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混凝土裂缝的形成与控制混凝土裂缝是建筑工程中常见的问题,其形成原因复杂多样,主要包括材料特性、施工工艺、环境条件和结构设计等因素。混凝土在硬化过程中会发生体积变化,如收缩、膨胀和温度变化等,这些变化如果受到约束,就会产生内应力,当内应力超过混凝土的抗拉强度时,裂缝便会产生。此外,外部荷载、地基不均匀沉降以及化学反应(如碱骨料反应)也会导致裂缝的出现。
为有效控制混凝土裂缝,应从设计、材料选择和施工管理等方面入手。首先,在设计阶段,合理配置钢筋以增强抗裂能力,同时考虑温度和收缩的影响,设置伸缩缝或后浇带以释放应力。其次,在材料选择上,选用低热水泥或掺加外加剂(如减水剂、膨胀剂)来降低水化热和收缩变形。最后,在施工过程中,严格控制水灰比、振捣密实度和养护条件,确保混凝土充分hydration并减少早期失水收缩。
通过综合措施,可以显著降低混凝土裂缝的发生概率,从而提高结构的安全性、耐久性和使用性能。这不仅有助于延长建筑物的使用寿命yb/t 4740-2019 工程机械涨紧机构用弹簧钢,还能减少后期维修成本,具有重要的经济和社会价值。
式中 T2(t)——混凝土表面温度(℃);
Tq——施工期大气平均温度(℃);
h'——混凝土虚厚度(m);
H——混凝土计算厚度(m);
T1(t)——混凝土中心温度(℃)。
式中 Cx2——桩的阻力系数(N/mm3);
Q——桩产生单位位移所需水平力(N/mm);
当桩与结构铰接时 Q=2E·I〔KnD/(4E·I)]3/4
当桩与结构固接时 Q=4E·I[KnD/(4E·I)]3/4
E——桩混凝土的弹性模量(N/mm2);
I——桩的惯性矩(mm4);
D——桩的直径或边长(mm);
F——每根桩分担的地基面积(mm2)。
(3)大体积混凝土瞬时弹性模量
式中 E(t)——龄期混凝土弹性模量(N/mm2);
e——常数,取2.718;
式中 β(t)——t龄期地基约束系数(1/mm);
h——混凝土实际厚度(mm);
Cx2——桩的阻力系数(N/mm3);
E(t)——t龄期混凝土弹性模量(N/mm2)。
2.混凝土干缩率和收缩当量温差
式中 εY(t)——t龄期混凝土干缩率;
注:L——底板混凝土截面周长;F——底板混凝土截面面积;
Ea、Fa——钢筋的弹性模量、截面积;Eb、Fb——混凝土弹性模量、截面积。
式中 TY(t)——t龄期混凝土收缩当量温差(℃);
3.结构计算温差(一般3d划分一区段)
式中 ΔTi——i区段结构计算温差(℃);
Tm(i)——i区段平均温度起始值(℃);
Tm(i+3)——i区段平均温度终止值(℃);
TY(i+3)——i区段收缩当量温差终止值(℃);
TY(t)——i区段收缩当量温差始始值(℃)。
式中 σi——i区段混凝土内拉应力(N/mm2);
——i区段平均弹性模量(N/mm2);
——i区段平均地基约束系数;
L——混凝土最大尺寸(mm);
ch——双曲余弦函数。
5.到指定期混凝土内最大应力
式中 σmax——到指定期混凝土内最大应力(N/mm2);
ν——泊桑比,取0.15。
式中 K——大体积混凝土抗裂安全系数,应≥1.15;
式中 εp——混凝土极限拉伸值;
ft——混凝土抗拉强度设计值(N/mm2);
μ——配筋率(%),μ=Fa/Fc;
d——钢筋直径(mm);
ln——以e为底的对数;
t——指定期龄期(d);
Fa——钢筋截面积(rn2);
Fc——混凝土截面积(m2)。
2.平均整浇长度(伸缩缝间距)
式中 [Lcp]——平均整浇长度(伸缩缝间距)(mm);
h——混凝土厚度(mm);
E(t)——指定时刻混凝土弹性模量(N/mm2);
Cx——地基阻力系数(N/mm3),Cx=Cx1+Cx2;
arch——反双曲余弦函数;
△T——指定时刻的累计结构计算温差(℃)。
