混凝土裂缝.ppt

组成材料对混凝土结构的开裂性能的影响 混凝土结构的开裂问题 普遍使用早强高强的商品混凝土所导致。 世界性的问题 1996年Krauss和Rogalla调查了美国和加拿大的20万座桥梁，发现其中10万座以上的桥梁的混凝土桥面板在修建后不久就产生贯穿裂缝，裂缝间距仅有1~3米。 我国的房屋建筑中的现浇混凝土楼板和地下室连续墙开裂现象十分严重。 目前混凝土结构的开裂主要不是由于荷载的作用，而是变形所致，如温度变形、收缩变形和基础不均匀沉降变形等，都可能引起混凝土结构的开裂。 根据王铁梦的估计，变形作用引起的裂缝几乎占全部裂缝的80%以上 混凝土结构裂缝种类 塑性裂缝 温度裂缝 收缩裂缝 自干燥收缩 塑性裂缝 温度裂缝 混凝土硬化期间由于水化放热产生温升，到达温峰后降温时产生的收缩变形，因变形受约束，形成拉应力超过抗拉强度，出现开裂的现象。 干燥收缩裂缝 混凝土在体积收缩时受到外部或内部约束而引起的裂缝。 干燥收缩：混凝土与外界环境间的湿度交换，失水干燥而引起的收缩； 自生干燥收缩，指混凝土与外界无湿度交换，由于水化反应使内部湿度降低所引起收缩。 在普通混凝土中，主要是干燥收缩，自生收缩不超过50微应变，在总收缩量中所占比例很小，不必过分重视。 在高强或高性能混凝土中，自生收缩可达数百微应变，占总收缩量的一半左右，不可忽视。 混凝土的变形类型与开裂 自由收缩，相向变形，不裂； 限制收缩，背向变形,开裂; 自由膨胀，背向变形，开裂； 限制膨胀，相向变形，不裂 混凝土不裂的条件 用限制膨胀补偿限制收缩 限制收缩率Sm 限制膨胀率ε2 混凝土不裂的条件： 混凝土的极限延伸率 Smˊ- ε2≤εp 限制收缩率Sm (Sm)={干燥收缩（Sy(t)）+自收缩（Sg(t)）+冷缩（ST(t)）}×约束系数（R） 一般情况下，Sm=2.4～4×10-4 Sm与混凝土的原材料性能及配合比、混凝土结构尺寸、配筋率、环境温度、湿度、养护等因素有关。 混凝土结构裂缝产生的原因 变形作用引起的混凝土结构开裂的原因很复杂，涉及到结构设计、材料组成、施工技术、环境状态等诸多因素。 混凝土材料本身的组成与性质的变化，以及随之而来的施工技术变化是现代混凝土结构容易开裂的重要原因。 水泥的影响 30年代的水泥熟料中的C3S含量仅30%左右，比表面积约220 m2/kg。 现在的水泥的C3S含量超过50%，比表面积控制在340~370 m2/kg 之间。 标准中对水泥的细度、C3S含量和早期强度没有限制导致了混凝土损坏程度增加。 我们现在可以使用较少的水泥和较大的水灰比配制28天强度相同，但渗透性较大，从而耐久性较差的混凝土。 在1960年，需要配制30-35MPa的混凝土时，可以用350kg/m3水泥、水灰比0.45来达到；在1985年，配制同样的混凝土只需250 kg/m3水泥、0.6的水灰比就可以了。 我国的预拌混凝土，主要使用强度等级32.5或42.5的普通硅酸盐水泥，水泥用量多大于300kg/m3，矿物掺合料用量不超过胶凝材料总量的15%。由此使混凝土结构内部的水化温升大，早期强度发展快，28天强度高。 这样的混凝土除浪费大量宝贵的自然资源外，还对混凝土结构的防止开裂带来很大困难。 Mehta和Burrows认为美国自1974年以来桥面板的耐久性问题日益突出的直接原因是使用具有较高早期强度的水泥和混凝土。 Neville指出标准中对水泥的细度、C3S含量和早期强度没有限制导致了混凝土损坏程度增加。 在许多国家的现行标准中，对于水泥的强度是有限制的 美国规定通用水泥的3天和7天强度分别不得大于20 MPa和30 MPa 中热水泥的3天和7天强度分别不得大于15 MPa和20 MPa。 Bentz发现随着水灰比的降低，由于水泥已不能全部水化，颗粒粒度分布对水泥水化程度的影响下降了。 使用高细度的水泥配制混凝土时，需水量增加，坍落度损失增加，工作性不好；水化放热加剧，容易开裂，使水泥的使用性能变差。 高效减水剂的影响 有人发现，掺加高效减水剂的混凝土早期收缩增大，原因尚不清楚。 高强混凝土在早期即具有高强度和弹性模量，导致混凝土的脆性增加和徐变能力明显下降，由此引发早期裂缝的产生。 混凝土开裂趋势的评价 目前还没有一种直接定量评价混凝土开裂趋势的方法，只有一些定性评价方法，用于比较不同组成的混凝土的开裂趋势。 圆环法 平板法 试件制作和参数记录 试件浇注、振实、抹平后立即用塑料薄膜覆盖，环境温度30℃，相对湿度60％；2h后将塑料薄膜取下，用电风扇吹混凝土表面，风速8m/s；记录试件开裂时间、裂缝数量、裂缝长度和宽度。从浇注起，记录至24小时。 根据24小时开裂情况，计算下列三个参数 1）平均开裂面积 2) 单位面积开裂裂缝数目 3)