《土木工程材料》課件(混凝土力學(xué)性質(zhì)-宋少民)

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1、混凝土的強(qiáng)度 第 二 節(jié) 混 凝 土 的 強(qiáng) 度 混 凝 土 強(qiáng) 度 的 形 成 混 凝 土 硬 化 結(jié) 構(gòu) 的 特 點(diǎn)混 凝 土 的 破 壞 理 論 混 凝 土 的 受 力 變 形 及 破 壞 過(guò) 程 ； 混 凝 土 的 抗 壓 強(qiáng) 度 ； 混 凝 土 的 抗 拉 強(qiáng) 度 ； 影 響 混 凝 土 強(qiáng) 度 的 因 素 ； 提 高 混 凝 土 強(qiáng) 度 和 促 進(jìn) 混 凝 土 強(qiáng) 度 發(fā) 展 的 措 施 。 混 凝 土 強(qiáng) 度 的 形 成 混 凝 土 的 強(qiáng) 度 歸 根 結(jié) 底 來(lái) 源 于 水 泥 石 。水 泥 水 化 物 質(zhì) 生 成 后 ， 將 不 是 一 粒 一 粒 地離 開(kāi) 水 泥 顆 粒

2、母 體 向 著 液 體 游 動(dòng) ， 而 是 立即 互 相 交 織 粘 結(jié) 起 來(lái) ， 成 為 立 體 網(wǎng) 結(jié) 構(gòu) ，這 種 具 有 強(qiáng) 度 而 仍 有 變 形 能 力 的 網(wǎng) 構(gòu) 狀 的物 質(zhì) ， 以 固 體 鍵 在 交 接 點(diǎn) 上 聯(lián) 結(jié) ， 這 才 形成 了 賦 予 水 泥 漿 強(qiáng) 度 的 基 本 單 元 凝 膠 。 在 一 部 分 交 接 點(diǎn) 上 固 體 與 固 體 直 接緊 密 接 觸 ， 其 間 范 德 華 力 是 如 此 巨 大 ，可 與 化 學(xué) 鍵 相 比 。 但 是 一 旦 接 觸 脫 開(kāi) ，即 不 再 能 夠 重 新 接 續(xù) 。 這 種 相 互 作 用可 以 稱 為 固 體

3、鍵 ， 交 接 點(diǎn) 可 以 稱 為 固接 點(diǎn) 。 在 另 一 部 分 交 接 點(diǎn) 上 ， 可 能 存在 著 微 薄 的 液 體 中 介 層 ， 范 德 華 力 通過(guò) 液 體 作 用 ， 受 力 時(shí) 可 能 發(fā) 生 某 種 緩慢 的 滑 移 。 這 一 部 分 交 接 點(diǎn) 可 以 稱 為非 固 接 點(diǎn) 。 凝 膠 可 看 作 是 一 種 交 接 點(diǎn) 沒(méi) 有 充 分焊 接 牢 固 的 空 間 鋼 構(gòu) 架 。 在 荷 載 作 用下 ， 桿 件 （ 凝 膠 纖 細(xì) 微 粒 ） 產(chǎn) 生 足 以支 持 荷 載 的 應(yīng) 力 ， 只 發(fā) 生 一 定 的 變 形 ，而 構(gòu) 架 的 破 壞 則 歸 因 于 交 接

4、 點(diǎn) 的 失 效 。對(duì) 交 接 點(diǎn) 施 加 拉 力 ， 可 以 使 它 失 效（ 斷 開(kāi) ） ， 反 之 ， 如 果 施 加 壓 力 ， 則不 論 大 小 如 何 ， 都 不 能 造 成 破 壞 。 混 凝 土 硬 化 結(jié) 構(gòu) 的 特 點(diǎn) 硬 化 混 凝 土 是 一 種 多 相 (氣 、 液 、固 三 相 兼 而 有 之 ） 、 多 孔 的 復(fù) 合 材 料 ，具 有 高 度 不 均 勻 性 和 復(fù) 雜 的 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 。 混 凝 土 的 微 觀 結(jié) 構(gòu) 與 硬 化 水 泥 漿基 相 及 單 一 骨 料 相 微 觀 結(jié) 構(gòu) 的 最 大 差別 在 于 第 三 相 水 泥 石 -骨 料 界 面

