水工混凝土裂縫的控制與防治
摘要：本文簡要闡述了水工大體積混凝土裂縫問題，并就防裂問題進(jìn)行研究，提出了防裂措施。關(guān)鍵詞：混凝土 水工結(jié)構(gòu) 裂縫 干縮 溫差
一、水工結(jié)構(gòu)混凝土溫控防裂研究概述
眾所周知，混凝土的抗壓強(qiáng)度和極限壓縮變形值一般較高，但其抗拉強(qiáng)度和極限拉伸值卻相當(dāng)?shù)?。其抗拉?qiáng)度一般僅為抗壓強(qiáng)度的1／8－l／20。因而一般發(fā)生在大體積混凝土中的裂縫，絕大多數(shù) 是拉應(yīng)力超過了混凝土的抗拉強(qiáng)度，或拉伸應(yīng)變超 過了混凝土的極限拉伸值而產(chǎn)生的。水工混凝土建筑物一般體積龐大，混凝土澆筑后，由水泥所產(chǎn) 生的水化熱溫升在較短的時(shí)間內(nèi)難以散發(fā)出去，在混凝土內(nèi)部，形成一個(gè)高溫區(qū)。隨著時(shí)間的推移，在此區(qū)域會(huì)形成一個(gè)基本穩(wěn)定的溫度場。而在靠近邊界的范圍內(nèi)，由于受外界氣溫周期性變化的影 響，會(huì)形成一個(gè)不均勻的溫度場。因此，大壩在運(yùn)行期，結(jié)構(gòu)整體處于準(zhǔn)穩(wěn)定溫度場狀態(tài)。在升溫的過程中，混凝土中會(huì)產(chǎn)生壓應(yīng)力。而在由于內(nèi)部和外界諸因素導(dǎo)致的降溫過程中，混凝士中將會(huì)產(chǎn)生 較大的拉應(yīng)力，在抵消了原先的壓應(yīng)力后，剩余的拉應(yīng)力值如果超出了混凝土的抗拉強(qiáng)度，則混凝土就會(huì)出現(xiàn)裂縫。
在實(shí)際工程中，上述現(xiàn)象產(chǎn)生的過程是非常復(fù) 雜的。它不僅與混凝土的配合比（尤其與水泥品種。標(biāo)號(hào)、水泥用量）有關(guān)，同時(shí)與混凝土的熱、力學(xué)性能有關(guān)（其中包括線脹系數(shù)、彈性模量J松比、徐變、自生體積變形、導(dǎo)熱系數(shù)等），還與外界溫度。濕度、表面保護(hù)等有關(guān)。是一個(gè)必須綜合考慮的概念。
二、水工結(jié)構(gòu)混凝土溫控防裂措施
針對(duì)大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的成因及特點(diǎn)，一提高混凝土的抗裂能力一般要考慮以下幾個(gè)方面：
1、提高混凝土的抗拉強(qiáng)度和極限拉伸值；
2、提高混凝土的徐變度以使應(yīng)力有較大的松弛；
3、適當(dāng)降低混凝土的彈性模量和變形模；
4、降低混凝土的熱膨脹系數(shù)；
5、提高混凝土的比熱，選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)熱系數(shù)；
6、適當(dāng)提高混凝土的自生體積膨脹量，盡可能不使用自身體積收縮的混凝土；
7、降低混凝土的絕熱溫升總量，減小混凝土中的水化熱溫升；
8、降低混凝土的水分子擴(kuò)散系數(shù)與干縮系數(shù)。
為達(dá)到上述目的，除了在結(jié)構(gòu)上要合理分區(qū)布局外，在施工中通常要采取以下幾方面措施：
1、加冰、預(yù)冷骨料，以降低混凝土的澆筑溫度；
2、采取水管冷卻措施，減小水化熱溫升；
3、控制澆筑間歇期，減小混凝土的暴露面和暴露時(shí)間，可使混凝土表面減少遭遇寒潮的沖擊；
4、采取適當(dāng)?shù)谋砻姹Ｗo(hù)措施，第一可以減小混凝土的內(nèi)外溫差，防止表面裂縫；第二是防止混凝土超冷，避免產(chǎn)生貫穿裂縫；第三是延緩混凝土的冷卻速度，以減小新老混凝土的上下層約束。
隨著大體積混凝土溫控防裂研究基本理論的建立，溫控防裂設(shè)計(jì)研究已成為工程施工設(shè)計(jì)重要的組成部分。早在二十世紀(jì)七十年代，本文作者即開始研究混凝土的溫度控制和防裂問題。從研究模型的模擬，到結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)的分析，又逐步發(fā)展到從混凝土澆筑開始，直至其達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)定溫度場的全過程溫度徐變應(yīng)力仿真分析，如今，我們已經(jīng)具有一整套采用有限單元法進(jìn)行計(jì)算分析的混凝土溫控防裂研究的軟件包。能夠正確地模擬上述諸多影響因素，對(duì)施工中遇到的各種復(fù)雜情況能全過程仿真模擬。先后承擔(dān)了國家“七五”、“八五”、“九五”、科技攻關(guān)項(xiàng)目，解決了諸多工程實(shí)際問題。
參考文獻(xiàn)：
黃淑萍 胡平 楊萍 《水工結(jié)構(gòu)混凝土裂縫的控制與防治》 中國水利水電科學(xué)研究院
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