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高*彈簧鋼絲網(wǎng)在大面積混凝土表面防裂的應(yīng)用

高*彈簧鋼絲網(wǎng)在大面積混凝土表面防裂的應(yīng)用

*、混凝土常見裂縫類型

1、干縮裂縫:混凝土硬化過程中的收縮裂縫叫做塑性收縮裂縫,干縮主要針對硬化后的混凝土。收縮是漿體的特性,骨料對漿體中發(fā)生的體積變化有抑制作用。在整個混凝土構(gòu)件水份的蒸發(fā)是非均勻的,失去水份是干燥收縮的基本原因。新拌混凝土內(nèi)部空隙中是充滿著水的,只有*少部份起到水泥水化作用是必須的,多數(shù)是為了混凝土有足夠的坍落度而使得能夠澆筑,這部份水中大部份是要從混凝土逸出的,在混凝土硬化后失水,由于空隙毛細管力(大空隙不產(chǎn)生毛細管力)的作用,水泥受壓收縮產(chǎn)生收縮變形,變形受到集料或邊界約束使得混凝土開裂。相反,在潮濕的環(huán)境中混凝土吸收水份,會產(chǎn)生濕脹。

2、溫度裂縫:混凝土溫度裂縫與溫度有關(guān),溫度可以是外界大氣環(huán)境的溫度,也可以是混凝土中水泥水化產(chǎn)生的溫度。溫度裂縫通常是由溫度應(yīng)力大于混凝土的抗拉*度,致使混凝土開裂,與混凝土本身的抗拉*度、密實性有關(guān)。大體積混凝土溫度裂縫是由于內(nèi)外溫差的存在,混凝土體積變化不均勻造成。另*種情況是來自約束,約束包括外部約束、內(nèi)部約束,構(gòu)件或構(gòu)件的某*部份不能夠自由變形(*算是沒有外部約束,混凝土的非均質(zhì)性也使得變形不均勻),在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力而開裂,可以作為荷載考慮。

3、結(jié)構(gòu)變形裂縫:混凝土結(jié)構(gòu)在承受外力(或自身收縮徐變)時,會產(chǎn)生變形,當(dāng)變形量*過截面允許*大變形量時,則會產(chǎn)生裂縫。例如勘察設(shè)計時對基礎(chǔ)地質(zhì)情況認識不清,或者施工時對基礎(chǔ)的處理不恰當(dāng),造成施工后*載或地基下沉引起的應(yīng)力*過混凝土的抗拉*度或結(jié)構(gòu)受力不均勻而局部產(chǎn)生沉降出現(xiàn)裂縫;房屋或擋土墻、混凝土路面長度過長而未考慮設(shè)置伸縮縫、沉降縫、膨脹縫,或者是雖有考慮但設(shè)計的長度間距不合理,當(dāng)混凝土的自由伸縮達到應(yīng)該設(shè)置仲縮縫、膨脹縫、沉降縫所需要的間距的時候*要引起裂縫的產(chǎn)生。

4、施工裂縫:施工配合比不當(dāng),造成混凝土水灰比偏大,振搗時過振等使混凝土離析,造成局部過稀過濕,拆模和起吊及加載過早都容易使混凝土出現(xiàn)裂縫。房屋建筑施工過程中由于施工工藝不合理,使現(xiàn)澆板支座處負筋下陷、保護層過大,固定支座變成塑性鉸支座,使現(xiàn)澆板上部沿梁支座處鋼筋正上方與其周圍發(fā)生不同的收縮沉陷而產(chǎn)生裂縫。另外,道路施工、橋梁鋪裝層中鋼筋網(wǎng)擺放位置靠下也容易使鋪裝層產(chǎn)生裂縫。

5、原材料裂縫:活性砂石料的含泥量*過規(guī)定標準以及水泥安定性不良降低了混凝土*度而產(chǎn)生裂縫;炷梁退嘀泻瑝A量過高,集料發(fā)生“堿集料反應(yīng)”等化學(xué)腐蝕,以及鋼筋銹蝕都可導(dǎo)致鋼筋內(nèi)部膨脹引起開裂。

