工程質量之縫的那些事(中)

二、溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質,當外部環境或結構內部溫度發生變化,混凝土將發生變形,若變形遭到約束,則在結構內將產生應力,當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。在某些大跨徑橋樑中,溫度應力可以達到甚至超出活載應力。溫度裂縫區別其它裂縫最主要特徵是將隨溫度變化而擴張或合攏。引起溫度變化主要因素有:

1、年溫差。一年中四季溫度不斷變化,但變化相對緩慢,對橋樑結構的影響主要是導致橋樑的縱向位移,一般可通過橋面伸縮縫、支座位移或設置柔性墩等構造措施相協調,只有結構的位移受到限制時才會引起溫度裂縫,例如拱橋、剛架橋等。我國年溫差一般以一月和七月月平均溫度的作為變化幅度。考慮到混凝土的蠕變特性,年溫差內力計算時混凝土彈性模量應考慮折減。

2、日照。橋面板、主樑或橋墩側面受太陽曝曬後,溫度明顯高於其它部位,溫度梯度呈非線形分佈。由於受到自身約束作用,導致局部拉應力較大,出現裂縫。日照和下述驟然降溫是導致結構溫度裂縫的最常見原因。

3、驟然降溫。突降大雨、冷空氣侵襲、日落等可導致結構外表面溫度突然下降,但因內部溫度變化相對較慢而產生溫度梯度。日照和驟然降溫內力計算時可採用設計規範或參考實橋資料進行,混凝土彈性模量不考慮折減。

4、水化熱。出現在施工過程中,大體積混凝土(厚度超過2.0米)澆築之後由於水泥水化放熱,致使內部溫度很高,內外溫差太大,致使表面出現裂縫。施工中應根據實際情況,儘量選擇水化熱低的水泥品種,限制水泥單位用量,減少骨料入模溫度,降低內外溫差,並緩慢降溫,必要時可採用循環冷卻系統進行內部散熱,或採用薄層連續澆築以加快散熱。

5、蒸汽養護或冬季施工時施工措施不當,混凝土驟冷驟熱,內外溫度不均,易出現裂縫。

6、預製T梁之間橫隔板安裝時,支座預埋鋼板與調平鋼板焊接時,若焊接措施不當,鐵件附近混凝土容易燒傷開裂。採用電熱張拉法張拉預應力構件時,預應力鋼材溫度可升高至350℃,混凝土構件也容易開裂。試驗研究表明,由火災等原因引起高溫燒傷的混凝土強度隨溫度的升高而明顯降低,鋼筋與混凝土的粘結力隨之下降,混凝土溫度達到300℃後抗拉強度下降50%,抗壓強度下降60%,光圓鋼筋與混凝土的粘結力下降80%;由於受熱,混凝土體內遊離水大量蒸發也可產生急劇收縮。

工程質量之縫的那些事(中)


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