混凝土溫度應(yīng)力

根據(jù)溫度應(yīng)力引起的原因可分為兩類：

1、自生應(yīng)力

邊界上沒(méi)有任何約束或完全靜止的結(jié)構(gòu)，如果內(nèi)部溫度是非線性分布的，由于結(jié)構(gòu)本身互相約束而出現(xiàn)的溫度應(yīng)力。例如，橋梁墩身，結(jié)構(gòu)尺寸相對(duì)較大，混凝土冷卻時(shí)表面溫度低，內(nèi)部溫度高，在表面出現(xiàn)拉應(yīng)力，在中間出現(xiàn)壓應(yīng)力。

2、約束應(yīng)力

結(jié)構(gòu)的全部或部分邊界受到外界的約束，不能自由變形而引起的應(yīng)力。如箱梁頂板混凝土和護(hù)欄混凝土。這兩種溫度應(yīng)力往往和混凝土的干縮所引起的應(yīng)力共同作用。

為了防止裂縫，減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個(gè)方面著手?？刂茰囟鹊拇胧┤缦拢?

1、 采用改善骨料級(jí)配，用干硬性混凝士，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量；

2、拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度；

3、熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱；

4、在混凝土中埋設(shè)水管通人冷水降溫；

5、規(guī)定合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度；

6、施工中長(zhǎng)期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施。

改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質(zhì)量對(duì)防止裂縫是十分重要，應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性是十分困難的，因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。

在混凝土的施工中，為了提高模板的周轉(zhuǎn)率，往往要求新澆筑的混凝土盡早拆模。當(dāng)混凝土溫度高于氣溫時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮拆模時(shí)間，以免引起混凝土表面的早期裂縫。新澆筑早期拆模，在表面引起很大的拉應(yīng)力，出現(xiàn)“溫度沖擊”現(xiàn)象。在混凝土澆筑初期，由于水化熱的散發(fā)，表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力，此時(shí)表面溫度亦較氣溫為高，此時(shí)拆除模板，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應(yīng)力，與水化熱應(yīng)力迭加，再加上混凝土干縮，表面的拉應(yīng)力達(dá)到很大的數(shù)值，就有導(dǎo)致裂縫的危險(xiǎn)，但如果在拆除模板后及時(shí)在表面覆蓋一輕型保溫材料，如泡沫海棉等，對(duì)于防止混凝土表面產(chǎn)生過(guò)大的拉應(yīng)力，具有顯著的效果。

加筋對(duì)大體積混凝土的溫度應(yīng)力影響很小，因?yàn)榇篌w積混凝土的含筋率極低。只是對(duì)一般鋼筋混凝土有影響。在溫度不太高及應(yīng)力低于屈服極限的條件下，鋼的各項(xiàng)性能是穩(wěn)定的，而與應(yīng)力狀態(tài)、時(shí)間及溫度無(wú)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(shí)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)內(nèi)混凝土應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度而開(kāi)裂時(shí)，鋼筋的應(yīng)力將不超過(guò)100—200kg/cm2．因此，在混凝土中想要利用鋼筋來(lái)防止細(xì)小裂縫的出現(xiàn)很困難。但加筋后結(jié)構(gòu)內(nèi)的裂縫一般就變得數(shù)目多、間距小、寬度與深度較小了。而且如果鋼筋的直徑細(xì)而間距密時(shí)，對(duì)提高混凝土抗裂性的效果較好?；炷梁弯摻罨炷两Y(jié)構(gòu)的表面常常會(huì)發(fā)生細(xì)而淺的裂縫，其中大多數(shù)屬于干縮裂縫。雖然這種裂縫一般都較淺，但它對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性仍有一定的影響。

混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格（如堿骨料反應(yīng)），模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等。

混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束，氣溫的降低也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護(hù)不周、時(shí)干時(shí)濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導(dǎo)致裂縫。在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力。有時(shí)溫度應(yīng)力可超過(guò)其它外荷載所引起的應(yīng)力，因此掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對(duì)于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工極為重要。

根據(jù)溫度應(yīng)力的形成過(guò)程可分為以下三個(gè)階段：

1、早期

自澆筑混凝土開(kāi)始至水泥放熱基本結(jié)束，一般約30天。這個(gè)階段的兩個(gè)特征，一是水泥放出大量的水化熱，二是混凝上彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化，這一時(shí)期在混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。

2、中期

自水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)止，這個(gè)時(shí)期中，溫度應(yīng)力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加，在此期間混凝上的彈性模量變化不大。

