monograph, has analyzed the reason which the concretes temperature crack produces, carries on the summary to the concretes temperature’s control and the prevention crack.
【Key words】Concretes;Temperature stre;Crack;Control
混凝土的裂痕较为普遍，在建筑工程中裂痕简直无所不在。虽然我们在施工中采取各种措施，当心慎重，但裂痕依然时有呈现。究其缘由，阐明我们对混凝土温度应力变化的认识还不够，控制其规律和控制才能缺乏。
施工中混凝土常常呈现温度裂痕，影响到构造的整体性和耐久性，在大致积混凝土施工中，温度应力控制对裂痕的开展具有重要意义。温度变化对构造的应力状态具有显著的不容无视的影响。我们遇到的主要是施工中的温度裂痕，因而本文仅对施工中混凝土裂痕的成因和处置措施谈一些领会。
1.裂痕的缘由
混凝土中产生裂痕有多种缘由，主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不平均性，以及构造不合理，原资料不合格（如碱骨料反响），模板变形，根底不平均沉降等。
混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不时上升，在外表上惹起拉应力。后期在降温过程中，由于遭到根底或老混凝上的约束，又会在混凝土内部呈现拉应力。气温的降低也会在混凝土外表惹起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂才能时，即会呈现裂痕。
许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但外表湿度可能变化较大或发作猛烈变化。如养护不周、时干时湿，外表干缩形变遭到内部混凝土的约束，也常常招致裂痕。混凝土是一种脆性资料，抗拉强度是抗压强度的1/10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只要（0.6～1.0）×104，长期加荷时的极限拉伸变形也只要（1.2～2.0）×104。由于原资料不平均，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度也会产生不平均现象，存在着抗拉才能较低，易于呈现裂痕的单薄部位。在钢筋混凝土构造中，拉应力主要是由钢筋承当，混凝土只是接受压应力，则大多依托混凝土承当。但普通工程设计中请求不呈现拉应力或者只呈现很小的拉应力只要预应力混凝土构造，普通钢筋混凝土构造普遍都存在拉应力，设计也允许带裂痕工作，但对裂痕的宽度的请求。在混凝土施工中当由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，常常在混凝土内部惹起相当大的拉应力，有时温度应力可能会超越其它外荷载所惹起的应力，因而控制温度应力的变化规律，关于控制施工过程中的裂痕开展极为重要。
2.温度应力的剖析
依据温度应力的构成过程可分为以下三个阶段：
（1）早期：自浇筑混凝土开端至水泥放热根本完毕，普通约30天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝土上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部构成剩余应力。
（2）中期：自水泥放热作用根本完毕时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却剂及外界气温变化所惹起，这些应力与早期构成的剩余应力相叠加，在此期间混凝土的弹性模质变化不大。
（3）晚期：混凝土完整冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所惹起，这些应力与前二种的剩余应力相叠加。
依据温度应力惹起的缘由可分为两类：
（1）自生应力：边境上没有任何约束的构造，假如内部温度是非线性散布的，由于构造自身相互约束而呈现的温度应力。例如，桥梁墩身，构造尺寸相对较大，混凝土冷却时外表温度低，内部温度高，在外表呈现拉应力，在中间呈现压应力。
（2）约束应力：构造的全部或局部边境遭到外界的约束，不能自在变形惹起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。
