10-7 溷凝土裂縫的形成和控制

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1、10-7混凝土裂縫的形成和控制混凝土結(jié)構(gòu)物的裂縫可分為微觀裂縫和宏觀裂縫。微觀裂縫是指那些肉眼看不見的裂縫，主要有三種，一是骨料與水泥石粘合面上的裂縫，稱為粘著裂縫；二是水泥石中自身的裂縫，稱為水泥石裂縫；三是骨料本身的裂縫，稱為骨料裂縫。微觀裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)中的分布是不規(guī)則、不貫通的。反之，肉眼看得見的裂縫稱為宏觀裂縫，這類裂縫的范圍一般不小于0.05mm。宏觀裂縫是微觀裂縫擴展而來的。因此在混凝土結(jié)構(gòu)中裂縫是絕對存在的，只是應(yīng)將其控制在符合規(guī)范要求范圍內(nèi)，以不致發(fā)展到有害裂縫。10-7-1混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因混凝土結(jié)構(gòu)的宏觀裂縫產(chǎn)生

2、的原因主要有三種，一是由外荷載引起的，這是發(fā)生最為普遍的一種情況，即按常規(guī)計算的主要應(yīng)力引起的；二是結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫，這是由于結(jié)構(gòu)的實際工作狀態(tài)與計算假設(shè)模型的差異引起的；三是變形應(yīng)力引起的裂縫，這是由溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素引起結(jié)構(gòu)變形，當(dāng)變形受到約束時便產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力超過混凝土抗拉強度時就產(chǎn)生裂縫。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生變形時，在結(jié)構(gòu)的內(nèi)部、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間，都會受到相互影響、相互制約，這種現(xiàn)象稱為約束。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)截面較厚時，其內(nèi)部溫度和濕度分布不均勻，引起內(nèi)部不同部位的變形相互約束，這樣的約束稱之為內(nèi)約束；當(dāng)一個結(jié)構(gòu)物的

3、變形受到其他結(jié)構(gòu)的阻礙所受到的約束稱為外約束。外約束又可分為自由體、全約束和彈性約束。建筑工程中的大體積混凝土結(jié)構(gòu)所承受的變形，主要是因溫差和收縮而產(chǎn)生的。建筑工程中的大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，由于結(jié)構(gòu)截面大，水泥用量多，水泥水化所釋放的水化熱會產(chǎn)生較大的溫度變化和收縮作用，由此形成的溫度收縮應(yīng)力是導(dǎo)致鋼筋混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。這種裂縫有表面裂縫和貫通裂縫兩種。表面裂縫是由于混凝土表面和內(nèi)部的散熱條件不同，溫度外低內(nèi)高，形成了溫度梯度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，表面的拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強度而引起的。貫通裂縫是由于大體積混凝土在

4、強度發(fā)展到一定程度，混凝土逐漸降溫，這個降溫差引起的變形加上混凝土失水引起的體積收縮變形，受到地基和其他結(jié)構(gòu)邊界條件的約束時引起的拉應(yīng)力，超過混凝土抗拉強度時所可能產(chǎn)生的貫通整個截面的裂縫。這兩種裂縫不同程度上，都屬有害裂縫。高強度的混凝土早期收縮較大，這是由于高強混凝土中以30%~60%礦物細摻合料替代水泥，高效減水劑摻量為膠凝材料總量的1%~2%，水膠比為0.25~0.40，改善了混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，給高強混凝土帶來許多優(yōu)良特性，但其負面效應(yīng)最突出的是混凝土收縮裂縫幾率增多。高強混凝土的收縮，主要是干燥收縮、溫度收縮、塑性收縮、化學(xué)收縮和

5、自收縮?；炷脸醅F(xiàn)裂紋的時間可以作為判斷裂紋原因的參考：塑性收縮裂紋大約在澆筑后幾小時到十幾小時出現(xiàn)；溫度收縮裂紋大約在澆筑后2到10d出現(xiàn)；自收縮主要發(fā)生在混凝土凝結(jié)硬化后的幾天到幾十天；干燥收縮裂紋出現(xiàn)在接近1年齡期內(nèi)。干燥收縮：當(dāng)混凝土在不飽和空氣中失去內(nèi)部毛細孔和凝膠孔的吸附水時，就會產(chǎn)生干縮，高性能混凝土的孔隙率比普通混凝土低，故干縮率也低。塑性收縮：塑性收縮發(fā)生在混凝土硬化前的塑性階段。高強混凝土的水膠比低，自由水分少，礦物細摻合料對水有更高的敏感性，高強混凝土基本不泌水，表面失水更快，所以高強混凝土塑性收縮比普通混凝土更容易產(chǎn)

6、生。自收縮：密閉的混凝土內(nèi)部相對濕度隨水泥水化的進展而降低，稱為自干燥。自干燥造成毛細孔中的水分不飽和而產(chǎn)生負壓，因而引起混凝土的自收縮。高強混凝土由于水膠比低，早期強度較快的發(fā)展，會使自由水消耗快，致使孔體系中相對濕度低于80%，而高強混凝土結(jié)構(gòu)較密實，外界水很難滲入補充，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生自收縮。高強混凝土的總收縮中，干縮和自收縮幾乎相等，水膠比越低，自收縮所占比例越大。與普通混凝土完全不同，普通混凝土以干縮為主，而高強混凝土以自收縮為主。溫度收縮：對于強度要求較高的混凝土，水泥用量相對較多，水化熱大，溫升速率也較大，一般可達35~40℃，

7、加上初始溫度可使最高溫度超過70~80℃。一般混凝土的熱膨脹系數(shù)為10×10-6/℃，當(dāng)溫度下降20~25℃時造成的冷縮量為2~2.5×10-4，而混凝土的極限拉伸值只有1~1.5×10-4，因而冷縮常引起混凝土開裂。化學(xué)收縮：水泥水化后，固相體積增加，但水泥-水體系的絕對體積則減小，形成許多毛細孔縫，高強混凝土水膠比小，外摻礦物細摻合料，水化程度受到制約，故高強混凝土的化學(xué)收縮量小于普通混凝土。當(dāng)混凝土發(fā)生收縮并受到外部或內(nèi)部約束時，就會產(chǎn)生拉應(yīng)力，并有可能引起開裂。對于高強混凝土雖然有較高的抗拉強度，可是彈性模量也高，在相同收縮變形下，

8、會引起較高的拉應(yīng)力，而由于高強混凝土的徐變能力低，應(yīng)力松弛量較小，所以抗裂性能差。10-7-2大體積混凝土裂縫控制的計算10-7-2-1大體積混凝土溫度計算公式1．最大絕熱溫升（