5、過(guò) 渡區(qū) 。 過(guò) 渡 區(qū) 的 微 觀 與 系 統(tǒng) 中 水 泥 石 或水 泥 砂 漿 （ 骨 料 ） 的 結(jié) 構(gòu) 有 著 明 顯 的區(qū) 別 。 混 凝 土 的 非 均 一 復(fù) 雜 特 點(diǎn) 體 現(xiàn) 于 以 下 三 個(gè)方 面 ： 過(guò) 渡 區(qū) 是 圍 繞 骨 料 （ 特 別 是 大 骨 料 ） 周圍 的 一 層 薄 殼 ， 厚 度 一 般 為 10-15 m， 通 常比 混 凝 土 另 兩 個(gè) 主 要 相 薄 弱 。 三 相 中 任 一 相 本 身 ， 本 質(zhì) 上 都 是 多 相 的非 均 一 復(fù) 雜 結(jié) 構(gòu) 。 例 如 在 任 何 一 相 中 都 含 有不 同 類 型 和 不 同 數(shù) 量 的 固 體

6、 相 、 孔 和 微 裂 縫 。 混 凝 土 中 的 水 泥 石 和 過(guò) 渡 區(qū) 這 兩 個(gè) 相 是不 穩(wěn) 定 的 ， 即 它 們 的 結(jié) 構(gòu) 隨 時(shí) 間 、 環(huán) 境 溫 度和 濕 度 的 變 化 而 變 化 。 過(guò) 渡 區(qū) 的 強(qiáng) 度 過(guò) 渡 區(qū) 的 強(qiáng) 度 比 水 泥 石 本 體 要 低 ， 是 三 相中 最 薄 弱 的 環(huán) 節(jié) ， 原 因 有 三 ： 在 水 化 的 早 期 由 于 過(guò) 渡 區(qū) 的 水 灰 比 大 ，所 以 它 的 孔 體 積 與 孔 徑 均 比 水 泥 石 或 砂 漿 基體 大 ， 這 種 情 況 只 有 在 長(zhǎng) 齡 期 才 會(huì) 有 所 改 善 。 過(guò) 渡 區(qū) 內(nèi) 的

7、氫 氧 化 鈣 結(jié) 晶 體 大 ， 因 此 表面 積 減 少 ， 相 應(yīng) 的 范 德 華 引 力 也 變 弱 ， 且 取向 生 長(zhǎng) ， 有 利 于 裂 縫 形 成 。 過(guò) 渡 區(qū) 裂 縫 的 存 在 。 混 凝 土 的 破 壞 理 論 對(duì) 于 理 想 材 料 而 言 ， 強(qiáng) 度 大 約 應(yīng) 該 是彈 性 模 量 的 十 分 之 一 。 混 凝 土 的 彈 性 模 量大 約 在 幾 萬(wàn) 兆 帕 ， 混 凝 土 如 果 是 理 想 結(jié) 構(gòu) ，強(qiáng) 度 應(yīng) 該 是 幾 千 兆 帕 ， 而 實(shí) 際 上 只 有 幾 十兆 帕 。 這 是 為 什 么 呢 ？ Griffith理 論 得 到廣 泛 認(rèn) 可 。

8、 混 凝 土 中 存 在 許 多 微 裂 縫 ， 在受 到 外 力 作 用 時(shí) ， 會(huì) 產(chǎn) 生 應(yīng) 力 在 微 裂 縫 尖端 集 中 現(xiàn) 象 。 隨 著 荷 載 的 增 大 ， 微 裂 縫 尖端 材 料 的 局 部 拉 應(yīng) 力 可 能 增 長(zhǎng) 到 某 種 水 平以 至 于 變 形 能 的 減 小 恒 大 于 表 面 能 的 增 加 ，此 時(shí) 裂 縫 即 成 為 能 夠 不 斷 擴(kuò) 展 的 不 穩(wěn) 定 裂縫 ， 導(dǎo) 致 材 料 的 破 壞 。 (1) 混 凝 土 的 受 力 變 形 及 破 壞 過(guò) 程10070-90300極限荷載，% 變 形A B C 未 加 荷 載 界 面 裂 縫 無(wú) 明 顯

