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高温下机场混凝土道面裂缝和断板的产生原因

发表时间:2023-09-19 17:24:01 点击: 85
高温下机场道面混凝土施工中裂缝和断板
产生的原因
 


一是温度变化:道面混凝土施工时,白天气温愈高,混凝土的浇筑温度也愈高,而夜里温度下降,就增加了混凝土的降温幅度,特别是气温骤降会大大增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度,这是道面混凝土产生断板的一个重要原因。

混凝土内部温度是水化热的绝热温度、浇筑温度和结构物的散热温降等各种温度的叠加。而温度应力则是温差所引起的温度变形造成的。温差愈大,温度应力也愈大,同时在高温条件下,道面混凝土不易散热,混凝土内部的最高温度一般可达60℃左右,并且有较长的延续时间,一旦夜里降温,就会在道面内产生很大的温度应力。

二是水泥水化:水泥水化时要发出一定的热量,而机场道面板较厚(一般在22~34cm),水泥发出的热量聚集在结构内部不易散失。由于混凝土的导热性能较差,浇筑初期混凝土的温度和弹性模量都很低,对水化热引起的急剧温升约束不大,相应的温度应力也较小,随着混凝土龄期的增长,弹性模量的增高,对混凝土内部降温收缩的约束也就越大,以致产生很大拉应力。当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉力时,就会出现温度裂缝。

三是水泥标号及成分:水泥水化的过程也是混凝土强度增长的过程,特别是在初期,混凝土的抗拉能力较低。如果水泥水化速度过快,在混凝土中产生的收缩应力超过了混凝土的抗拉能力,就会产生裂缝,尤其是在高温天气下。高标号水泥比低标号水泥水化速度快,R型水泥比普通水泥水化速度快,比表面积大的水泥比比表面积小的水泥水化速度快,另外,在混凝土的矿物成份中,C3A含量高的水泥比含量低的水化速度快,C3S含量高的水泥比含量低的水泥水化快,这些因素都会增大混凝土裂缝产生的可能性。

四是水灰比:过大的水灰比会降低混凝土强度,混凝土前期抗拉强度的降低会增大裂缝产生的可能性。

五是环境和气候:在混凝土初期抗拉能力较低时,混凝土失水速度过快会在混凝土中产生过大的收缩应力,增大混凝土产生裂缝的可能性。笔者施工的西部地区机场,夏季经常干旱无雨,空气相对湿度很低(经常低于60%),蒸发速度很快,在这种情况下,混凝土表面很容易出现假凝和裂缝。另外,施工现场温度过高、风速过大,也会使混凝土失水速度过快。

六是混凝土配合比:混凝土配合比的好坏对混凝土前期的抗拉能力有直接影响。在配合比中,水泥用量过大就会使水泥水化速度加快,水化产生的热量增多,混凝土因温差产生的应力就会加大。为了减少混凝土收缩产生的应力,机场道面所用的混凝土一般都是干硬性混凝土,坍落度很小甚至是零。如果配合比中采用的坍落度过大就会使混凝土的抗拉能力降低;如果配合比中骨料特别是粗骨料的用量过低,就会使粗骨料产生骨架作用的能力降低,从而降低混凝土的抗拉能力。这些原因都会使混凝土产生裂缝的可能性增大。

七是原材料:混凝土中粗细骨料级配不良,就会使混凝土中的孔隙率增加,降低混凝土的抗拉能力,增大混凝土产生裂缝的可能性。笔者在敦煌和内蒙等机场用质地坚硬的石灰岩所配制的混凝土,比同事在广州白云新机场用花岗岩配制的混凝土,收缩性要小得多。部分骨料含有碱活性,使用不当就会使混凝土产生裂缝和耐久性变差。

八是施工工艺:在施工过程中,各种施工措施考虑不周把关不严,就会使混凝土的抗拉能力变差,抗裂缝能力降低;混凝土搅拌合振捣时间不够,配料不准都会使混凝土的均匀性变差,引起混凝土的应力集中,抗拉能力降低;混凝土的运输道路过长,道路不平坦,会使混凝土的失水速度过快并产生离析;混凝土的提浆做面不好,会使混凝土的表面密度降低,抗拉能力降低。

九是养护:高温下,混凝土中的水分蒸发速度加快,如果不做好养护工作,会直接使混凝土表面产生裂缝。

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内容来源:混凝土世界杂志

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