大體積混凝土早期溫度開裂成因及其防治措施

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摘要：高層結(jié)構(gòu)、核電設(shè)施及大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)中大體積混凝土早期溫度開裂屢見不鮮，早期溫度開裂降低的混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力，劣化了混凝土結(jié)構(gòu)耐久性。本文探討了大體積混凝土溫度開裂的成因以及開裂特征，提出了優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)、調(diào)整施工工藝及合理養(yǎng)護(hù)等控制大體積混凝土溫度開裂的措施。
　　關(guān)鍵詞：早期；溫度開裂；大體積混凝土；控制措施
　　
　　1　引言
　　
　　近年來，在高層結(jié)構(gòu)、核電設(shè)施以及大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中常常采用大體積混凝土施工。大體積混凝土早期溫度開裂屢見不鮮，已經(jīng)成為困擾混凝土工程界的焦點(diǎn)問題。溫度裂縫降低的混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力，引發(fā)了安全隱患。同時(shí)裂縫的出現(xiàn)為水和其他有害侵蝕性介質(zhì)向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散提供了通道，侵蝕性介質(zhì)的侵入加劇了混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋修飾，劣化了工程的耐久性。為了保證大體積混凝土結(jié)構(gòu)具有可靠的服役性能和耐久性能，必須在施工過程中將大體積混凝土早期溫度開裂的潛在危險(xiǎn)性降至最低。
　　本文在目前大體積混凝土施工日益增多的工程背景下，綜述了大體積混凝土早期溫度開裂的特征、原因以及控制措施。
　　
　　2　大體積混凝土早期溫度開裂的特征
　　
　　大體積混凝土溫度裂縫屬變形荷載引發(fā)裂縫，有別于外荷載引發(fā)裂縫，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一方面溫度裂縫的起因?yàn)樗瘜?dǎo)致內(nèi)部溫升從而引發(fā)混凝土發(fā)生體積變形，在外部約束與內(nèi)部約束共同作用下產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)溫度開裂發(fā)生。混凝土雖然屬于脆性材料，但早期混凝土處于粘彈狀態(tài)，在內(nèi)部拉應(yīng)力的作用下產(chǎn)生拉伸徐變，拉伸徐變?cè)诤艽蟪潭壬厢尫帕舜篌w積混凝土內(nèi)部的溫度應(yīng)力。故拉伸徐變是大體積混凝土早期溫度開裂區(qū)別于荷載產(chǎn)生裂縫的主要特點(diǎn)，在進(jìn)行大體積混凝土早期內(nèi)部應(yīng)力計(jì)算時(shí)應(yīng)充分考慮。另外一方面大體積混凝土內(nèi)部早期溫度應(yīng)力產(chǎn)生是溫度變形的作用，而內(nèi)部的溫升是受膠凝材料水化反應(yīng)放熱過程控制、決定，而膠凝材料水化反應(yīng)是隨齡期逐漸進(jìn)行的，故大體積混凝土早期內(nèi)部溫度應(yīng)力隨水化反應(yīng)進(jìn)行發(fā)展變化，應(yīng)力的發(fā)展直至溫度開裂產(chǎn)生是一個(gè)逐漸進(jìn)行的過程，故大體積混凝土的溫度應(yīng)力應(yīng)按分段疊加的方法來求得。而按普通外荷載計(jì)算原則，從外荷載作用，結(jié)構(gòu)內(nèi)力形成，直至裂縫的出現(xiàn)與擴(kuò)展，似乎都是在一瞬間完成的，是某個(gè)“瞬間過程”。
　　
　　3　大體積混凝土早期溫度開裂成因分析
　　
　　3．1膠凝材料早期水化放熱
　　圖1為早期混凝土內(nèi)部典型的溫度及溫度應(yīng)力隨時(shí)間發(fā)展曲線，可見在澆筑后的幾個(gè)小時(shí)后混凝土內(nèi)部由于溫度升高會(huì)產(chǎn)生壓應(yīng)力作用，但由于此時(shí)混凝土彈性模量較低，故壓應(yīng)力值不大。溫度峰值達(dá)到之后，混凝土內(nèi)部的壓應(yīng)力由于溫度不斷降低而迅速減小。混凝土逐漸處于零應(yīng)力狀態(tài)。處于零應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，混凝土內(nèi)部的溫度往往僅比溫度峰值低幾度。隨著混凝土內(nèi)部溫度進(jìn)一步降低，拉應(yīng)力逐漸產(chǎn)生，而此時(shí)混凝土已具有較高的彈性模量，同時(shí)隨著硬度和剛度的不斷提高，混凝土對(duì)于應(yīng)力的釋放作用減弱，故混凝土內(nèi)部拉應(yīng)力發(fā)展較快導(dǎo)致開裂潛在可能性增加。