9、 變 化 ； 界 面 裂 縫 增 長(zhǎng) ； 出 現(xiàn) 砂 漿 裂 縫 和 連 續(xù) 裂 縫 ； 連 續(xù) 裂 縫 迅 速 發(fā) 展 ； 裂 縫 緩 慢 增 長(zhǎng) ； 裂 縫 迅 速 增 長(zhǎng) ?；?凝 土 受 壓 變 形 曲 線不 同 受 力 階 段 裂 縫 示 意 (2) 混 凝 土 的 抗 壓 強(qiáng) 度150mm 150mm150mm 溫 度 ： 20 3濕 度 ： 90%齡 期 ： 28d300mm 立 方 體 抗 壓 強(qiáng) 度棱 柱 體 抗 壓 強(qiáng) 度（ 軸 心 抗 壓 強(qiáng) 度 ） Dmax 折 算系 數(shù) 試 塊尺 寸 30 0.95 1003 40 1 1503 60 1.05 2003fcu,MPa

10、f cp,MPa fcp=(0.70-0.80)fcu l立 方 體 試 件 抗 壓 強(qiáng) 度 標(biāo) 準(zhǔn) 值 （ fcu， k） l 立 方 體 抗 壓 強(qiáng) 度 （ fcu） 只 是 一 組 混 凝 土 試 件抗 壓 強(qiáng) 度 的 算 術(shù) 平 均 值 ， 并 未 涉 及 數(shù) 理 統(tǒng) 計(jì) 和 保證 率 的 概 念 。 而 立 方 體 抗 壓 強(qiáng) 度 標(biāo) 準(zhǔn) 值 （ fcu,k）是 按 數(shù) 理 統(tǒng) 計(jì) 方 法 確 定 ， 具 有 不 低 于 保 證率 的 立 方 體 抗 壓 強(qiáng) 度 。 混 凝 土 強(qiáng) 度 等 級(jí)v 依 據(jù) 立 方 體 抗 壓 強(qiáng) 度 標(biāo) 準(zhǔn) 值 確 定 普 通 混凝 土 強(qiáng) 度 等 級(jí)

11、 ： C7.5、 C10、 C15、 C20、C25、 C30、 C35、 C40、 C45、 C50、 C55、C60； (3) 混 凝 土 的 抗 拉 強(qiáng) 度 混 凝 土 的 抗 拉 強(qiáng) 度 很 小 ,只 有 抗 壓 強(qiáng) 度 的1/101/20。 在 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 中 ,抗 拉 強(qiáng) 度 是 確 定混 凝 土 抗 裂 度 的 重 要 指 標(biāo) 。 l劈 裂 抗 拉 強(qiáng) 度 （ fts）我 國(guó) 現(xiàn) 行 標(biāo) 準(zhǔn) 規(guī) 定 ， 采 用 標(biāo) 準(zhǔn) 試 件 立方 體 ， 按 規(guī) 定 的 劈 裂 抗 拉 試 驗(yàn) 裝 置 測(cè) 得 的 強(qiáng) 度 為劈 裂 抗 拉 強(qiáng) 度 ， 簡(jiǎn) 稱 劈 拉 強(qiáng) 度 fts 混 凝

12、 土 劈 裂 抗 拉 強(qiáng) 度 應(yīng) 按 下 式 計(jì) 算 ： l式 中 f ts混 凝 土 劈 裂 抗 拉 強(qiáng) 度 ， MPa； F破 壞 荷 載 ， ； 試 件 劈 裂 面 面 積 ， mm2。AFAFfts 637.02 (4) 影 響 混 凝 土 強(qiáng) 度 的 因 素 混 凝 土 破 壞 過(guò) 程 界 面 裂 縫 砂 漿 裂 縫 連 續(xù) 裂 縫 破 壞骨 料 與 砂 漿的 粘 結(jié) 強(qiáng) 度 砂 漿 強(qiáng) 度由 水 泥 等 級(jí) 、 水 灰 比 (水 膠 比 )、骨 料 的 性 質(zhì) 、 施 工 質(zhì) 量 、養(yǎng) 護(hù) 及 齡 期 決 定 水 灰 比 和 水 泥 等 級(jí)決 定 混 凝 土 強(qiáng) 度 的 主 要 因

