混凝土早期热裂缝的防治

   2006-09-21 中国路桥网 佚名 4990

在20世纪初,大体积的混凝土结构会由于水泥水化放热引起开裂的现象就已经众所周知,因此针对混凝土大坝及其他大体积水工结构建设的需要,开发出一系列避免其开裂的办法。例如,在混凝土里掺用火山灰、采用低热水泥,利用大粒径的粗骨料、非常低的水泥用量,以及采用预冷拌合物原材料、限制浇注层高和预埋管道冷却等措施,进一步获得降低水化温峰的效果。
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365交通站365jt.com虽然负责365JT施工的工程师们早就已经很熟悉混凝土浇注后其热量的产生和散热过程,但是对于混凝土体与基础之间,或者混凝土体内外的最大允许温差值的规定,仅仅是根据经验做出的,而对于混凝土一些重要的性质,例如抗拉强度、热膨胀系数等并没有充分考虑。
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365交通站365jt.com近几十年来,基础、桥梁、隧道衬砌以及其他构件尺寸并不很大的结构混凝土开裂现象增多,同时发现干燥收缩通常在这里并不重要了,水化热及温度变化已经成为引起素混凝土与钢筋混凝土约束应力和开裂的主导原因。
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365交通站365jt.com自20世纪60年代后期,人们开始试图评价受约束时热变形引起的应力,并将它与初龄混凝土抗拉强度的增长相比较,但是遇到两个相当困难的问题:
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365交通站365jt.com1) 热应力的计算结果在很大程度上取决混凝土从半液态转化成固态时,其刚度(即弹性模量)不断增长的过程,然而这难以测定和预估;
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365交通站365jt.com2) 约束应力不可能用普通的方法确定,计算结果的验证也没有数据可以引用。
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365交通站365jt.com1969年,德国幕尼黑大学建筑材料学院开发出第一台有关的实验设备,即开裂构架,使模拟试验得以进行。初龄混凝土随温度变化产生应力的测定使人们深刻地认识到:当混凝土构件发生的膨胀或收缩变形受到阻碍时会转化为应力。慕尼黑温度—应力试验机(1984)和其他几个研究院所开发出类似的仪器,可用于测定任意约束条件下产生的应力。
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365交通站365jt.com近年来,许多研究者致力于早期约束应力的计算,以确定出现开裂的危险性。根据材料的性质、水化热的发展、刚度的增大与松弛能力的减小、抗拉强度的增长、热膨胀系数与化学反应对变形的影响。所有这些因素主要取决龄期、温度、水泥类型和混凝土拌合物的组成。实际上,只有可能大致估计这些因素的作用。然而,在建立近似材料性质的模型方面,已经有了很大进展。这样的模型需要假设现场的约束和温度条件。
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365交通站365jt.com日本和法国开发出在现场测定约束应力的新方法,实验室与现场的试验结果和计算结果比较,是该领域进一步发展的来源。
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365交通站365jt.com近年来,高强混凝土已被证明是对早期开裂非常敏感的材料。这不仅是水化热的结果,由于自干燥作用产生的自收缩和硫酸盐相的化学反应,可能也是重要起因。结构混凝土或大体积混凝土意外地出现开裂,不能总是归因于现场工程师缺乏经验,该领域里许多问题尚缺乏了解,激发全世界许多人去进一步开展研究。1989年,RILEM创建了“避免混凝土早期热裂缝”

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