6、表面腐蝕:混凝土結(jié)構(gòu)長期處于具有腐蝕作用的環(huán)境中,混凝土表面會產(chǎn)生剝落、開裂。

二、混凝土表面開裂的主要原因

(1)材料本身的原因引起

干縮裂縫、施工裂縫、原材料裂縫均屬于由于材料本身的性質(zhì)所引起的裂縫,主要由于材料在施工過程中施工工藝不當(dāng)所致。后兩種屬于非正常裂縫,在施工過程中都會非常注意,*般不允許出現(xiàn),這里我們主要討論干縮裂縫。

干縮裂縫在工程中較為常見。施工中養(yǎng)護不良,表面干燥過快,而內(nèi)部濕度變化小,表面收縮變形,受到收縮慢的內(nèi)部混凝土的約束,因此,在構(gòu)件表面產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力*過混凝土的*限抗拉*度時,即產(chǎn)生干縮裂縫。此外,尺寸較大的壁板式結(jié)構(gòu),長的現(xiàn)澆梁,以及框架等,也經(jīng)常出現(xiàn)干縮裂縫。而砂石級配差、砂太細、砂率太高、粗骨料中石粉含量高、配合比不良、用水量或水泥用量太多、混凝土中摻氯化鈣等,都會增大混凝土的干縮率;炷粮煽s裂縫為表面性裂縫,形狀很不規(guī)則,而且長短不*,互不連貫,這種裂縫在混凝土露天養(yǎng)護完畢,經(jīng)*段時間后,出現(xiàn)于混凝土表層或側(cè)面,并隨溫度和濕度的變化而逐漸發(fā)展。

(2)外部因素引起

溫度裂縫、結(jié)構(gòu)變形裂縫均屬于外因引起的。結(jié)構(gòu)變形裂縫在工程上等于是事故,這里不討論,我們主要討論溫度裂縫。

混凝土溫度裂縫多出現(xiàn)于大體積中,溫度應(yīng)力的形成過程可分為早期、中期、晚期三個階段。早期*般為30天,自混凝土澆筑開始至水泥放熱基本結(jié)束為止。水泥水化熱大量積聚,造成混凝土內(nèi)部溫度升高,表面溫度降低,形成內(nèi)外溫差(在沒有拆模時,正確的內(nèi)外溫差值是混凝土的中心溫度與拆模前混凝土的表面溫度之差);中期自水泥放熱基本結(jié)束時開始至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時為止;晚期是混凝土完*冷卻后的運轉(zhuǎn)時期,混凝土在拆模前后或受寒潮襲擊,使表面溫度降低很快,造成了溫度陡降(驟冷)。由溫度所引起混凝土的應(yīng)力又可分為自生應(yīng)力和約束應(yīng)力兩種,這兩種溫度應(yīng)力往往和混凝土的干縮應(yīng)力共同產(chǎn)生作用。施工中混凝土*高溫度冷卻到運轉(zhuǎn)時期的穩(wěn)定溫度往往內(nèi)部產(chǎn)生相當(dāng)大的應(yīng)力,有時溫度應(yīng)力可*過其它荷載所引起的應(yīng)力產(chǎn)生裂縫(*部裂開時內(nèi)部溫差僅為12~19℃)。

三、混凝土防裂設(shè)計原理

抗裂性能好的混凝土應(yīng)具有較高的抗拉*度、較大的*限拉伸值、較低的彈性模量、較小的干縮率、較低的絕熱溫升以及較小的溫度變形系數(shù)和自生體積收縮變形等。規(guī)范中規(guī)定混凝土結(jié)構(gòu)帶裂縫工作*大允許裂縫為0.2mm,而從以上分析可以看出,減少或消除裂縫,因此如何限制預(yù)防混凝土表面裂縫是設(shè)計上必須重視及考慮的問題。

要防止混凝土開裂,*方面要在設(shè)計中使結(jié)構(gòu)有足夠的剛度,以抵抗外力,減少變形,這可以依靠增加結(jié)構(gòu)尺寸及材料*度達到;另*方面要防止混凝土表面由于水化熱、溫縮、腐蝕等因素產(chǎn)生的細小裂縫,這*需要增加表面混凝土的粘合力和耐久性,而由于目前材料本身的限制,若要達到這個目的,除了在材料配合比及施工工藝上注意外,必要時還需添加輔助材料,例如在混凝土中添加鋼纖維、碳纖維、環(huán)氧樹脂等外加劑,但這些添加劑價格昂貴,不利于大面積使用,目前主要的手段是在混凝土表層增加防裂鋼筋網(wǎng)。

