論混凝土的施工溫度與結(jié)構(gòu)裂縫（Word12）

1、 On the construction of concrete temperature and cracks1. the causes of the cracksCrackks iin cconccrette aare a vvariietyy off reeasoons, maainlly ttempperaaturre aand hummidiity chaangees, briittlle aand uneevenn cooncrretee, aas wwelll ass thhe sstruuctuure is irrratiionaal, faiilurre oof rraw ma

2、tteriialss (ssuchh ass allkalli-aaggrregaate reaactiion), ttempplatte ddefoormaatioon, andd soo onn thhe bbasiis oof ddifffereentiial setttleemennt.The cconccrette tto hhardden offf a larrge nummberr off ceemennt dduriing thee hyydraatioon hheatt, tthe intternnal temmperratuure rissingg onn thhe ssu

3、rffacee caauseed bby ttenssilee sttresss. Latte iin tthe cooolinng pproccesss, ddue to coaagullatiion on thee baasiss off orr bee booundd byy thhe oold, wiill emeergee inn thhe cconccrette ttenssilee sttresss. Lowwer temmperratuuress inn thhe cconccrette ssurffacee wiill be a llot of tennsille sstre

4、ess. Whhen thee teensiile strresss beeyonnd tthe cappaciity of conncreete craack, thhe ccraccks willl aappeear. A nummberr off cooncrretee chhangges in thee innterrnall huumiddityy orr chhangges verry llitttle sloow, butt poossiiblee chhangges in surrfacce hhumiiditty oor mmoree drramaaticc chhangge

5、s. Suuch as connserrvattionn, ffailled to keeep ddry wheen wwet, suurfaace shrrinkkagee deeforrmattionn off cooncrretee suubjeect to intternnal connstrrainnts, buut aalsoo offtenn leeadss too crrackks. Shoort-terrm lloaddingg att thhe ttimee off ulltimmatee teensiile defformmatiion onlly (0.66 1.00)

6、 1004, thee liimitt off loong-terrm lloaddingg sppacees wwhenn thhe oonlyy sttrettch defformmatiion (1.2 2.0) 1104. Unneveenlyy ass a ressultt off raaw mmateeriaals, waaterr-ceemennt rratiio oof iinsttabiilitty, andd trranssporrtattionn annd ppourringg inn thhe pproccesss off seegreegattionn phhenoo

7、menna, in thee saame pieece of conncreete in thee teensiile strrenggth is uneevenn, ttherre aare manny llow tennsille ccapaacitty, eassy tto ffraccturre iin aa weeak possitiion. Inn reeinfforcced conncreete, thhe ttenssilee sttresss iis mmainnly borrne by thee stteell, cconccrette iis ssubjjectt too

8、 coomprresssivee sttresss. In plaain conncreete or reiinfoorceed ccoaggulaatioon oon tthe edgge oof tthe sitte iif tthe strructturee off thhe ttenssilee sttresss aappeearss too bee reelyiing on itss owwn cconccrette ccommmitmmentt.2. thhermmal strresss annalyysissAccorrdinng tto tthe forrmattionn of

9、f thhermmal strresss caan bbe ddiviidedd innto thee foolloowinng tthreee sstagges:(1)eaarlyy: SSincce tthe begginnningg off poouriing conncreete to cemmentt thhe eend of exootheermiic bbasiic ggeneerall abboutt 300 daays. Twwo ccharractteriistiics of thiis sstagge, firrst, too reeleaase a llargge nn

10、umbber of cemmentt hyydraatioon hheatt, aand thee ottherr iss thhe eelassticc moodullus of coaagullatiion draamattic chaangees. Modduluus oof eelassticcityy ass a ressultt off chhangges witthinn thhis perriodd inn thhe fformmatiion of ressiduual strresss inn thhe cconccrette.(2) mmediium-terrm: froo

11、m tthe bassic rolle oof ccemeent heaat uuntiil tthe endd off thhe sstabble temmperratuure of thee cooncrretee coooliing timme, durringg thhis perriodd, tthe temmperratuure strresss waas mmainnly duee too coooliing andd thhe ooutssidee cooncrretee caauseed bby ttempperaaturre cchanngess, sstreess and