13、 素 fcu=Afce( -B)CW對(duì) 于 流 動(dòng) 性 和 低 流 動(dòng) 性 混 凝 土 有 ： f cu混 凝 土 28天 抗 壓 強(qiáng) 度 ， MPa；A、 B經(jīng) 驗(yàn) 系 數(shù) 。 與 骨 料 的 品 種 、 水 種 品 種 等 因 素 有 關(guān) 。 采 用 碎 石 ： A=0.46， B=0.07； 采 用 卵 石 ： A=0.48， B=0.33。fce水 泥 的 實(shí) 際 強(qiáng) 度 ， MPa；C/W灰 水 比 （ 質(zhì) 量 比 ） ； W/C水 灰 比 。 水 泥 完 全 水 化理 論 值 0.23包 羅 米 （ Bolomey） 公 式 l在 摻 加 礦 物 細(xì) 粉 摻 和 料 的 混凝 土

14、中 水 膠 比 決 定 著 混 凝 土的 強(qiáng) 度l混 凝 土 和 水 泥 強(qiáng) 度 之 間 不 再有 線 性 關(guān) 系 齡 期 齡 期 ， d fn = f28Ln(n)Ln(28) f n nd齡 期 混 凝 土 的 抗 壓 強(qiáng) 度 ， MPa；f28 28d齡 期 混 凝 土 的 抗 壓 強(qiáng) 度 ， MPa； n 養(yǎng) 護(hù) 齡 期 （ n 3d） 抗壓強(qiáng)度,MPa 3 7 28 例 4-1 配 制 混 凝 土 時(shí) ， 制 作 cm 10cm 10cm 立 方 體 試 件 塊 ， 在 標(biāo) 準(zhǔn) 條 件 下 養(yǎng) 護(hù) 7d 后 ， 測(cè) 得 破 壞 荷 載 分 別 為 140kN、 135kN、 140k

15、N 試 估 算 該 混 凝 土 28d 的 標(biāo) 準(zhǔn) 立 方 體 抗 壓 強(qiáng) 度 。 解 7 齡 期 時(shí) ： 混 凝 土 立 方 體 的 平 均 強(qiáng) 度 為 ： MPaf 8.133100100 140135140 換 算 為 標(biāo) 準(zhǔn) 立 方 體 抗 壓 強(qiáng) 度 ： MPaf 1.1395.08.137 齡 期 時(shí) ： MPaff 4.221.1371.17lg 28lg 728 該 混 凝 土 的 標(biāo) 準(zhǔn) 立 方 體 抗 壓 強(qiáng) 度 為 22.4 Pa。 養(yǎng) 護(hù) 溫 度 和 濕 度 的 影 響抗壓強(qiáng)度,MPa 齡 期 ， d 養(yǎng)護(hù)28天強(qiáng)度，%41838 齡 期 ， d保 持 潮 濕 1d保

16、持 潮 濕 3d保 持 潮 濕 7d長(zhǎng) 期 保 持 潮 濕 混 凝 土 強(qiáng) 度 與 保 濕 養(yǎng) 護(hù) 時(shí) 間 的 關(guān) 系養(yǎng) 護(hù) 溫 度 對(duì) 混 凝 土 強(qiáng) 度 的 影 響 養(yǎng) 護(hù) 濕 度 的 控 制v 混 凝 土 自 然 養(yǎng) 護(hù) 過(guò) 程 中 ， 保 持 一 定 的 濕 度 ，一 般 是 表 面 覆 蓋 草 袋 等 物 并 不 斷 澆 水 。v 使 用 硅 酸 鹽 水 泥 、 普 通 硅 酸 鹽 水 泥 和 礦 渣硅 酸 鹽 水 泥 ， 澆 水 保 濕 應(yīng) 不 少 于 7d；v 火 山 灰 水 泥 和 粉 煤 灰 水 泥 或 摻 有 緩 凝 劑 或有 抗 滲 要 求 時(shí) 不 少 于 14d；v 高

