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大体积混凝土裂缝产生的四大因素

点击数:702018-08-06 12:12:50 来源: 广东圣帕泰和科技有限公司

大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝,是其内部矛盾发展的结果。一方面是混凝土由于内外温差产生应力和应变,另一方面是结构的外约束和混凝土个质点间的约束(即内约束)阻止这种应变。一旦温度应力超过混凝土能承受的抗拉强度,就会产生裂缝。总体过去大体积混凝土裂缝产生的情况,可知道产生裂缝的主要原因如下:




  [1].水泥水化热

  水泥在水化过程中药产生一定的热量,是大体积混凝土内部热量的主要来源。由于大体积混凝土截面厚度大,水化热聚集在结构内部不易散发,所以会导致大量的热量聚集,引起急剧温升。水泥水化热引起的绝热温升,与混凝土单位体积内的水泥用量和水泥品种有关,并随混凝土的龄期按指数关系增长,一般10d左右达到最终绝热温升,但由于结构自散热,实际上混凝土内部的最高温度大多发生在混凝土浇筑后的3~5d。

  混凝土的导热性较差,浇筑初期,混凝土的弹性模量和强度都很低,对于水化热急剧温升引起的变形约束不大,温度应力也就较小。随着混凝土龄期的逐渐增长,弹性模量和强度相应的提高,对混凝土降温收缩变形的约束愈来愈强,即产生很大的温度应力,当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时,便开始产生温度裂缝。

  [2].约束条件

  结构在变形时,会受到一定的阻碍而阻挡其自由变形,该阻碍称为“约束”。前面讲过,约束分为外约束与内约束。大体积混凝土由于温度变化产生变形,这种变形受到约束才产生应力,在全约束条件下,混凝土结构的变形,应是温差和混凝土线膨胀系数的乘积,即ε=ΔT•α,当变形超过混凝土的极限拉伸值时,结构便出现裂缝。由于结构不可能受到全约束,且混凝土还有徐变变形,所以当混凝土内外温差在25℃甚至到达30℃情况下混凝土也可能不开裂。无约束就不会产生应力,因此,改善约束对于防止混凝土开裂有积极作用。

  [3].外界气温变化

  温度应力时由温差引起的变形造成的,温差越大,温度应力也越大。大体积混凝土结构施工期间,外界气温的变换情况对大体积混凝土的裂缝产生有重要的影响。混凝土的内部温度是浇筑温度、水化热的绝热温升和结构散热降温等各种温度的叠加之和。外界气温越高,混凝土的浇筑温度也越高;如果外界温度下降,会增加混凝土的降温幅度,特别在外界气温剧降时,会增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度,这对大体积混凝土极为不利。

  [4].混凝土的收缩变形

  混凝土的拌合水中,只有约20%的水分是水泥水化所需要的,其余80%都是要被蒸发掉的。混凝土爱水泥水化过程中要产生体积变形,多数是收缩变形,只有少数为膨胀变形,这主要取决于所采用的胶凝材料的性质。混凝土中多余水的蒸发是引起混凝土体积收缩的主要原因之一。这种干燥收缩变形不受约束条件的影响,若存在约束,就会产生收缩应力,引起混凝土裂缝。

  混凝土的干燥收缩机理较复杂,其主要原因是混凝土内部空隙水随着蒸发变化时引起的毛细管引力所导致。这种干燥收缩在很大程度上市可自行恢复的,如果处于水饱和状态,混凝土还可以恢复达到原有的体积。除上述干燥收缩外,混凝土还产生碳化收缩。

  其反应方程式为:CO2+Ca(OH)2≒CaO3+H2O

  空气中的二氧化碳(CO2)与和混凝土水泥石中的氢氧化钙(Ca(OH)2)反应生成碳酸钙(CaO3),释放出结合水导致混凝土收缩,产生裂缝。

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