混凝土结构的裂缝研究综述

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1、混凝土结构的裂缝研究综述摘要：混凝土在现在的水利水电、土建、海岸港口、甚至军用等领域都有着重要的应用，然而混凝土由于其自身的性质以及周围环境共同影响下会导致其开裂形成混凝土裂缝。轻则造成钢筋混凝土承载力降低，重则使结构丧失承载力导致工程事故。因此如何最大程度地解决混凝土开裂问题已是工程中需迫切解决的问题。本文就混凝土开裂的一系列研究进行综述，分析和总结了混凝土裂缝的形成机理、如何有效控制裂缝的产生和发展，希望借此向大家传达一个简单明了的混凝土开裂概念，希望对实际的工程应用有所帮助。关键词：混凝土裂缝；裂缝分析与控制；裂缝

2、危害；裂缝的处理中图分类号：TV331文献标识码：A0引言在混凝土材料中，裂缝是不可避免的，它是材料自身固有的性质所导致的［1］。但是混凝土裂缝的形成与发展会影响到混凝土的性能，从而影响到建筑物或构筑物的安全，从安全的角度讲我们要尽量避免混凝土裂缝的形成与发展。另外一个方面可以通过现在的裂缝检测技术来判断混凝土材料的工作状况，目前比较成熟的技术有超声波检测方法。本文主要讨论混凝土裂缝的形成机理、裂缝的发展、检测以及裂缝的危害以及控制裂缝的措施。1•混凝土裂缝说明混凝土裂缝是不可避免的而又可以尽量减少的灾害。有尺寸限制的裂

3、缝在工程结构中实际是允许的，混凝土出现裂缝后采取有效的补救措施是不至于造成重大损失的。适当的预测混凝土裂缝宽度和间距和初选裂混凝土裂缝对于建筑的安全是有利的考虑，我们通常限制混凝土的裂缝来保证混凝土构件的安全和正常工作［2］。世界上各个国家对混凝土裂缝的限制都有各自的规范，例如我国在干燥环境中对裂缝的限制为0.2-0.3mm,而新西兰国家允许的裂缝则为0.4mm。美国ACI224委员会规定［3］,在干燥的环境中，混凝土的裂缝允许值为0.4mm,潮湿环境或者是在土中允许值为0.3mmo可见混凝土材料所处的环境对混凝土自身裂

4、缝的影响及要求是有变化的。在混凝土结构中，其裂缝是一种很常见的现象。据长久以来的工程实践和相关科学研究的结果表明，混凝土结构是一种带裂缝工作的材料，也是它不可避免的一种特性。所以我们对待混凝土裂缝要保持理性的严谨的科学态度，混凝土裂缝的形成有各种各样的原因，是混凝土材料自身性质、外界荷载条件、温度环境条件等综合作用的结果［4］。因此在研究裂缝的形成与发展时，要将不同原因导致的混凝土裂缝分开讨论及研究。2.混凝土裂缝形成机理研究混凝土开裂的机理可以用图1中所示理想情况来表示。假定在开始硬化的湿润和温热状态下混凝土处于没有受

5、力的情况（图la）,它在此时可以自由地进行变形和收缩，那么其内部就不存在应力（图lb）［51o但如果混凝土的两端同时受到外部约束固定而不能自由变形和收缩，那么拉应力就会产生在混凝土的内部（图3c）,这是因为在应力作用促使混凝土的徐变产生，或者可以说，当变形固定不变时，随时间增长原有应力会慢慢减小，也就是说发生应力松弛（图ld）o使得拉应力从应有值降到净拉应力值（图le）o混凝土的收缩、拉应力、净拉应力和混凝土的抗拉强度随时间变化如图2所示，但从图中我们可以看出，影响混凝土开裂至少应该有以下所列因素（1）收缩，（2）约束（

6、3）徐变，（4）弹性模量（5）抗拉强度或抗拉变形［6］。对于图3,其构件并无外界约束，但是因为内外温度升降不一样，就会导致内外有温差。图1收缩开裂过程示意图Fig3.Illustrationofcrackdevelopment图2外部约束时混凝土开裂Fig.2Crackingofconeretewithexternalconstrains图3内外温差引起的混凝土拉应力Fig.3Tensilestressesinconcreteduetotemperaturedifferencesintheinteriorandonthe

7、surfaceofconcrete3•混凝土裂缝的发展研究表明，随着荷载的增大，损伤程度及其损伤范围均在增大。当损伤区的微裂缝相互贯通、演化发展到一定程度时，将导致宏观裂缝的失稳扩展。即当损伤区的长度超过某一临界值时，混凝土中的宏观裂缝失稳扩展。在此，把复合型裂缝在静力作用下，临界断裂时所对应的损伤区长度定义为混凝土的复合型裂缝静力允许损伤尺度［7］。可见混凝土裂缝的发展与外界荷载的变化息息相关，随着荷载的增加，裂缝的尺寸也越来越大，当其超过复合型裂缝静力允许尺度时，裂缝就会对结构的安全产生巨大的影响，导致混凝土构件不再

8、安全工作，不能提供相应的承载力，最终导致结构失稳破坏。4.裂缝对钢筋混凝土结构的危害裂缝及其宽度对钢筋锈蚀是有影响的，而且裂缝宽度不同其影响程度也不同［8］。钢筋混凝土结构及其构件在使用若干年后，由于环境因素以及荷载情况会使混凝土出现局部碳化、甚至会出现大小不一的纵横向裂纹。这些现象轻则影响到建筑物美观，重则可危及到