17、 鋁 水 泥 不 少 于 3d。 搗 實(shí) 方 法 對(duì) 混 凝 土 強(qiáng) 度 的 影 響水 灰 比抗壓強(qiáng)度，MPa 0.3 0.4 0.5 0.65040302010 12 1人 工 搗 實(shí)2機(jī) 械 搗 實(shí) (5) 提 高 混 凝 土 強(qiáng) 度 和 促 進(jìn) 混 凝 土 強(qiáng) 度 發(fā) 展 的 措 施v 有 早 期 強(qiáng) 度 要 求 時(shí) ， 采 用 高 等 級(jí) 水 泥 ，并 保 證 一 定 的 水 泥 摻 用 比 例 。v 使 用 高 效 減 水 劑 ， 采 用 低 水 膠 比 。 v摻 入 礦 物 細(xì) 粉 摻 合 料 ， 選 擇 尤 其 硅 灰 ，可 以 提 高 混 凝 土 強(qiáng) 度 ， 尤 其 是 早 期

18、 強(qiáng) 度 ；摻 加 粉 煤 灰 可 以 保 證 后 期 強(qiáng) 度 的 增 長(zhǎng) 。 v采 用 強(qiáng) 度 高 ， 粒 形 良 好 和 級(jí) 配 合 理 的 骨料 。v機(jī) 械 攪 拌 和 振 搗 ， 可 使 混 凝 土 拌 合 物 很好 充 滿 模 板 ， 內(nèi) 部 孔 隙 大 大 減 小 ， 從 而使 混 凝 土 的 密 實(shí) 度 和 強(qiáng) 度 大 大 提 高 ；v采 用 濕 熱 處 理 （ 蒸 汽 養(yǎng) 護(hù) 或 蒸 壓 養(yǎng) 護(hù) ） 采 用 濕 熱 處 理v 普 通 水 泥 最 適 合 的 蒸 汽 養(yǎng) 護(hù) 溫 度 為 80 左 右 ，時(shí) 間 5 8h， 蒸 汽 壓 力 為 0.1MPa ；v 礦 渣 水 泥 及

19、 火 山 灰 水 泥 為 90 左 右 ， 時(shí) 間 不超 過(guò) 12h， 蒸 汽 壓 力 為 0.1MPa；v 蒸 壓 養(yǎng) 護(hù) 溫 度 175 ,蒸 汽 壓 力 0.8MPa， 時(shí) 間8 10h。 此 外 骨 料 的 影 響 總 體 來(lái) 講 ， 在 較 低 水 膠 比 情 況 下 ， 骨料 粒 徑 增 大 將 導(dǎo) 致 混 凝 土 強(qiáng) 度 降 低 。 主 要原 因 是 ： 較 大 骨 料 減 少 了 其 比 表 面 積 ， 從 而 黏結(jié) 強(qiáng) 度 比 較 小 。 較 大 粒 徑 骨 料 對(duì) 硬 化 水 泥 漿 體 的 體 積變 化 約 束 也 比 較 大 ， 因 而 會(huì) 在 混 凝 土 內(nèi) 部引 起

20、 附 加 拉 應(yīng) 力 。 較 大 粒 徑 骨 料 更 易 集 聚 內(nèi) 部 泌 水 形 成 水囊 。 在 這 些 位 置 上 的 界 面 過(guò) 渡 區(qū) 產(chǎn) 生 微 裂縫 。 4.2.3 混 凝 土 的 變 形 荷 載 變 形溫 度 變 形干 濕 變 形 、化 學(xué) 減 縮 、 塑 性 收 縮 、 自 生 收 縮 、 化 學(xué) 減 縮 化 學(xué) 減 縮 是 由 水 泥 的 水 化 反 應(yīng) 所 產(chǎn) 生 的固 有 體 積 收 縮 。 雖 然 化 學(xué) 減 縮 率 很 小 ， 在 限制 應(yīng) 力 下 不 會(huì) 對(duì) 結(jié) 構(gòu) 物 產(chǎn) 生 破 壞 作 用 ， 但 其收 縮 過(guò) 程 在 混 凝 土 內(nèi) 部 會(huì) 產(chǎn) 物 微 細(xì)