这两种温度应力常常和混凝土的干缩所惹起的应力共同作用。要想依据已知的温度精确剖析出温度应力的散布、大小是一项比拟复杂的工作。在大多数状况下，需求依托模型实验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松弛，计算温度应力时，必需思索徐变的影响。
3.温度的控制和避免裂痕的措施
为了避免裂痕，减少温度应力，可从控制温度和改善约束条件两个方面着手。
控制温度的措施如下：
（1）采用改善骨料级配，用于硬性混凝土，掺混合料，加惹起剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；
（2）拌合混凝土时加水或冷水将碎石冷却以降低混凝土的初始浇筑温度；
（3）浇筑混凝土时减少浇筑厚度，应用浇筑层面散热；
（4）在混凝土中埋设水管，通入冷水降温。
（5）规则合理的拆模时间，气温骤降时停止外表保温，以免混凝土外表发作急剧的温度变化；
（6）施工中长期暴露的混凝土外表或薄壁构造，在冰冷时节采取保温措施；
改善约束条件的措施如下：
（1）合理地分缝分块；
（2）防止根底过大起伏；
（3）合理的布置施工工序，防止过大的高差和侧面长期暴露；
此外，改善混凝土的性能，减少水灰比，掺入抗裂纤维等措施，进步抗裂才能，增强养护，避免外表干缩，对避免裂痕是非常重要，应特别留意防止产生贯串裂痕，形成对其构造的整体性危害。
在混凝土的施工中，为了进步模板的周转率，常常请求新浇筑的混凝土尽早拆模。应恰当思索拆模时间，以免惹起混凝土外表的早期裂痕。新浇筑早期拆模，在外表惹起很大的拉应力，呈现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期，由于水化热的分发，外表惹起相当大的拉应力，此时外表温度亦较气温为高，此时撤除模板，外表温度骤降，必然惹起温度梯度，从而在外表产生附加拉应力，与水化热应力叠加，再加上混凝土干缩，外表的拉应力会到达很大的数值，就有招致裂痕的风险，但假如在撤除模板后及时在外表掩盖保温资料，关于避免混凝土外表产生过大的拉应力，具有显著的效果。
加筋对大致积混凝土的温度应力影响很小，由于大致积混凝土的含筋率极低。在温度不太高及应力低于屈从极限的条件下，钢筋的各项性能是稳定的，而与应力状态、时间及温度无关。钢筋的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小，在温度变化使两者间只发作很小的内应力。由于钢筋的弹性模量是混凝土弹性模量的7～15倍，当内混凝土应力到达抗拉强度而开裂时，钢筋的应力将不超越100～200kg/cm2。因而，在混凝土中想要应用钢筋来避免细小裂痕的呈现很艰难。但加筋后构造内的裂痕普通就变得数目多、间距小，且宽度与深度也小了。而且假如钢筋的直径细而间距密时，对进步混凝土抗裂性的效果较好。混凝土和钢筋混凝土构造的外表常常会发作细而浅的裂痕。固然这种裂痕普通都较浅，但它对构造的强度和耐久性有一定的影响。
为保证混凝土工程质量，避免开裂，进步混凝土的耐久性，这确运用外加剂也是减少开裂的措施之一。例如运用减水防裂剂，在理论中总结出其主要作用为：
（1）混凝土中存在大量毛细孔道，水蒸发后毛细管中产生毛细管张力，是混凝土干缩变形。增大毛细孔经可降低毛细管外表张力，但会使混凝土强度降低。这个外表张力理论早在六十年代就已被国际上所确认。
（2）水灰比是影响混凝土收缩的重要要素，运用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%。
（3）水泥用量也是混凝土收缩率的重要要素，掺加减水防裂剂的混凝土在坚持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量，其体积用增加骨料用量来补充。
（4）减水防裂剂能够改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减少沉缩变形。
（5）进步水泥浆与骨料的粘结力，进步混凝土抗裂性能。
（6）混凝土在收缩时遭到约束力产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂痕就会产生。减水防裂剂可有效的进步混凝土抗拉强度，大幅度进步混凝土的抗裂性能。
（7）掺加外加剂可使混凝土密实性好，可有效的进步混凝土的抗碳化性，减少碳化收缩。
（8）掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间恰当，在有效避免水泥疾速水化防热根底上，防止因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。
