土木工程專業(yè)大體積混凝土裂縫控制畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)
2025-07-25 17:28 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 互約束及外界約束的作用而在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力（稱為溫度應(yīng)力），是相當(dāng)復(fù)雜的。一旦溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土所承受的拉力極限值時(shí)，混凝土就會(huì)出現(xiàn)裂縫。這是混凝土澆筑后由于溫升影響產(chǎn)生的第一種裂縫。 由于溫升影響產(chǎn)生的第二種裂縫是收縮裂縫。這種裂縫產(chǎn)生在混凝土的降溫階段，即當(dāng)混凝土降溫時(shí)，由于逐漸散熱而產(chǎn)生收縮，再加上混凝土硬化過(guò)程中，由于混凝土內(nèi)部拌合水的水化和蒸發(fā)，以及膠質(zhì)體的膠凝等作用，促使混凝土硬化時(shí)收縮。這兩種收縮，在收縮時(shí)由于受到基底或結(jié)構(gòu)本身的約束，會(huì)產(chǎn)生很大的收縮應(yīng)力（拉應(yīng)力），如果產(chǎn)生的收縮應(yīng)力超過(guò)當(dāng)時(shí)的混凝土抗拉強(qiáng)度，就會(huì)在混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫，這種收縮裂縫有時(shí)會(huì)貫穿全斷面，成為結(jié)構(gòu)性裂縫，帶來(lái)嚴(yán)重的危害。2). 研究大體積混凝土裂縫控制的技術(shù)措施 設(shè)計(jì)方面：采用留永久變形縫作法或設(shè)置后澆帶；合理的平面和立面設(shè)計(jì)，避免截面的突變，從而減少約束應(yīng)力：合理布置分布鋼筋，盡量采用小直徑、密間距，變截面處加強(qiáng)分布筋；避免用高強(qiáng)混凝土，盡可能選用中低強(qiáng)度混凝土，采用 60 天或 90 天強(qiáng)度；采用滑動(dòng)層來(lái)減小基礎(chǔ)的約束。 材料方面：科學(xué)地選用材料配比，用較低的水灰比、水和水泥用量；選用中熱或低熱的水泥品種；摻加外加劑；摻加粉煤灰減少水泥用量；嚴(yán)格控制砂石骨料的含泥量。 施工方面：用保溫隔熱法對(duì)大體積混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；控制水化熱溫升，混凝土中心與表面的最大溫差不高于 25℃；控制降溫速度；用草袋和塑料薄膜進(jìn)行保溫和保濕；用冷卻水管來(lái)降低水化熱，或使用微膨脹混凝土；采用分層澆筑或跳倉(cāng)澆筑方法。 研究的方法 本文結(jié)合大慶石化高壓聚乙烯裝置防爆壩承臺(tái)施工實(shí)踐，采取相應(yīng)的裂縫控制措施，監(jiān)控大體積混凝土溫度，分析溫度曲線，研究分析了大體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生機(jī)理，分析裂縫的主要影響因素。從設(shè)計(jì)、原材料、配合比、外加劑、施工工藝等幾方面研究大體積混凝土的溫度應(yīng)力、開(kāi)裂原因和裂縫控制措施，驗(yàn)證裂縫控制措施的效果。第 2 章 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析及預(yù)測(cè) 裂縫的種類(lèi) 文獻(xiàn)[6]指出，按混凝土的裂縫寬度不同，可將混凝土裂縫分為“微觀裂縫”和“宏觀裂縫”兩種。 微觀裂縫 20 世紀(jì) 60 年代以來(lái)，通過(guò)混凝土的現(xiàn)代試驗(yàn)研究設(shè)備（如各種實(shí)體顯微鏡、X 光照相設(shè)備等），可以證實(shí)在尚未承受荷載的混凝土結(jié)構(gòu)中存在著肉眼看不見(jiàn)的微觀裂縫。其寬度為 m m 以下。微觀裂縫主要有粘結(jié)裂縫，水泥石裂縫和骨料裂縫三種。 宏觀裂縫 混凝土中寬度不小于 m m 的裂縫是肉眼可見(jiàn)裂縫，亦稱宏觀裂縫。宏觀裂縫是微觀裂縫不斷擴(kuò)展的結(jié)果。 宏觀裂縫又可分為表面裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫三種，見(jiàn)圖21 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析 大體積混凝土施工階段產(chǎn)生的溫度裂縫，是其內(nèi)部矛盾發(fā)展的結(jié)果。一方面是混凝土由于內(nèi)外溫差產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變，另一方面是結(jié)構(gòu)的外約束和混凝土各質(zhì)點(diǎn)的約束阻止了這種應(yīng)變，一旦溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土能承受的極限抗拉強(qiáng)度，就會(huì)產(chǎn)生不同程度的裂縫。 