12、d eaarlyy foormaatioon oof tthesse rresiiduaal sstreess supperpposiitioon pphasse, durringg whhichh thhe ccoaggulaatioon oof tthe elaastiic mmoduuluss chhangged litttlee.(3) llatee: cconccrette ccompplettelyy coooliing perriodd affterr thhe ooperratiion. Thhermmal strresss iss maainlly ccaussed by e

13、xtternnal temmperratuure chaangees, thee sttresss aand thee fiirstt twwo-pphasse ssupeerpoosittionn off reesidduall sttresss.Underr thhe ttherrmall sttresss ccaussed by thee reeasoons cann bee diividded intto ttwo cattegooriees:(1) sselff-sttresss: theere is no connstrrainnt oon tthe borrderr orr co

14、omplleteely staaticc sttruccturre, if thee innterrnall teempeeratturee diistrribuutioon iis nnonllineear, duue tto sstruuctuurall coonsttraiintss arrisiing froom ttheiir cco-ttempperaaturre sstreess. Foor eexammplee, tthe connverrsioon llayeer oof iits rellatiivelly llargger sizze, conncreete coooli

15、nng ssurffacee teempeeratturee loow, thee innterrnall teempeeratturees aare higgh, thee suurfaace tennsille sstreess, coomprresssivee sttresss aappeearss inn thhe mmidddle.(2) bbounnd bby sstreess: thhe sstruuctuure of alll orr paart of thee boounddaryy booundd byy thhe ooutssidee woorldd caan nnot

16、be freee-fformm deeforrmattionn caauseed bby sstreess. Rooof boxx, ssuchh ass cooncrretee annd cconccrette bbarrrierr.Both thee teempeeratturee annd tthe conncreete strresss iss offtenn caauseed bby sshriinkaage of thee coombiinedd efffecct oof sstreess.Knownn too bee inn acccorrdannce witth aan aac

17、cuuratte aanallysiis oof tthe temmperratuure of thee thhermmal strresss diistrribuutioon, sizze iis aa moore commpleex ttaskk. IIn mmostt caasess, tthe neeed tto rrelyy onn moodell teest or nummeriicall caalcuulattionn. CCreeep oof cconccrette sso tthatt thhe ttempperaaturre ttherre iis cconssideera

18、bble strresss reelaxxatiion, thhermmal strresss caalcuulattionn, wwe mmustt coonsiiderr thhe eeffeectss off crreepp, iis nno llongger callcullateed iin ddetaail herre.3. teempeeratturee coontrrol andd meeasuuress too prreveent thee crrackksIn orrderr too prreveent craackiing, reeducce tthe theermaal

19、 sstreess cann coontrrol thee coondiitioons of temmperratuure andd too immproove thee biindiing of twoo asspeccts.Tempeeratturee coontrrol meaasurres aree ass foolloows:(1) uusedd too immproove thee agggreegatte ggraddatiion, drry hhardd cooncrretee, mmixeed mmixtturee, aadd airr-enntraainiing ageen

20、t or plaastiicizzer, ettc. meaasurres to redducee thhe aamouunt of cemmentt cooncrretee;(2) mmixiing conncreete by adddingg waaterr orr coooliing watter willl bbe ggravvel andd poouriing conncreete to redducee thhe ttempperaaturre;(3) ppourringg hoot ddayss too reeducce tthe pouurinng oof cconccrett

21、e tthicckneess, thhe uuse of pouurinng hheatt leevells;(4) llaidd inn cooncrretee waaterr piipess, aacceess to colld wwateer tto ccooll;(5) tthe proovissionns oof rreassonaablee tiime, thhe ttempperaaturre ddropp whhen thee suurfaace inssulaatioon, conncreete surrfacce iin oordeer tto aavoiid aa shh

22、arpp teempeeratturee grradiientt;(6) CConsstruuctiion of lonng-ttermm exxpossuree too bllockk thhe ssurffacee off thhe cconccrette ppourringg, oor tthinn-waalleed sstruuctuuress, ttherrmall innsullatiion in thee coold seaasonn too taake meaasurres;Measuuress too immproove thee coonsttraiintss arre:(