（9）掺外加剂混凝土和易性好，外表易抹平，构成水膜，可减少水分蒸发，减少枯燥收缩。许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功用，我们在工程理论中应多停止这方面的实验比照和研讨，比单纯的靠改善外部条件，可能会愈加简捷、经济。
4.混凝土的早期养护
理论证明，混凝土常见的裂痕，大多数是不同深度的外表裂痕，其主要缘由是温度梯度形成，或是温度骤降构成裂痕。因而，混凝土的保温对避免外表早期裂痕特别重要。
从温度应力观念动身，保温应到达下述请求：
（1）避免混凝土内外温度差及混凝土外表梯度，避免外表裂痕。
（2）避免混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土运用期的稳定温度。
（3）避免曾经浇筑的混凝土过冷，以减少新老混凝土之间的约束。
混凝土的早期养护，主要目的在于坚持适合的温湿条件，已到达两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，避免有害的冷缩和干缩，一方面使水泥水化作用顺利停止，以到达设计的强度和抗裂才能。
适合的温湿度条件是互相关联的，混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。
从理论上剖析，新浇混凝土中所含水分完整能够满足水泥水化的请求而有余。但由于蒸发等缘由常惹起水分损失，从而推延或阻碍水泥的水化，外表混凝土最容易而且直承受到这种不利影响，因而混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应实在应注重起来。
5.完毕语
以上是对混凝土的施工温度与裂痕之间的关系停止了理论和理论上的初步认识和领会，固然学术界关于混凝土裂痕的成因和计算办法有不同的理论，但关于详细的预防和改善措施意见还是比拟统一，同时在理论中的应用效果也是比拟好的，详细施工中要靠我们多察看、多比拟，呈现问题后多剖析、多总结，分离多种预防处置措施，混凝土的裂痕是完整能够控制的。
浅谈建筑混凝土结构裂缝的修补设计与方法
论文关键词：混凝土结构 裂缝 修补设计 修补方法
论文摘要：混凝土结构被广泛应用于多种工程，解决开裂问题是决定混凝土结构是否能够满足使用需求和耐久性的关键。
0 引言
混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料。由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题，使混凝土裂缝成了土木、水利、桥梁、隧道等工程中最常见的工程病害。轻者使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性等，严重的将威胁到人民的生命、财产。出现混凝土裂缝的原因从微观上看，混凝土是由水泥、砂、石、空气、水组成的多相结合体，由于混凝土的组成材料、微观构造以及所收外界影响的不同，混凝土裂缝产生的原因也有很多种。混凝土结构的裂缝依其形成可分为以下三类
1.1 静止裂缝 系指形态、尺寸和数量均已稳定不再发展的裂缝。修补时，仅需依裂缝粗细选择修补材料和方法，而与其它因素无关。
1.2 活动裂缝 系指其宽度不能保持稳定，易随着结构构件的受力、变形或环境温、湿度的变化而时张、时闭的裂缝。修补时，应先消除其成因，并观察一段时间，确认已稳定后，再依静止裂缝的处理方法修补；若无法完全消除其成因，则应使用具有足够柔韧性的材料进行修补。
1.3 尚在发展的裂缝 系指长度、宽度或数量尚在发展，但经历一段时间后将会终止的裂缝。对此类裂缝应待其停止发展后，方可进行修复或加固。
混凝土裂缝修补前，应对其成因进行研究，若是由于承载能力不足引起的裂缝，除应选择相应的方法进行修补外，尚应选用适当的加固方法进行加固。修补设计
修补设计原则上应根据第四章是否需要修补及补强加固的判定结果，进行恢复己开裂结构件的机能及耐久性的设计，更重要的是要选择适当的修补材料、修补工法以及在选择修补时间的基础上进行修补设计。进行修补设计时，应考虑如下事项：①根据是否需要修补的判断结果，设定修补范围及规模，还应按需要再度调查现场。②掌握开裂原因、开裂状况(裂缝宽度、深度及型式等)，建筑物的重要性及环境条件(一般环境、工厂地区、盐类环境、温泉地带、寒冷地带及特殊用途)。③为了明确规定修补目的及恢复目标，考虑环境条件，选定最适于修补的修补材料、修补工法及修补时间。选择修补工法，可按开裂现场及开裂原因决定。另外，当构筑物处于盐类等苛刻环境时，应选择比普通环境条件高一个等级的材料及工法。如有可能，裂缝最好在稳定后再作修补;对随环境条件变化的温度裂缝，则宜在裂缝最宽时处理。