21、 裂 縫 ， 影響 到 混 凝 土 的 受 載 性 能 和 耐 久 性 能 。 塑 性 收 縮 到 達(dá) 頂 部 的 泌 出 水 會(huì) 蒸 發(fā) 掉 ， 如 果 泌 水 速 度低 于 蒸 發(fā) 速 度 ， 表 面 混 凝 土 含 水 減 小 ， 而 引 起 的變 形 ， 一 般 發(fā) 生 在 拌 合 后 3 12h以 內(nèi) ， 在 終 凝 前比 較 明 顯 。 由 于 干 縮 引 起 塑 性 狀 態(tài) 下 的 裂 縫 。 這 是 由 于混 凝 土 表 面 區(qū) 域 受 到 約 束 產(chǎn) 生 拉 應(yīng) 變 ， 而 這 時(shí) 它的 抗 拉 強(qiáng) 度 幾 乎 為 零 ， 所 以 形 成 塑 性 收 縮 裂 縫 ，這 種 裂

22、 縫 與 塑 性 沉 降 裂 縫 明 顯 不 一 樣 。 當(dāng) 混 凝 土本 體 或 環(huán) 境 溫 度 高 、 相 對(duì) 濕 度 小 ， 以 及 風(fēng) 大 時(shí) 容易 出 現(xiàn) 塑 性 收 縮 裂 縫 。 自 生 收 縮l在 高 性 能 混 凝 土 中 ， 水 膠 比 低 ， 外 界 水 分不 易 補(bǔ) 充 ， 伴 隨 著 水 化 ， 產(chǎn) 生 的 收 縮 應(yīng) 得到 重 視 。 混 凝 土 在 干 燥 過(guò) 程 中 ， 首 先 發(fā) 生 氣孔 水 和 毛 細(xì) 水 的 蒸 發(fā) 。 氣 孔 水 的 蒸 發(fā)并 不 引 起 混 凝 土 的 收 縮 。 毛 細(xì) 孔 水 的蒸 發(fā) ， 使 毛 細(xì) 孔 中 形 成 負(fù) 壓 ，

23、隨 著 空氣 濕 度 的 降 低 ， 負(fù) 壓 逐 漸 增 大 ， 產(chǎn) 生收 縮 力 ， 導(dǎo) 致 混 凝 土 收 縮 。 同 時(shí) ， 水泥 凝 膠 體 顆 粒 的 吸 附 水 也 發(fā) 生 部 分 蒸發(fā) ， 由 于 分 子 引 力 的 作 用 ， 粒 子 間 距離 變 小 ， 使 凝 膠 體 產(chǎn) 生 緊 縮 。 混 凝 土 的 這 種 體 積 收 縮 稱 為 干 縮 . 干 濕 變 形 （ 干 縮 濕 脹 ）膨脹 0 收縮應(yīng)變 齡 期空 氣 中 養(yǎng) 護(hù)水 中 養(yǎng) 護(hù) 混 凝 土 中 過(guò) 大 的干 縮 會(huì) 產(chǎn) 生 干 縮 裂 縫 ，使 混 凝 土 性 能 變 差 。混 凝 土 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 中 干

24、縮 率 取 值 一 般 為1.5 2.0 10-4。 干 縮 主 要 是 水 泥石 產(chǎn) 生 的 ， 因 此 降 低水 泥 用 量 ， 減 小 水 灰比 是 減 少 干 縮 的 關(guān) 鍵 。 【 案 例 】 混 凝 土 早 期 養(yǎng) 護(hù) 不 好 導(dǎo) 致 出 現(xiàn) 收 縮 裂 縫 概 要 連 云 港 地 區(qū) 某 多 層 住 宅 ， 為 7層 磚 混 結(jié) 構(gòu) ， 混凝 土 等 級(jí) 均 為 C30， 該 工 程 2002年 1月 開(kāi) 工 ， 該 年12月 竣 工 。 2004年 8月 16日 ， 六 樓 住 戶 發(fā) 現(xiàn) 書 房以 及 主 臥 室 的 墻 角 處 有 兩 道 圓 弧 型 的 裂 縫 。 8月2