*般人認為鋼筋越粗,與混凝土的粘結(jié)力越大,防裂效果越好,這種想法過于片面。在溫度不太高及應(yīng)力低于屈服*限的條件下,鋼的各項性能是穩(wěn)定的,而與應(yīng)力狀態(tài)、時間及溫度無關(guān)。鋼的線脹系數(shù)與混凝土線脹系數(shù)相差很小,在溫度變化時兩者間只發(fā)生很小的內(nèi)應(yīng)力。由于鋼的彈性模量為混凝土彈性模量的7~15倍,當(dāng)混凝土內(nèi)應(yīng)力達到抗拉*度而開裂時,鋼筋的應(yīng)力將不*過100~200kg/cm2,因此,在混凝土中想要利用鋼筋來防止微小裂縫的出現(xiàn)較為困難,但加筋后結(jié)構(gòu)內(nèi)的裂縫*般*變得數(shù)目多、間距小、寬度與深度較小了,所以鋼筋的直徑細而間距密時,對提高混凝土抗裂性的效果非常好。這*是防裂鋼筋設(shè)置的原則:“密而細”,即鋼筋間距盡量要小,而鋼筋的直徑盡量要細。

但是鋼筋加密勢必造成鋼筋間混凝土骨料的缺失,從而降低混凝土*度,同時,我們既要減小鋼筋直徑,還要增加單位面積鋼筋的抗拉*度,另*方面還不能降低混凝土*度,同時還要節(jié)約成本。

四、防裂鋼絲網(wǎng)特點簡介

防裂鋼絲網(wǎng)依據(jù)防裂鋼筋 “細而密”的設(shè)置原則而設(shè)計開發(fā),采用直徑2.5~4mm高*度合金彈簧鋼絲為主材,在工廠經(jīng)特殊焊接工藝加工成型,它可廣泛應(yīng)用在公路、鐵路、市政、碼頭、電力等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中。它主要的特點是:

(1)*度高,節(jié)約材料

目前普通鋼材的設(shè)計抗拉*度為350mpa,而合金彈簧鋼絲*高可達1600mpa以上,因此同樣的抗拉力可以節(jié)約材料約80%,同時減少自重。

(2)工廠加工,質(zhì)量可靠

所有節(jié)點均采用特殊工藝焊接,節(jié)點*度達到200kgl,整體性*,;由于是工廠生產(chǎn),網(wǎng)孔間距誤差在0.3mm以內(nèi),遠遠大于施工精度。

(3)施工方便

目前采用常規(guī)鋼材例如直徑8mm或10mm的R235鋼筋作為主材的鋼筋網(wǎng)均為片狀,*長的長度12米,寬度2.2米,運輸、安裝均較為復(fù)雜,由于運輸長度限制,造成搭接較多,鋼材浪費較大。而防裂鋼絲網(wǎng)由于可成卷運輸,長度在理論上可以不受限制,寬度1.8~2.3米變化,甚至可以做成異形尺寸,為施工提供很大便利,同時可以減少搭接次數(shù),減少材料浪費。另外,由于是成卷運輸,因此方便吊裝及現(xiàn)場安裝,同時節(jié)約大量人力物力,減少檢測工作量。

(4)適用性*

它在軟基路段混凝土路面、橋面鋪裝層、橋墩表面防裂、收費廣場混凝土地面、隧道內(nèi)拱形襯砌、市政廣場的混凝土地面、混凝土管、護欄、護坡、站臺、車站廣場和貨場混凝土地面、機場跑道、停機坪、水庫壩基、防洪設(shè)施、邊坡加固、崩塌防護等工程領(lǐng)域都有著廣泛的用途。

五、施工中應(yīng)該注意的問題

1、制定合適的允許溫差。在*般的大體積鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程中,如基礎(chǔ)的約束不大,內(nèi)外溫差可控制在不*過25℃。

2、合理選用原材料,減少水化熱;選用級配良好的骨料,并嚴格控制砂、石的含泥量,采用低水灰比,加*振搗,以提高混凝土的密實性和抗拉*度。

3、避開炎熱天氣澆筑大體積混凝土。

4、采取分塊、分層間隔澆筑。

5、冬季施工應(yīng)加*養(yǎng)護。

6、規(guī)定合理的拆模時間。


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