在20世紀初,大體積的混凝土結(jié)構(gòu)會由于水泥水化放熱引起開裂的現(xiàn)象就已經(jīng)眾所周知,因此針對混凝土大壩及其他大體積水工結(jié)構(gòu)建設(shè)的需要,開發(fā)出一系列避免其開裂的辦法。例如,在混凝土里摻用火山灰、采用低熱水泥,利用大粒徑的粗骨料、非常低的水泥用量,以及采用預(yù)冷拌合物原材料、限制澆注層高和預(yù)埋管道冷卻等措施,進一步獲得降低水化溫峰的效果。
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365交通站365jt.com雖然負責365JT施工的工程師們早就已經(jīng)很熟悉混凝土澆注后其熱量的產(chǎn)生和散熱過程,但是對于混凝土體與基礎(chǔ)之間,或者混凝土體內(nèi)外的最大允許溫差值的規(guī)定,僅僅是根據(jù)經(jīng)驗做出的,而對于混凝土一些重要的性質(zhì),例如抗拉強度、熱膨脹系數(shù)等并沒有充分考慮。
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365交通站365jt.com近幾十年來,基礎(chǔ)、橋梁、隧道襯砌以及其他構(gòu)件尺寸并不很大的結(jié)構(gòu)混凝土開裂現(xiàn)象增多,同時發(fā)現(xiàn)干燥收縮通常在這里并不重要了,水化熱及溫度變化已經(jīng)成為引起素混凝土與鋼筋混凝土約束應(yīng)力和開裂的主導(dǎo)原因。
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365交通站365jt.com自20世紀60年代后期,人們開始試圖評價受約束時熱變形引起的應(yīng)力,并將它與初齡混凝土抗拉強度的增長相比較,但是遇到兩個相當困難的問題:
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365交通站365jt.com1) 熱應(yīng)力的計算結(jié)果在很大程度上取決混凝土從半液態(tài)轉(zhuǎn)化成固態(tài)時,其剛度(即彈性模量)不斷增長的過程,然而這難以測定和預(yù)估;
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365交通站365jt.com2) 約束應(yīng)力不可能用普通的方法確定,計算結(jié)果的驗證也沒有數(shù)據(jù)可以引用。
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365交通站365jt.com1969年,德國幕尼黑大學(xué)建筑材料學(xué)院開發(fā)出第一臺有關(guān)的實驗設(shè)備,即開裂構(gòu)架,使模擬試驗得以進行。初齡混凝土隨溫度變化產(chǎn)生應(yīng)力的測定使人們深刻地認識到:當混凝土構(gòu)件發(fā)生的膨脹或收縮變形受到阻礙時會轉(zhuǎn)化為應(yīng)力。慕尼黑溫度—應(yīng)力試驗機(1984)和其他幾個研究院所開發(fā)出類似的儀器,可用于測定任意約束條件下產(chǎn)生的應(yīng)力。
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365交通站365jt.com近年來,許多研究者致力于早期約束應(yīng)力的計算,以確定出現(xiàn)開裂的危險性。根據(jù)材料的性質(zhì)、水化熱的發(fā)展、剛度的增大與松弛能力的減小、抗拉強度的增長、熱膨脹系數(shù)與化學(xué)反應(yīng)對變形的影響。所有這些因素主要取決齡期、溫度、水泥類型和混凝土拌合物的組成。實際上,只有可能大致估計這些因素的作用。然而,在建立近似材料性質(zhì)的模型方面,已經(jīng)有了很大進展。這樣的模型需要假設(shè)現(xiàn)場的約束和溫度條件。
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365交通站365jt.com日本和法國開發(fā)出在現(xiàn)場測定約束應(yīng)力的新方法,實驗室與現(xiàn)場的試驗結(jié)果和計算結(jié)果比較,是該領(lǐng)域進一步發(fā)展的來源。
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365交通站365jt.com近年來,高強混凝土已被證明是對早期開裂非常敏感的材料。這不僅是水化熱的結(jié)果,由于自干燥作用產(chǎn)生的自收縮和硫酸鹽相的化學(xué)反應(yīng),可能也是重要起因。結(jié)構(gòu)混凝土或大體積混凝土意外地出現(xiàn)開裂,不能總是歸因于現(xiàn)場工程師缺乏經(jīng)驗,該領(lǐng)域里許多問題尚缺乏了解,激發(fā)全世界許多人去進一步開展研究。1989年,RILEM創(chuàng)建了“避免混凝土早期熱裂縫”
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