3 溫度的控制和防止裂縫的措施
為了防止裂縫,減輕溫度應力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手。控制溫度的措施如下:(1)採用改善骨料級配,用乾硬性混凝土,摻混合料,加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;(2)拌合混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆築溫度;(3)熱天澆築混凝土時減少澆築厚度,利用澆築層面散熱;(4)在混凝土中埋設水管,通入冷水降溫;(5)規定合理的拆模時間,氣溫驟降時進行表面保溫,以免混凝土表面發生急劇的溫度梯度;(6)施工中長期暴露的混凝土澆築塊表面或薄壁結構,在寒冷季節採取保溫措施;改善約束條件的措施是:(1)合理地分縫分塊;(2)避免基礎過大起伏;(3)合理的安排施工工序,避免過大的高差和側面長期暴露;此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加強養護,防止表面乾縮,特別是保證混凝土的質量對防止裂縫是十分重要,應特別注意避免產生貫穿裂縫,出現後要恢復其結構的整體性是十分困難的,因此施工中應以預防貫穿性裂縫的發生為主。在混凝土的施工中,為了提高模板的周轉率,往往要求新澆築的混凝土儘早拆模。當混凝土溫度高於氣溫時應適當考慮拆模時間,以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆築早期拆模,在表面引起很大的拉應力,出現“溫度衝擊”現象。在混凝土澆築初期,由於水化熱的散發,表面引起相當大的拉應力,此時表面溫度亦較氣溫為高,此時拆除模板,表面溫度驟降,必然引起溫度梯度,從而在表面附加一拉應力,與水化熱應力迭加,再加上混凝土乾縮,表面的拉應力達到很大的數值,就有導致裂縫的危險,但如果在拆除模板後及時在表面覆蓋一輕型保溫材料,如泡沫海棉等,對於防止混凝土表面產生過大的拉應力,具有顯著的效果。加筋對大體積混凝土的溫度應力影響很小,因為大體積混凝土的含筋率極低。只是對一般鋼筋混凝土有影響。在溫度不太高及應力低於屈服極限的條件下,鋼的各項性能是穩定的,而與應力狀態、時間及溫度無關。鋼的線脹係數與混凝土線脹係數相差很小,在溫度變化時兩者間只發生很小的內應力。由於鋼的彈性模量為混凝土彈性模量的7~15倍,當內混凝土應力達到抗拉強度而開裂時,鋼筋的應力將不超過100~200kg/cm2..因此,在混凝土中想要利用鋼筋來防止細小裂縫的出現很困難。但加筋後結構內的裂縫一般就變得數目多、間距小、寬度與深度較小了。而且如果鋼筋的直徑細而間距密時,對提高混凝土抗裂性的效果較好。混凝土和鋼筋混凝土結構的表面常常會發生細而淺的裂縫,其中大多數屬於乾縮裂縫。雖然這種裂縫一般都較淺,但它對結構的強度和耐久性仍有一定的影響。為保證混凝土工程質量,防止開裂,提高混凝土的耐久性,正確使用外加劑也是減少開裂的措施之一。
例如使用減水防裂劑,筆者在實踐中總結出其主要作用為:(1)混凝土中存在大量毛細孔道,水蒸發後毛細管中產生毛細管張力,使混凝土乾縮變形。增大毛細孔徑可降低毛細管表面張力,但會使混凝土強度降低。這個表面張力理論早在六十年代就已被國際上所確認。(2)水灰比是影響混凝土收縮的重要因素,使用減水防裂劑可使混凝土用水量減少25%。(3)水泥用量也是混凝土收縮率的重要因素,摻加減水防裂劑的混凝土在保持混凝土強度的條件下可減少15%的水泥用量,其體積用增加骨料用量來補充。(4)減水防裂劑可以改善水泥漿的稠度,減少混凝土泌水,減少沉縮變形。(5)提高水泥漿與骨料的粘結力,提高的混凝土抗裂性能。(6)混凝土在收縮時受到約束產生拉應力,當拉應力大於混凝土抗拉強度時裂縫就會產生。減水防裂劑可有效的提高的混凝土抗拉強度,大幅提高混凝土的抗裂性能。(7)摻加外加劑可使混凝土密實性好,可有效地提高混凝土的抗碳化性,減少碳化收縮。(8)摻減水防裂劑後混凝土緩凝時間適當,在有效防止水泥迅速水化放熱基礎上,避免因水泥長期不凝而帶來的塑性收縮增加。(9)摻外加劑混凝土和易性好,表面易摸平,形成微膜,減少水分蒸發,減少乾燥收縮.許多外加劑都有緩凝、增加和易性、改善塑性的功能,我們在工程實踐中應多進行這方面的實驗對比和研究,比單純的靠改善外部條件,可能會更加簡捷、經濟。
4 混凝土的早期養護實踐證明,混凝土常見的裂縫,大多數是不同深度的表面裂縫,其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區的溫度驟降