3、晚期

混凝土完全冷卻以后的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期。溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相迭加。

實(shí)踐證明，混凝土常見(jiàn)的裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。因此說(shuō)混凝土的保溫對(duì)防止表面早期裂縫尤其重要。從溫度應(yīng)力觀點(diǎn)出發(fā)，保溫應(yīng)達(dá)到下述要求：

1、防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫。

2、防止混凝土超冷，應(yīng)該盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。

3、防止老混凝土過(guò)冷，以減少新老混凝土間的約束。 2100433B

《混凝土溫度:應(yīng)力檢測(cè)原理與裝備》是國(guó)內(nèi)第一本關(guān)于約束條件下混凝土溫度-應(yīng)力檢測(cè)原理與裝備的專著。 全書(shū)共分7章，詳細(xì)介紹約束條件下混凝土溫度-應(yīng)力檢測(cè)的理論、關(guān)鍵技術(shù)和裝備研制及其工程應(yīng)用。系統(tǒng)分析了混凝土抗裂性能評(píng)價(jià)及混凝土溫度-應(yīng)力檢測(cè)原理，提出并解決了約束條件下混凝土溫度-應(yīng)力檢測(cè)的主要關(guān)鍵技術(shù)：無(wú)接觸激光位移測(cè)量技術(shù)，提高了測(cè)量精度；自然環(huán)境模擬技術(shù)，設(shè)計(jì)一種新型的分流式內(nèi)加濕型環(huán)境箱，可實(shí)現(xiàn)高精度的溫度、濕度和風(fēng)速調(diào)節(jié)；拉/壓力傳感器的量程切換技術(shù)，解決測(cè)量精度與量程擴(kuò)展的矛盾，保證了混凝土不同凝結(jié)階段應(yīng)力的精確測(cè)量。應(yīng)用這些關(guān)鍵技術(shù)，研制了新型約束可調(diào)式 單軸溫度-應(yīng)力開(kāi)裂試驗(yàn)機(jī)，可滿足混凝土基準(zhǔn)試驗(yàn)、大體積混凝土溫度控制、等溫控制試驗(yàn)、約束度變化試驗(yàn)、環(huán)境條件模擬試驗(yàn)、裂縫觀測(cè)等六大功能要求，整體水平達(dá)到國(guó)外同類裝置的水平，且性價(jià)比高。以實(shí)際工程混凝土溫度-應(yīng)力的影響分析為例，介紹了新型約束可調(diào)式單軸溫度-應(yīng)力開(kāi)裂試驗(yàn)機(jī)的應(yīng)用。

《混凝土溫度:應(yīng)力檢測(cè)原理與裝備》可供材料科學(xué)與工程、控制科學(xué)與工程和檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域的高等院校、科研院所以及工程建設(shè)單位的教學(xué)、科研、工程技術(shù)人員和研究生參考。

混凝土溫度應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試。 2100433B

溫度應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)

產(chǎn)品型號(hào)：TST

產(chǎn)地：瑞士

應(yīng)用：用于測(cè)量混凝土及其他建材在初期的溫度應(yīng)力，超大的測(cè)試空間，最大混凝土試樣橫斷面尺寸可以達(dá)到150 x 150 mm，最大長(zhǎng)度可以達(dá)到1500mm

產(chǎn)品概述：

用于測(cè)量混凝土及其他建材在初期的溫度應(yīng)力，超大的測(cè)試空間，最大混凝土試樣橫斷面尺寸可以達(dá)到150 x 150 mm，最大長(zhǎng)度可以達(dá)到1500mm對(duì)于應(yīng)變或者是變形的測(cè)量現(xiàn)在采用了最新的測(cè)量系統(tǒng)或者是使用纖維帶或者是LVDT位移傳感器的方式。這些最新的測(cè)量方法有：a）振弦應(yīng)變計(jì)；或者b）光柵傳感器 (FBG)

振弦式應(yīng)變計(jì)方法已經(jīng)在T.U. Braunschweig大學(xué)的系統(tǒng)中得到了成功的應(yīng)用。應(yīng)力的測(cè)量采用荷重傳感器來(lái)進(jìn)行。T.U. Braunschweig大學(xué)還采用了一個(gè)在室溫中的參考試樣作為試驗(yàn)結(jié)果的修正，進(jìn)行加載和卸載測(cè)試。