23、1) aa reeasoonabble subb-bllockk joointts;(2) bbasiis tto aavoiid ttoo mucch uups andd doownss;(3) rreassonaablee arrranngemmentts ffor thee coonsttrucctioon pproccesss, tto aavoiid eexceessiive sidde eelevvatiion andd loong-terrm eexpoosurre;In adddittionn, tto iimprrovee thhe pperfformmancce oof c

24、conccrette tto iimprrovee thhe aantii-crrackkingg abbiliity, too sttrenngthhen thee coonseervaatioon, to preevennt ssurffacee drryinng, in parrticculaar, is to enssuree thhe qquallityy off cooncrretee iss veery impporttantt too prreveent craackss, sshouuld payy sppeciial atttenttionn too avvoidd crr

25、osss-crrackks aappeearss too reestoore thee innteggritty oof iits strructturee itt iss veery diffficcultt, sso tthe connstrructtionn shhoulld bbe tto pprevventt thhe ooccuurreencee off crrosss-cuuttiing thee maain craack.In cooncrretee coonsttrucctioon, in ordder to inccreaase thee tuurnooverr raate

26、 of thee teempllatee, oofteen rrequuiree neew ppourringg cooncrretee ass sooon as posssibble. Whhen thee cooncrretee teempeeratturee iss hiigheer tthann thhe ttempperaaturre sshouuld be appproppriaate to connsidder timme, so as to avooid thee eaarlyy crrackks iin tthe conncreete surrfacce. Neww poou

27、riing earrly, a lott off thhe ssurffacee teensiile strresss, aa ttempperaaturre sshocck pheenommenoon. Conncreete pouurinng iin tthe earrly heaat oof hhydrratiion as a rresuult of thee diisseeminnatiion of thee suurfaace cauusedd byy a larrge tennsille sstreess, whhen thee suurfaace temmperratuure i

28、s higgherr thhan thee teempeeratturee att thhis timme tto rremoove thee teempllatee, aa shharpp faall in surrfacce ttempperaaturre iis bbounnd tto lleadd too teempeeratturee grradiientt, sso aan aaddiitioonall onne oon tthe surrfacce ttenssilee sttresss, theermaal sstreess supperpposiitioon aand hyd

29、drattionn, ccouppledd wiith thee shhrinnkagge oof cconccrette,Tensiile strresss too reeachh thhe ssurffacee off grreatt vaaluee, ttherre iis tthe danngerr off leead to craackss, bbut if in a ttimeely mannnerr affterr thhe rremoovall off thhe ttempplatte oon tthe surrfacce ccoveeragge oof aa liightt

30、innsullatiing matteriial, suuch as foaam ssponnge andd soo onn, hhavee a conncreete surrfacce tto pprevventt exxcesssivve ttenssilee sttresss, witth ssignnifiicannt rresuultss.Reinfforcced conncreete on thee laargee voolumme oof ttherrmall sttresss hhas litttlee efffecct bbecaausee thhe llargge vvol

31、uume of conncreete reiinfoorceed wwithh a verry llow ratte. Onlly oon tthe genneraal iimpaact of reiinfoorceed cconccrette. Nott tooo hhighh inn teempeeratturee annd sstreess bellow thee yiieldd liimitt unnderr thhe ccondditiion of thee prropeertiies of steeel is staablee, aand witth tthe strresss,

32、ttimee annd ttempperaaturre hhas notthinng tto ddo. Linnearr exxpannsioon ccoeffficciennt oof ssteeel aand conncreete linnearr exxpannsioon ccoeffficciennt ddifffereencee beetweeen thee smmalll chhangges in temmperratuure bettweeen tthe twoo wiith onlly aa veery smaall strresss. SSincce tthe moddulu

33、us oof eelassticcityy off stteell too cooncrretee ellasttic modduluus oof 77 15-folld, wheen tthe strresss reeachhed thee teensiile strrenggth of conncreete andd crrackkingg, tthe steeel strresss wiill nott exxceeed 1100 2200kkg/ccm2 . So, Wannt tto uuse in reiinfoorceed cconccrette tto pprevventt t

34、hhe eemerrgennce of smaall craackss iss diiffiicullt. Howweveer, aftter thee reeinfforcced strructturee off thhe nnumbber of craackss inn geenerral hass beecomme mmoree thhan a ssmalll ddisttancce, a ssmalllerr wiidthh annd ddeptth. Andd iff thhe ddiammeteer oof ssteeel tthinn annd cclosse sspaccing

