论混凝土的施工温度与结构裂缝（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. 论混凝土的的施工温温度与结结构裂缝缝1.裂缝的的原因 混凝土中产产生裂缝缝有多种种原因，主主要是温温度和湿湿度的变变化，混混凝土的的脆性和和不均匀匀性，以以及结构构不

58、合理理，原材材料不合合格（如如碱骨料料反应），模模板变形形，基础础不均匀匀沉降等等。混凝土硬化化期间水水泥放出出大量水水化热，内内部温度度不断上上升，在在表面引引起拉应应力。后后期在降降温过程程中，由由于受到到基础或或老混凝凝上的约约束，又又会在混混凝土内内部出现现拉应力力。气温温的降低低也会在在混凝土土表面引引起很大大的拉应应力。当当这些拉拉应力超超出混凝凝土的抗抗裂能力力时，即即会出现现裂缝。许许多混凝凝土的内内部湿度度变化很很小或变变化较慢慢，但表表面湿度度可能变变化较大大或发生生剧烈变变化。如如养护不不周、时时干时湿湿，表面面干缩形形变受到到内部混混凝土的的约束，也也往往导导致裂缝缝。

59、混凝凝土是一一种脆性性材料，抗抗拉强度度是抗压压强度的的1110左右右，短期期加荷时时的极限限拉伸变变形只有有（0.611.0）1044，长期期加荷时时的极限限位伸变变形也只只有（11.22.00）1104.由于原原材料不不均匀，水水灰比不不稳定，及及运输和和浇筑过过程中的的离析现现象，在在同一块块混凝土土中其抗抗拉强度度又是不不均匀的的，存在在着许多多抗拉能能力很低低，易于于出现裂裂缝的薄薄弱部位位。在钢钢筋混凝凝土中，拉拉应力主主要是由由钢筋承承担，混混凝土只只是承受受压应力力。在素素混凝土土内或钢钢筋混凝凝上的边边缘部位位如果结结构内出出现了拉拉应力，则则须依靠靠混凝土土自身承承担。一一

60、般设计计中均要要求不出出现拉应应力或者者只出现现很小的的拉应力力。但是是在施工工中混凝凝土由最最高温度度冷却到到运转时时期的稳稳定温度度，往往往在混凝凝土内部部引起相相当大的的拉应力力。有时时温度应应力可超超过其它它外荷载载所引起起的应力力，因此此掌握温温度应力力的变化化规律对对于进行行合理的的结构设设计和施施工极为为重要。2.温度应应力的分分析根据温度应应力的形形成过程程可分为为以下三三个阶段段：（1）早期期：自浇浇筑混凝凝土开始始至水泥泥放热基基本结束束，一般般约300天。这这个阶段段的两个个特征，一一是水泥泥放出大大量的水水化热，二二是混凝凝上弹性性模量的的急剧变变化。由由于弹性性模量的