水化熱的影響 水泥在水化反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。這是大體積混凝土內(nèi)部溫升的主要熱量來(lái)源。試驗(yàn)證明每克普通硅酸鹽水泥放出的熱量可達(dá) 500J。由于大體積混凝土截面厚度大，水化熱聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散發(fā)，所以會(huì)引起混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部急驟升溫。在水利工程中一般為 15~25℃ [7]。而建筑工程中一般為 20~30℃，甚至更高。試驗(yàn)表明，水泥水化熱在 1~3 天內(nèi)放出的熱量最多，大約占總熱量的 50%左右，混凝土澆筑后的 3~5 天內(nèi)，混凝土內(nèi)部溫度最高。 建筑結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)日趨提高，但有許多結(jié)構(gòu)不適當(dāng)?shù)倪x擇了過(guò)高的強(qiáng)度等級(jí)。習(xí)慣上認(rèn)為：“強(qiáng)度等級(jí)越高安全度越大，就高不就低，提高混凝土強(qiáng)度沒(méi)壞處”。 內(nèi)外約束的影響 各種混凝土結(jié)構(gòu)在變形變化中，必然受到一定的約束，從而阻礙其自由變形，阻礙變形的因素稱為約束條件。約束又分為內(nèi)約束和外約束。 1).外約束 一個(gè)物體的變形受到其他物體的阻礙，一個(gè)結(jié)構(gòu)的變形受到另一個(gè)結(jié)構(gòu)的阻礙，這種結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間，物體與物體之間的相互牽制作用稱作“外約束”。由于各種建筑結(jié)構(gòu)所處的具體條件不同，便在結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生不同程度的約束，按約束程度的大小，外約束又分為無(wú)約束（自由體）、彈性約束和全約束（嵌固體）三種。2).內(nèi)約束 一個(gè)物體或一個(gè)構(gòu)件本身各質(zhì)點(diǎn)之間的相互約束作用，稱為“內(nèi)約束”。沿著一個(gè)構(gòu)件截面各點(diǎn)可能有不同的溫度和收縮變形，引起連續(xù)介質(zhì)各點(diǎn)間的內(nèi)約束應(yīng)力。結(jié)構(gòu)物的裂縫中，非貫穿的表面裂縫占 60%~70%。其開(kāi)裂原因主要是變形變化引起的自約束應(yīng)力。當(dāng)各種大體積混凝土厚度大于或等于 500ｍｍ時(shí)，就可能由于水化熱的不均勻降溫和不均勻收縮引起的顯著的自約束應(yīng)力，導(dǎo)致表面開(kāi)裂。 外界氣溫變化的影響 大體積混凝土結(jié)構(gòu)在施工階段，外界氣溫的變化對(duì)防止大體積混凝土開(kāi)裂有著重大影響。因?yàn)橥饨鐨鉁赜?，混凝土的澆筑溫度也愈高；而如果外界溫度下降，又增加混凝土的降溫幅度，特別是氣溫驟降，會(huì)大大增加外層混凝土與內(nèi)部混凝土的溫度梯度，因而會(huì)造成過(guò)渡的溫度應(yīng)力，易使大體積混凝土出現(xiàn)裂縫?；炷恋膬?nèi)部溫度是由水化熱的絕熱溫升、澆筑溫度和結(jié)構(gòu)物的散熱溫度等各種溫度的疊加之和組成，而溫度應(yīng)力則是由溫差所引起的溫度變形造成的；溫差愈大，溫度應(yīng)力也愈大。同時(shí)，在高溫條件下，大體積混凝土由于厚度大，不易散熱。 混凝土的收縮變形影響 1). 混凝土的收縮 大部分混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的原因是由于變形作用引起的，而變形作用包括溫度、濕度及不均勻沉降等。在幾種變形中，濕度變化引起的裂縫又占主要部分。混凝土重要組成部分是水泥和水，通過(guò)水泥和水的水化作用，形成膠凝材料，將松散的砂石骨料膠合成為人工石體——混凝土。 混凝土中含有大量空隙、粗孔、及毛細(xì)孔，這些空隙中存在水分，水分的活動(dòng)影響到混凝土的一系列性質(zhì)，特別是產(chǎn)生“濕度變形”的性質(zhì)對(duì)裂縫控制有重要作用?；炷林械乃钟谢瘜W(xué)結(jié)合水、物理—化學(xué)結(jié)合水和物理力學(xué)結(jié)合水三種。 2). 收縮的種類(lèi) ①自生收縮 混凝土硬化過(guò)程中由于化學(xué)作用引起的收縮，是化學(xué)結(jié)合水與水泥的化合結(jié)果，也稱為硬化收縮，這種收縮與外界濕度變化無(wú)關(guān)。②塑性收縮 混凝土澆筑后 4~15 小時(shí)左右，水泥水化反應(yīng)激烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)現(xiàn)象，引起失水收縮，是在初凝過(guò)程中發(fā)生的收縮，也稱之為凝縮，此時(shí)骨料與膠合料之間也產(chǎn)生不均勻的沉
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