为了有效地控制有害裂缝的出现和发展,必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件和设计构造等方面全面考虑,结合实际采取措施。
1.选用低水化热或中水化热的水泥品种配制混凝土,如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、复合水泥等。
2.充分利用混凝土的后期强度,减少每立方米混凝土中水泥用量。根据试验每增减10kg水泥,其水化热将使混凝土的温度相应升降1℃。
3.使用粗骨料,尽量选用粒径较大、级配良好的粗细骨料;控制砂石含泥量;掺加粉煤灰等掺合料或掺加相应的减水剂、缓凝剂,改善和易性、降低水灰比,以达到减少水泥用量、降低水化热的目的。
4.在基础内部预埋冷却水管,通入循环冷却水,强制降低混凝土水化热温度。
5.在厚大无筋或少筋的大体积混凝土中,掺加总量不超过20%的大石块,减少混凝土的用量,以达到节省水泥和降低水化热的目的。
6.在拌合混凝土时,还可掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥,使混凝土得到补偿收缩,减少混凝土的温度应力。
7.改善配筋。为了保证每个浇筑层上下均有温度筋,可建议设计人员将分布筋做适当调整。温度筋宜分布细密,一般用φ8钢筋,双向配筋,间距15cm。这样可以增强抵抗温度应力的能力。上层钢筋的绑扎,应在浇筑完下层混凝土之后进行。
(8)设置后浇缝。当大体积混凝土平面尺寸过大时,可以适当设置后浇缝,以减小外应力和温度应力;同时也有利于散热,降低混凝土的内部温度。
1.选择较适宜的气温浇筑大体积混凝土,尽量避开炎热天气浇筑混凝土。夏季可采用低温水或冰水搅拌混凝土,可对骨料喷冷水雾或冷气进行预冷,或对骨料进行覆盖或设置遮阳装置避免日光直晒,运输工具如具备条件也应搭设避阳设施,以降低混凝土拌合物的入模温度。
2.掺加相应的缓凝型减水剂,如木质素磺酸钙等。
3.在混凝土入模时,采取措施改善和加强模内的通风,加速模内热量的散发。
1.在混凝土浇筑之后,做好混凝土的保温保湿养护,缓缓降温,充分发挥徐变特性,减低温度应力,夏季应注意避免曝晒,注意保湿,冬期应采取措施保温覆盖,以免发生急剧的温度梯度发生。
2.采取长时间的养护,规定合理的拆模时间jc/t550-2019 聚氯乙烯塑料地板胶粘剂,延缓降温时间和速度,充分发挥混凝土的“应力松弛效应”。
3.加强测温和温度监测与管理,实行信息化控制,随时控制混凝土内的温度变化,内外温差控制在25℃以内,基面温差和基底面温差均控制在20℃以内,及时调整保温及养护措施,使混凝土的温度梯度和湿度不至过大,以有效控制有害裂缝的出现。
4.合理安排施工程序,控制混凝土在浇筑过程中均匀上升,避免混凝土拌合物堆积过大高差。在结构完成后及时回填土,避免其侧面长期暴露。
1.采取分层或分块浇筑大体积混凝土,合理设置水平或垂直施工缝,或在适当的位置设置施工后浇带,以放松约束程度,减少每次浇筑长度的蓄热量,防止水化热的积聚,减少温度应力。
2.对大体积混凝土基础与岩石地基,或基础与厚大的混凝土垫层之间设置滑动层,如采用平面浇沥青胶铺砂、或刷热沥青或铺卷材。在垂直面、键槽部位设置缓冲层,如铺设30 ~50mm厚沥青木丝板或聚苯乙烯泡沫塑料,以消除嵌固作用,释放约束应力。
1.选择良好级配的粗骨料,严格控制其含泥量,加强混凝土的振捣,提高混凝土密实度和抗拉强度,减小收缩变形技术交底范本_钢筋电渣压力焊工艺标准,保证施工质量。
2.采取二次投料法,二次振捣法,浇筑后及时排除表面积水,加强早期养护,提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量。
3.在大体积混凝土基础内设置必要的温度配筋,在截面突变和转折处,底、顶板与墙转折处,孔洞转角及周边,增加斜向构造配筋,以改善应力集中,防止裂缝的出现。