35、g, tthe craack ressisttancce oof cconccrette tto eenhaancee thhe eeffeect of bettterr. CConccrette aand reiinfoorceed cconccrette sstruuctuure of thee suurfaace oftten occcur craackss inn thhin andd shhalllow, moost of theem bbeloongiing to shrrinkkagee crrackks. Whiile thiis iis ggeneerallly shaall

36、oow ccraccks, buut iits strrenggth andd duurabbiliity of thee sttruccturre iis sstilll aa ceertaain imppactt.In orrderr too ennsurre tthe quaalitty oof cconccrette tto pprevventt crrackkingg annd iimprrovee thhe dduraabillityy off cooncrretee, tthe prooperr usse oof aadmiixtuuress iss allso onee off

37、 thhe mmeassurees tto rreduuce craackiing. Suuch as thee usse oof aantii-crrackkingg aggentt annd wwateer, in praactiice, itts mmajoor rrolee inn coonclludiing as folllowws:(1) tthe exiisteencee off a larrge nummberr off pooress inn thhe cconccrette tthatt, aafteer eevapporaatioon oof wwateer ggenee

38、ratted by cappilllaryy caapilllarry ttenssionn, ddefoormaatioon oof tthe conncreete shrrinkkagee. PPorees iincrreassed cappilllaryy diiameeterr caan rreduuce thee suurfaace tennsioon, butt woouldd reeducce tthe strrenggth of conncreete.(2) tthe imppactt off waaterr-ceemennt rratiio iis aan iimpoorta

39、ant facctorr foor cconccrette sshriinkaage, thhe uuse of antti-ccracckinng aagennt ccan redducee waaterr coonsuumpttionn reeducced by 25% cooncrretee.(3) tthe amoountt off ceemennt cconccrette iis aalsoo ann immporrtannt ffacttor in shrrinkkagee, wwateer aaddiitioon aand subbtraactiion mixxed conncr

40、eete craackiing ageent in maiintaainiing thee sttrenngthh off cooncrretee unnderr thhe ccondditiion of 15 perrcennt ccan redducee thhe aamouunt of cemmentt, aaggrregaate sizze, by inccreaasinng tthe amoountt too suuppllemeent.(4) aantii-crrackkingg aggentt annd wwateer ccan impprovve tthe connsisste

41、nncy of cemmentt sllurrry tto rreduuce thee blleeddingg off cooncrretee, rreduuce shrrinkkagee deeforrmattionn Shhen.(5) tto iimprrovee annd ccemeent bonndedd agggreegatte, andd ennhannce thee annti-craackiing perrforrmannce of conncreete.(6) cconccrette bbounnd iin tthe conntraactiion prooducced by

42、 tennsille sstreess, whhen thee teensiile strresss iss grreatter thaan tthe tennsille sstreengtth oof cconccrette wwilll bee prroduucedd whhen thee crrackks. Watter-redduciing ageent cann bee ann efffecctivve aantii-crrackkingg off thhe cconccrette ttenssilee sttrenngthh too inncreeasee, aa suubstta

43、nttiall inncreeasee inn annti-craackiing perrforrmannce of conncreete.(7) mmixiing-commpacctinng cconccrette aadmiixtuuress caan, andd caan eeffeectiivelly iimprrovee thhe ccarbbonaatioon rresiistaancee off cooncrretee too reeducce tthe carrbonnatiion shrrinkkagee.(8)-ddopeed wwateer-rreduucinng aag

44、ennt aafteer tthe conncreete craackiing rettarddatiion timme ddue, inn thhe eeffeectiive preevenntioon oof tthe rappid hyddrattionn heeat of cemmentt baasedd onn ceemennt tto aavoiid llongg-teerm ressultt off noon-cconddenssablle iincrreasse pplassticc shhrinnkagge.(9)-ddopeed wworkkabiilitty oof cc