混凝土建筑物及构件的修补恢复目标将视竣工时的初期性能、建筑物的耐用年限、开裂原因、劣化程度及劣化范围等而异，另外，保修年限也不尽相同。通常，可将修补恢复目标分成如下三个阶段:①恢复到与健全构件同等性能。②恢复到不妨碍使用的程度。③恢复到能够确保人身安全的程度。一般针对以确保人身安全而进行的应急修补工程。④必须充分研究修补作业所必要的机械材料、脚手架及工程现场对周围人群的安全保障。修补方法
3.1 表面修补法 ①利用混凝土表层微细独立裂缝（裂缝宽度ω≤0.2mm）或网状裂纹的毛细作用吸收修补胶液，封闭裂缝通道。对楼板和其它需要防渗的部位，尚应在混凝土表面粘贴纤维复合材料以增强封护作用。常用的方法为涂覆法，增加整体面层，压抹环氧胶泥，环氧浆液粘玻璃丝布，表面缝合等。②涂覆法:混凝土表面出现数量较多的表面裂缝时，采用手工或机械喷涂方法，将修补材料涂覆于混凝土表面，起到表面封闭作用。涂膜厚度在0.3~2.5mm之间，厚度大者适应裂缝变化能力强。选用修补材料时应考虑使用条件(室内、室外、环境温湿度变化，介质腐蚀情况)以及裂缝活动情况等，例如，要求耐磨的地坪可选用环氧沥青涂料，聚氨酷涂料，聚氨酷沥青涂料等刚性涂料，不稳定的裂缝修补可选用聚氨酷弹性体，橡胶型丙烯酸酷涂料等弹性涂料。③增加整体面层:混凝土表面裂缝数量较多，分布面较广时，常采用增加一层水泥砂浆或细石混凝土整体面层的方法处理。多数情况下，整体面层内应配置双向钢丝网。有条件时，宜采用喷射法施工水泥砂浆或混凝土整体面层。
3.2 局部修复法 ①充填法 用钢钎、风镐或高速转动的切割圆盘将裂缝扩大，最终凿成V形或梯形槽，分层压抹环氧砂浆、或水泥砂浆、或聚氯乙烯胶泥、或沥青油膏等材料封闭裂缝。其中V形槽适用于一般裂缝修补;梯形槽用于渗水裂缝修补;环氧砂浆适用于有结构强度要求的修补;聚氯乙烯胶泥和沥青油膏仅适用于防渗漏的修补。②预应力法 用钻机在构件上钻孔，注意避开钢筋，然后穿入螺栓(预应力钢筋)，施加预应力拧紧螺帽，使裂缝减小或闭合。如条件许可时，成孔的方向应与裂缝方向垂直，钻孔方向不与裂缝垂直时，宜采用双向施加预应力。③部分凿除重新浇筑混凝土 对于钢筋混凝土预制梁等构件，由于运输、堆放、吊装不当而造成裂缝的事故时有发生。这类裂缝有时可采用凿除裂缝附近的混凝土，清洗、充分湿润后，浇筑强度高一等级的混凝土，养护到规定强度的修补方法。修补后的构件仍可使用在工程上。用这种方法修补己断裂的构件应特别慎重。此外，修补前应检查钢筋的实际应力和变形状况。修补混凝土宜用微膨胀型。修复工作必须十分仔细认真，否则新老混凝土结合不良将导致失败。
3.3 灌浆法 将水泥或化学浆液灌入混凝土缝内，使其扩散，固化。固化后的浆液具有较高的粘结强度，与混凝土能较好地粘结，从而增强了构件的整体性，使构件恢复使用功能，提高耐久性，达到堵漏防锈补强的目的。用于结构修补的化学浆液主要有两类:一类是环氧树脂浆;另一类是甲基丙烯酸甲酷液(简称甲凝液)。用于防渗堵漏的化学浆液主要有:水玻璃、丙烯酞胺、聚氨酷、丙烯酸盐等。这些不溶物可充填缝隙，使之不透水并增加强度。
3.4 低压慢注修补法(注射法)以一定的压力将修补胶液注入裂缝腔内；此法适用于处理0.2
3.5 压力注浆法 在一定时间内，以较高压力（按注浆料产品说明书确定）将灌注材料压入裂缝腔内；此法适用于处理大型结构贯穿性裂缝、大体积混凝土的蜂窝状严重缺陷以及深而蜿蜒的裂缝。可使用JN-J或HPG两种水泥基改性材料，也可使用JN-M结构灌注胶。
3.6 填充密封法 在构件表面沿裂缝走向骑缝凿出U形或V形沟槽，然后用改性环氧树脂或弹性填缝材料填充，必要时以纤维复合材料封闭其表面；此法适用于处理ω>0.5mm的活动裂缝和静止裂缝。可使用JN-XF裂缝封闭胶或JN-LE弹性灌缝胶。
民用建筑混凝土结构裂缝修补工法多种多样，但我们不能只知其
一、只用其一，而应牢牢掌握每一种方法，以一变应万变，做到根据不同情况采取不同方法，切实从每一个环节入手，做好过程控制，完善施工手段，确保施工质量，尽量实现修补最优。
参考文献：
[1]曹可之.大体积混凝土结构裂缝控制的综合措施.建筑结构.2004.[2] 张雄，张小伟.混凝土结构裂缝防治技术.化学工业出版社.2007
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