混凝土裂缝问题漫谈

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1、混凝土早期裂缝问题中国建材研究院王玲1目前混凝土工程耐久性现状土木工程中的新挑战2土木工程中的经济问题2000年土建领域中的总投资新建工程费用维修费用1/21/2新设计策略及方法耐久的钢筋混凝土结构3耐久性——影响混凝土的使用寿命、安全性、使用领域、使用效果、经济性、设计理论、设计规范…混凝土耐久性——与国民经济、社会安定、环境质量、可持续发展等密切相关。耐久性——混凝土材料科学的重大研究课题。4国家“九五”“十五”科技攻关项目重点工程混凝土安全性的研究新型高性能混凝土耐久性的研究的应用批准部委：国家计委、国家科技部组织部门：中国建材院承担单位：中国建材研院、中国水利水电科学研

2、究院、南京化工大学、武汉理工大学、北京科技大学、中国建研院、同济大学、苏州混凝土水泥制品研究院、清华大学等5针对影响混凝土耐久性问题进行了全面系统的研究：▲混凝土抗碱-集料反应性研究碱-集料反应判定方法、我国部分地区碱-集料分布图、抑制碱-集料反应材料▲混凝土耐久性的研究混凝土抗冻性、钢筋锈蚀、耐化学腐蚀、裂缝检测与修补▲高性能混凝土与混凝土安全性专家系统新型胶凝材料、高性能混凝土、混凝土安全性专家系统6混凝土裂缝分类、原因7混凝土开裂的一般原因◆裂缝是混凝土结构最为常见的缺陷◆通常所说的裂缝是指宽度在0.03～0.05mm以上的宏观裂缝。◆混凝土裂缝的出现通常是由于混凝土发生体积变化

3、时受到约束，或者是由于荷载作用，在混凝土内引起过大的拉应力（或拉变形）而引起的。8多数情况下，混凝土出现可见的宏观裂缝只是损害结构的外观。但是混凝土开裂总是设计、施工或原材料选用不当产生的，有时还反映了结构存在严重的薄弱环节，或者混凝土材料已经遭受腐蚀和重大损伤，甚至成为结构面临破坏的前兆。所以一旦出现裂缝，就要分析其原因并采取适当的补救措施。9◆拉应力是产生裂缝的必要条件◆除荷载作用外，结构的不均匀沉降、收缩、温度变化等都会引起拉应力◆结构中主拉应力达到混凝土（当时）的抗拉强度时，并不立即产生裂缝，而是当拉应变达到极限拉应变εtu时才出现裂缝◆硬化后的混凝土极限拉应变εtu约为150

4、×10-6，即10m长的构件，产生1.5mm的很小受拉变形即会产生裂缝。◆由于混凝土材料的不均匀性，裂缝首先在强度最小的位置发生。裂缝发生前瞬间的应变分布会产生应变集中。◆不同龄期的混凝土，其裂缝断面状况有较大差别。10裂缝断面较为光滑，两裂缝不能完全闭合裂缝断面则呈不规则较为锋锐状态，两断面可以闭合11裂缝的分类◆按裂缝产生的时间一般可分为施工阶段裂缝和使用阶段裂缝◆根据裂缝的形态来划分；横向裂缝、斜裂缝、X形裂缝、纵向裂缝、八字形裂缝、网状裂缝、云彩状裂缝、鼓胀裂缝。◆根据裂缝产生的原因来划分12变形裂缝和荷载裂缝80%的裂缝是属于由变形（温度、收缩、不均匀沉降）引起的；包括变形和

5、荷载同时作用且以变形为主引起的裂缝；20%的裂缝是属于荷载引起的，包括变形和荷载共同作用且以荷载为主引起的裂缝；前者并不是所有的裂缝都会对结构的安全造成严重的影响:比如混凝土梁的受拉区在设计的过程中就是考虑梁在使用过程中带裂缝工作，如果一根梁在工作阶段，完全没有裂缝，说明梁的配筋十分保守，或者没有充分发挥作用；裂缝的存在会给腐蚀介质的侵入留下一条通道，对混凝土的耐久性能造成一定程度的影响。13温度裂缝结构在环境温度变化或受辐射热作用下，造成结构温度各部分的温度差别，引起结构内力过大而产生裂缝这种裂缝的特点是会随着温度的变化而变化，冬季的裂缝宽度会窄一些，夏季的裂缝宽度会大一些。混凝土梁

6、上的温度裂缝表现为横向受拉细微裂缝。因为混凝土和砌体之间线膨胀系数不一致，混凝土和砖砌体的温度线膨胀系数分别为10×10-6/oC和5×10-6/oC，即在相同的温差和相同长度下，混凝土的温度变形是砖砌体的一倍。两者间的不均匀膨胀（收缩）产生温度裂缝。14因混凝土材料原因产生的裂缝----胶凝材料水化热水泥用量在300kg/m3左右时，温度上升为30~40℃左右。15在实际结构中，内部因水化热产生蓄热的同时，构件表面还产生放热，使得构件温度经上升后再下降。16构件的最小尺寸大于800mm时，通常可认为是大体积混凝土对于大体积混凝土，内部温度较大，构件外周温度较低，内外温差很大，引起内外

7、混凝土膨胀变形差异。内部混凝土膨胀受到外部混凝土的变形约束，而使构件表面产生裂缝。17因混凝土材料原因产生的裂缝----碱骨料反应产生的裂缝碱集料反应造成的开裂破坏难以阻止、难以修补，而被称为混凝土的癌症。在日本，如果在房屋结构鉴定中遇到这种裂缝，可直接定为危险构件d级。碱骨料反应分为碱硅酸反应和碱碳酸盐反应,目前主要的碱集料反应是指碱硅酸反应。一般认为：对于高活性的硅质集料（如蛋白石），混凝土碱含量大于2.1kg/m3将发生碱集料反应破坏，对