45、onccrette aadmiixtuuress, aand eassy tto ffindd fllat surrfacces to forrm aa miicroo-meembrranee too reeducce eevapporaatioon aand redducee drryinng sshriinkaage.Many havve aa reetarrdinng aadmiixtuure to inccreaase thee woorkaabillityy annd iimprrovee thhe ffuncctioon oof pplassticcityy, wwe iin ee

46、ngiineeerinng ppraccticce iin tthiss arrea shoouldd bee moore conntraast andd reeseaarchh exxperrimeentss thhan simmplyy reelyiing on extternnal conndittionns tto iimprrovee maay bbe eevenn moore simmplee annd eeconnomiic.4. eaarlyy cooncrretee coonseervaatioonPractticee haas pprovved thaat tthe com

47、mmonn cooncrretee crrackks, thee maajorrityy off suurfaace craackss att diiffeerennt ddeptths, maainlly bbecaausee off thhe ttempperaaturre ggraddiennt ccaussed by thee coold temmperratuure reggionn iss allso vullnerrablle tto aa shharpp faall in thee foormaatioon oof ccraccks. Innsullatiion so thaa

48、t tthe conncreete surrfacce tto pprevventt eaarlyy crrackkingg iss paartiicullarlly iimpoortaant.Thermmal strresss frrom thee poointt off viiew, thhe iinsuulattionn shhoulld mmeett thhe ffolllowiing reqquirremeentss:(1) tto pprevventt thhe cconccrette iinsiide andd ouutsiide thee cooncrretee suurfaa

49、ce temmperratuure diffferrencce aand graadieent, too prreveent surrfacce ccraccks.(2) tto pprevventt thhe cconccrette ssupeer-ccoldd, iit sshouuld be posssibble to makke cconccrette tthe connstrructtionn peeriood oof nnot lesss tthann thhe mminiimumm teempeeratturee off cooncrretee ussed forr thhe s

50、stabbiliity of thee teempeeratturee.(3) tto pprevventt coold-oldd cooncrretee inn orrderr too reeducce tthe conncreete bettweeen tthe oldd annd nnew connstrrainnts.Earlyy cooncrretee coonseervaatioon, thee maain objjecttivee iss too maainttainn thhe aapprroprriatte ttempperaaturre aand hummidiity co

51、nndittionns iin oordeer tto aachiievee thhe eeffeect of twoo asspeccts, onn thhe oone hannd, thee cooncrretee frrom advversse ttempperaaturre aand hummidiity defformmatiion invvasiion to preevennt tthe harrmfuul aand dryyingg shhrinnkagge. On thee onne hhandd, tto eenabble thee smmootth pproggresss

52、oof ccemeent hyddrattionn, wwithh a vieew tto mmeett thhe ddesiign cappaciity of thee sttrenngthh annd ccracck rresiistaancee.Approopriiatee coondiitioons of temmperratuure andd huumiddityy arre iinteerreelatted. Cooaguulattionn onn thhe iinsuulattionn offtenn haas tthe efffectt off mooistturee.Theo

53、rretiicall annalyysiss off frreshh cooncrretee coontaaineed iin tthe watter fullly meeets thee reequiiremmentts oof ccemeent hyddrattionn annd mmoree thhan. Hoowevver, duue tto eevapporaatioon aand othher facctorrs oofteen ccausse wwateer llosss, ttherrebyy deelayy orr prreveent thee hyydraatioon oo

54、f ccemeent, cooncrretee suurfaace andd moost likkelyy too bee diirecctlyy afffecctedd byy suuch a nnegaativve iimpaact. Cooncrretee poouriing, thhereeforre tthe firrst feww daays aftter thee crritiicall peeriood oof cconsservvatiion in thee coonsttrucctioon sshouuld payy atttenntioon tto.5. cooncllu

55、diing remmarkksAbovee thhe ttempperaaturre oof cconccrette aand craackss inn thhe cconsstruuctiion of thee reelattionn beetweeen theeoryy annd ppraccticce oof tthe preelimminaary stuudy, allthooughh thhe aacaddemiic ccommmuniity aboout thee caausees oof ccraccks in conncreete andd caalcuulattionn me

56、ethoods aree diiffeerennt ttheooriees, butt sppeciificc meeasuuress too prreveent andd immproove thee oppiniion it is quiite uniiforrm AAt tthe samme ttimee, tthe apppliccatiion in praactiice is alsso aa reelattiveely goood eeffeect, cooncrretee coonsttrucctioon aand morre ddepeendss onn ouur oobsee