系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：1、水平式（臥式）電子伺服萬(wàn)能測(cè)試加載架型號(hào)： PMH-EM-DZ-400/100 包括完整的夾具系統(tǒng)用于150 x 150 x 1500 mm的試樣的測(cè)試。主要技術(shù)規(guī)格為：2、試樣測(cè)試空間150 x 150 x 1500 mm包括冷卻/加熱控制器，試樣的長(zhǎng)度變形測(cè)量采用纖維帶以及LVDT位移傳感器來(lái)進(jìn)行。包括6個(gè)溫度傳感器。3、PCS-200 T2數(shù)字式控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)閉環(huán)回路控制，包括12個(gè)附加的溫度測(cè)量通道，個(gè)人電腦、打印機(jī)、UPS供電系統(tǒng)等?！癉ION-PRO”萬(wàn)能測(cè)試軟件可以很容易地對(duì)試驗(yàn)測(cè)試、數(shù)據(jù)采集和計(jì)算進(jìn)行編程，可以打印測(cè)試結(jié)果并連續(xù)地儲(chǔ)存完整的測(cè)試結(jié)果。

技術(shù)參數(shù)：最大壓力： 400 kN最大拉力：200 kN行程：100 mm測(cè)試速度：0 到 20 mm/min凈重：大約 2250 kg電源供應(yīng)：400 V/AC/50Hz/16安培量程：0.2-2000kN精度等級(jí)：ISO 7500-1標(biāo)準(zhǔn)0.5級(jí)閉環(huán)回路控制方式：可以采用力、位移、應(yīng)變或者外部控制方式

溫度應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)產(chǎn)品型號(hào)：TST

產(chǎn)地：瑞士

應(yīng)用：用于測(cè)量混凝土及其他建材在初期的溫度應(yīng)力，超大的測(cè)試空間，最大混凝土試樣橫斷面尺寸可以達(dá)到150 x 150 mm，最大長(zhǎng)度可以達(dá)到1500mm

產(chǎn)品概述：

用于測(cè)量混凝土及其他建材在初期的溫度應(yīng)力，超大的測(cè)試空間，最大混凝土試樣橫斷面尺寸可以達(dá)到150 x 150 mm，最大長(zhǎng)度可以達(dá)到1500mm對(duì)于應(yīng)變或者是變形的測(cè)量現(xiàn)在采用了最新的測(cè)量系統(tǒng)或者是使用纖維帶或者是LVDT位移傳感器的方式。這些最新的測(cè)量方法有：a）振弦應(yīng)變計(jì)；或者b）光柵傳感器 (FBG)

振弦式應(yīng)變計(jì)方法已經(jīng)在T.U. Braunschweig大學(xué)的系統(tǒng)中得到了成功的應(yīng)用。應(yīng)力的測(cè)量采用荷重傳感器來(lái)進(jìn)行。T.U. Braunschweig大學(xué)還采用了一個(gè)在室溫中的參考試樣作為試驗(yàn)結(jié)果的修正，進(jìn)行加載和卸載測(cè)試。

系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：1、水平式（臥式）電子伺服萬(wàn)能測(cè)試加載架型號(hào)： PMH-EM-DZ-400/100 包括完整的夾具系統(tǒng)用于150 x 150 x 1500 mm的試樣的測(cè)試。主要技術(shù)規(guī)格為：2、試樣測(cè)試空間150 x 150 x 1500 mm包括冷卻/加熱控制器，試樣的長(zhǎng)度變形測(cè)量采用纖維帶以及LVDT位移傳感器來(lái)進(jìn)行。包括6個(gè)溫度傳感器。3、PCS-200 T2數(shù)字式控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)閉環(huán)回路控制，包括12個(gè)附加的溫度測(cè)量通道，個(gè)人電腦、打印機(jī)、UPS供電系統(tǒng)等。“DION-PRO”萬(wàn)能測(cè)試軟件可以很容易地對(duì)試驗(yàn)測(cè)試、數(shù)據(jù)采集和計(jì)算進(jìn)行編程，可以打印測(cè)試結(jié)果并連續(xù)地儲(chǔ)存完整的測(cè)試結(jié)果。

技術(shù)參數(shù)：最大壓力： 400 kN最大拉力：200 kN行程：100 mm測(cè)試速度：0 到 20 mm/min凈重：大約 2250 kg電源供應(yīng)：400 V/AC/50Hz/16安培量程：0.2-2000kN精度等級(jí)：ISO 7500-1標(biāo)準(zhǔn)0.5級(jí)閉環(huán)回路控制方式：可以采用力、位移、應(yīng)變或者外部控制方式2100433B