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Cement Concrete Cement Concrete Cement Concrete Cement Concrete Cement Concrete Cement Concrete Cement Concrete Cement Concrete Cement Concrete Cement Concrete Cement Concrete 混凝土的变形 80%以上的开裂都是由于混凝土变形所引起,只有很小一部分是由于承载力不足导致。 混凝土变形的类型 分类: 化学收缩 塑性收缩 Ⅰ非荷载作用下的变形 干湿变形 温度变形 Ⅱ荷载作用下的变形 短期荷载作用下的变形 长期荷载作用下的变形—徐变 Ⅰ非荷载作用下的变形 包括: 1、化学收缩 2、塑性收缩 3、干湿变形 4、温度变形 化学收缩 定义——在混凝土硬化过程中,由于水泥水化生成物的体积比反应前物质的总体积小,从而引起混凝土的收缩,称为化学收缩。 特点: 化学收缩是不可恢复的。 其收缩量是随混凝土硬化龄期的延长而增加,一般在混凝土成型后40天左右增长较快,以后逐渐趋于稳定。 化学收缩值很小(小于1%),对混凝土结构没有破坏作用,但在混凝土内部可能产生微细裂缝。 化学收缩 + 水泥 水 = 水泥浆 水泥 + 水 水泥浆体 = 水泥浆体 大水灰比 小水灰比 化学收缩示意图 塑性收缩 定义:混凝土成型后尚未凝结硬化时属于塑性阶段,在此阶段往往由于表面失水而产生收缩,称塑性收缩。 原因:新拌混凝土若表面失水速率超过内部水分向表面迁移的速率时,会造成毛细管内部产生负压,因而使浆体中固体粒子间产生一定的引力,便产生了收缩。 危害:如果引力不均匀作用于混凝土表面,则表面将产生裂纹。 预防:降低混凝土表面失水速率、采取防风、降温等措施。最有效的方法是凝结硬化前保持表面的润湿,如在表面覆盖塑料膜、喷洒养护剂等。 温度变形 定义——混凝土随着温度的变化产生热胀冷缩的变形, 参数——混凝土的温度线膨胀系数为(1~1.5)×10-5/℃,即温度升高1℃,每m膨胀0.01mm。 危害——温度变形对大体积混凝土及大面积混凝土工程极为不利,易使这些混凝土造成温度裂缝。 热裂缝出现的机理 在混凝土硬化初期,水泥水化放出较多热量,而混凝土又是热的不良导体,散热很慢,因此造成混凝土内外温差很大,有时可达50~70℃, 这将使混凝土产生内胀外缩,结果在外表混凝土中将产生很大的拉应力,严重时使混凝土产生裂缝。? 热裂缝的控制 掺入粉煤灰等混合材料 加大粗骨料粒径 非常低的水泥用量 预冷拌合物原材料 限制浇注层高 管道冷却 三峡大坝混凝土的“外衣” 大体积混凝土的内部降温管 干湿变形 定义——由于混凝土周围环境湿度的变化,会引起混凝土的干湿变形,表现为干缩湿胀。 机理: 混凝土在干燥过程中,由于毛细孔水的蒸发,使毛细孔中形成负压,随者空气湿度的降低负压逐渐增大,产生收缩力,导致混凝土收缩。 凝胶体颗粒的吸附水也发生部分蒸发,凝胶体因失水而产生紧缩。 干湿变形的特点 可恢复性-吸水膨胀; 混凝土的湿胀变形量很小,一般无破坏作用。但干缩收缩(Dry Shrinkage)能使混凝土表面出现拉应力而导致开裂,严重影响混凝土的耐久性。 一般条件下混凝土的极限收缩值为(50~90)×10-5mm/mm左右,在工程设计时,混凝土的线收缩采用(15~20)×10-5mm/mm,即每m收缩0.15~0.20mm。 荷载作用下的变形 1、短期荷载作用下的变形-弹塑性变形。 2、长期荷载作用下的变形—徐变。 在短期荷载作用下的变形——弹塑性变形 混凝土的特点: 混凝土是一种由水泥石、砂、石、孔隙等组成的不匀质的复合材料。它既不是一个完全弹性体,也不是一个完全塑性体,而是一个弹塑性体。受力时既产生弹性变形,又产生塑性变形,其应力与应变的关系不是直线,而是曲线,如下图。 混凝土应力-应变图 混凝土的弹性模量 混凝土弹性模量是反映混凝土结构或钢筋混凝土结构刚度大小的重要指标。在计算钢筋混凝土结构的变形,裂缝出现及受力分析时,都须用此指标。但在整个受力过程中,混凝土并非完全弹性变形,因此计算混凝土弹性模量对应的应力σ与应变ε比值成为一个变量,不能简单加以
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