57、rvaatioon, andd moore, whhen commparred to mullti-isssue anaalyssis, annd mmoree suum uup, commbinned witth aa wiide rannge of preevenntioon mmeassurees, thee crrackks iin tthe conncreete is commpleetelly aavoiidedd. 論混凝土的的施工溫溫度與結(jié)結(jié)構(gòu)裂縫縫1.裂縫的的原因 混凝土中產(chǎn)產(chǎn)生裂縫縫有多種種原因，主主要是溫溫度和濕濕度的變變化，混混凝土的的脆性和和不均勻勻性，以以及結(jié)構(gòu)構(gòu)不

58、合理理，原材材料不合合格（如如堿骨料料反應(yīng)），模模板變形形，基礎(chǔ)礎(chǔ)不均勻勻沉降等等?；炷劣不陂g水水泥放出出大量水水化熱，內(nèi)內(nèi)部溫度度不斷上上升，在在表面引引起拉應(yīng)應(yīng)力。后后期在降降溫過程程中，由由于受到到基礎(chǔ)或或老混凝凝上的約約束，又又會在混混凝土內(nèi)內(nèi)部出現(xiàn)現(xiàn)拉應(yīng)力力。氣溫溫的降低低也會在在混凝土土表面引引起很大大的拉應(yīng)應(yīng)力。當(dāng)當(dāng)這些拉拉應(yīng)力超超出混凝凝土的抗抗裂能力力時，即即會出現(xiàn)現(xiàn)裂縫。許許多混凝凝土的內(nèi)內(nèi)部濕度度變化很很小或變變化較慢慢，但表表面濕度度可能變變化較大大或發(fā)生生劇烈變變化。如如養(yǎng)護不不周、時時干時濕濕，表面面干縮形形變受到到內(nèi)部混混凝土的的約束，也也往往導(dǎo)導(dǎo)致裂縫縫。

59、混凝凝土是一一種脆性性材料，抗抗拉強度度是抗壓壓強度的的1110左右右，短期期加荷時時的極限限拉伸變變形只有有（0.611.0）1044，長期期加荷時時的極限限位伸變變形也只只有（11.22.00）1104.由于原原材料不不均勻，水水灰比不不穩(wěn)定，及及運輸和和澆筑過過程中的的離析現(xiàn)現(xiàn)象，在在同一塊塊混凝土土中其抗抗拉強度度又是不不均勻的的，存在在著許多多抗拉能能力很低低，易于于出現(xiàn)裂裂縫的薄薄弱部位位。在鋼鋼筋混凝凝土中，拉拉應(yīng)力主主要是由由鋼筋承承擔(dān)，混混凝土只只是承受受壓應(yīng)力力。在素素混凝土土內(nèi)或鋼鋼筋混凝凝上的邊邊緣部位位如果結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)出出現(xiàn)了拉拉應(yīng)力，則則須依靠靠混凝土土自身承承擔(dān)。一一

60、般設(shè)計計中均要要求不出出現(xiàn)拉應(yīng)應(yīng)力或者者只出現(xiàn)現(xiàn)很小的的拉應(yīng)力力。但是是在施工工中混凝凝土由最最高溫度度冷卻到到運轉(zhuǎn)時時期的穩(wěn)穩(wěn)定溫度度，往往往在混凝凝土內(nèi)部部引起相相當(dāng)大的的拉應(yīng)力力。有時時溫度應(yīng)應(yīng)力可超超過其它它外荷載載所引起起的應(yīng)力力，因此此掌握溫溫度應(yīng)力力的變化化規(guī)律對對于進行行合理的的結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計和施施工極為為重要。2.溫度應(yīng)應(yīng)力的分分析根據(jù)溫度應(yīng)應(yīng)力的形形成過程程可分為為以下三三個階段段：（1）早期期：自澆澆筑混凝凝土開始始至水泥泥放熱基基本結(jié)束束，一般般約300天。這這個階段段的兩個個特征，一一是水泥泥放出大大量的水水化熱，二二是混凝凝上彈性性模量的的急劇變變化。由由于彈性性模量的