土木工程建筑混凝土的施工温度应力分析及养护分析

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  随着经济的快速发展,社会对大型建筑的需求也越来越高,人口的集中和经济的一体化,需求一种新的模式出现,高层的出现逐渐适应人口大量增长的现状,为了能使建筑物更加的坚固,混凝土浇灌的使用替代了传统的砌垒,在制作经验上更加完善。混凝土在现代工程的使用有很重要的意义,不仅在人力和物力上节约了大量的成本,还使工程的质量更加牢靠,大型作业也更加便捷,适应了现代化的发展,但是作为一种新型的技术,混凝土的使用也存在着一些弱点,需要我们去不断的改进和进行养护。
  混凝土在现代工程建设中具有重要地位。在很多建筑工程中,混凝土的裂缝较为普遍,尽管工人在施工中采取各种措施,小心谨慎,但裂缝仍然出现。究其原因,主要是由以下两方面造成:首先,在施工中混凝土常常出现温度裂缝,影响到结构的整体性和耐久性。其次,在运转过程中,温度变化对结构的应力状态具有显著的不容忽视的影响。本文仅对施工中混凝土裂缝的成因及处理措施进行分析。1混凝土温度应力的分析根据温度应力的形成过程可分为以下3个阶段:
  (1)早期:自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束,一般约30d。这个阶段有两个特征:一是水泥放出大量的水化热,二是混凝土弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化,这一时期在混凝土内形成残余应力。
  (2)中期:自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止,这时期,温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起,这些应力与早期形成的残余应力相叠加,在此期间混凝土的弹性模量变化不大。
  (3)晚期:混凝土完全冷却后的运转时期。温度应力主要是由外界气温变化所引起,这些应力与前两种的残余应力相迭加。
  根据温度应力引起的原因可分为两类:①自生应力。边界上没有任何约束或完全静止的结构,如果内部温度是非线性分布的,由于结构本身互相约束而出现的温度应力。②约束应力。结构的全部或部分边界受到外界的约束,不能自由变形而引起的应力。这两种温度应力往往与混凝土的干缩所引起的应力共同作用。要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项较复杂的工作。在大多数情况下,需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松驰,计算温度应力时,必须考虑徐变的影响,具体计算这里就不再细述。2温度的控制和防止裂缝的措施为了防止裂缝,减轻温度应力可从控制温度和改善约束条件两个方面着手。控制温度的措施:采用改善骨料级配、用干硬性混凝土、掺混合料、加引气剂或塑化剂等措施减少混凝土中的水泥用量;拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度;热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度,利用浇筑层面散热;在混凝土中埋设水管,通入冷水降温;规定合理的拆模时间,气温骤降时进行表面保温,以免混凝土表面发生急剧的温度梯度;施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构,在寒冷季节采取保温措施。
  基于以上分析,对改进混凝土的改善约束条件的措施是:合理地分缝分块;避免基础过大起伏;合理的安排施工工序,避免过大的高差和侧面长期暴露。此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加强养护,防止表面干缩,造成混凝土的表面失水。特别是保证混凝土的质量对防止裂缝十分重要。应特别注意避免产生贯穿裂缝,出现后要恢复其结构的整体性十分困难,因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。在混凝土的施工中,为了提高模板的周转率,往往要求新浇筑的混凝土尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间,以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模,在表面引起很大的拉应力,出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期,由于水化热的散发,表面引起相当大的拉应力,此时表面温度亦较气温高,此时拆除模板,表面温度骤降,必然引起温度梯度,从而在表面附加一拉应力,与水化热应力迭加,再加上混凝土干缩,表面的拉应力达到很大的数值,就有导致裂缝的危险,但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料,如泡沫海棉等,对于防止混凝土表面产生过大的拉应力,具有显著的效果。混凝土的早期养护实践证明,混凝土常见的裂缝,大多数是不同深度的表面裂缝,其主要原因是温度梯度、寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此,混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤为重要。从温度应力观点出发,保温应达到以下要求:防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度,防止表面裂缝;防止混凝土超冷,应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度;防止老混凝土过冷,以减少新老混凝土间的约束。混凝土的早期养护,主要目的在于保持适宜的温湿条件,以达到两個方面的效果,一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭,防止有害的冷缩和干缩;一方面使水泥水化作用顺利进行,以期达到设计的强度和抗裂能力。
  可见对混凝土的防护措施并不如我们想象的那么简单,这涉及到很多不同的因素,像,季节,温度,和养护工具的使用等等,可见对此我们需要形成一套成熟的体系,在出现问题是,能够马上拿出解决方案,在问题没出现时能够未雨绸缪。混凝土的养护需要我们对混凝土的配合比做到恰到好处的比例,同时还要对混凝土在养护时间上进行不同程度的保养,以免造成混凝土的硬化和水分蒸发等问题,合理的养护可以使混凝土的硬化过程能够按照需要的时间进行发展,为了避免混凝土流失水分,过快的硬化,我们需要对混凝土进行必要的湿养护,虽然有一定的难度但是在混凝土性能的保护有重要的意义,一方面如果已经出现失水的情况,则需要技术人员先对已经失水的表面进行处理在进行养护大多数情况就在充分养护的情况下进行养护,就是不让他出现失水的情况,养护的越充分就不会出现失水的情况,混凝土出现的问题和缺陷就会越少,不然就会出现裂缝和脱落等问题,同时在夏季和冬季对混凝土的养护也是不一样的,由于气候和气温的因素,需要对养护的情况最不同的分析。夏季是高温的季节,水分易蒸发,导致混凝土水分蒸发快,表面水分易流失,必须采取必要的措施,进行失水补救措施,避免出现混凝土过早硬化,而引起的裂缝和脱落现象,造成混凝土的性能下降,在夏季需要对混凝土进行大量的补水,使混凝土时刻保持湿润的状态,在夏季中重点就是水分的维护,在动机则不同,超常的低温,需要我们进行保温措施,在混凝土中加入适当的养护剂,还可以对混凝土进行保温,如盖上保温膜等,来保证混凝土因气温过低而冻住,破坏混凝土的质量。所以综上所述,混凝的养护的重点在于使混凝土始终处于一种恰当的环境,避免让其出现干燥,造成表面失水,或因温度过低而使混凝土质量下降,所以只有各方面做得充分才能更好的发挥混凝土的性能,保证建筑的质量。
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