25、4日 ， 在 鋪 貼 閣 樓 瓷 磚 時(shí) ， 在 書 房 處 發(fā) 現(xiàn) 其 頂 板從 中 間 向 兩 邊 呈 45。 開(kāi) 裂 。 后 發(fā) 現(xiàn) 主 臥 室 的 頂 板也 發(fā) 生 明 顯 的 開(kāi) 裂 現(xiàn) 象 。 該 樓 層 施 工 氣 象 條 件 為該 地 區(qū) 大 氣 比 較 寒 冷 的 一 段 時(shí) 期 ， 最 低 氣 溫 30C ，最 高 氣 溫 150C， 相 對(duì) 濕 度 在 30% 40%之 間 ， 當(dāng)日 的 風(fēng) 速 很 大 。 施 土 中 雖 然 采 取 了 多 種 冬 季 施 工措 施 ， 但 在 作 業(yè) 時(shí) 僅 采 用 雙 層 草 簾 覆 蓋 保 溫 ， 未采 取 灑 水 養(yǎng) 護(hù) 和 防

26、 風(fēng) 措 施 。 分 析 如 前 所 述 ， 特 別 是 風(fēng) 大 時(shí) ， 施 土 完 畢 后 ，混 凝 土 正 處 于 初 凝 期 ， 強(qiáng) 度 尚 未 有 大 的 發(fā)展 ， 作 業(yè) 又 沒(méi) 有 防 風(fēng) 措 施 ， 導(dǎo) 致 混 凝 土 失去 水 分 過(guò) 快 ， 引 起 表 面 混 凝 土 干 縮 ， 產(chǎn) 生裂 縫 。 另 外 ， 從 裂 縫 絕 大 多 數(shù) 集 中 在 構(gòu) 件較 薄 及 與 外 界 接 觸 面 積 最 大 的 樓 板 上 這 一現(xiàn) 象 也 可 證 實(shí) ， 開(kāi) 裂 與 其 使 用 的 材 料 關(guān) 系不 大 ， 而 受 氣 象 條 件 的 影 響 大 些 。 與 樓 板厚 度 接 近

27、 的 墻 體 之 所 以 未 裂 ， 是 因 為 墻 體兩 面 都 有 模 板 ， 不 直 接 受 大 氣 的 影 響 。 由此 可 以 基 本 斷 定 ， 大 氣 因 素 是 導(dǎo) 致 混 凝 土現(xiàn) 澆 板 出 現(xiàn) 干 縮 裂 縫 的 直 接 因 素 。 混 凝 土 表 面 的 干 燥 收 縮 裂 縫 溫 度 變 形 混 凝 土 硬 化 期 間 由 于 水 化 放 熱 產(chǎn) 生 溫 升而 膨 脹 ， 到 達(dá) 溫 峰 后 降 溫 時(shí) 產(chǎn) 生 收 縮 變 形 。升 溫 期 因 混 凝 土 模 量 還 很 低 ， 只 產(chǎn) 生 較 小 的壓 應(yīng) 力 ， 且 因 徐 變 作 用 而 松 弛 ； 降 溫 期

28、 收 縮變 形 因 彈 模 增 長(zhǎng) ， 而 松 弛 作 用 減 小 ， 受 約 束時(shí) 形 成 大 得 多 的 拉 應(yīng) 力 ， 當(dāng) 超 過(guò) 抗 拉 強(qiáng) 度（ 斷 裂 能 ） 時(shí) 出 現(xiàn) 開(kāi) 裂 。 溫 度 變 形v 混 凝 土 中 骨 料 與 水 泥 石 間 熱 膨 脹 系 數(shù) 的差 異 ， 可 能 會(huì) 導(dǎo) 致 界 面 裂 縫 的 產(chǎn) 生 ；v 不 同 溫 度 區(qū) 域 熱 膨 脹 作 用 的 差 異 ， 如 大體 積 混 凝 土 中 內(nèi) 部 溫 度 較 高 ， 產(chǎn) 生 較 大 膨脹 ， 而 外 部 則 收 縮 ， 因 而 在 外 表 混 凝 土 中將 產(chǎn) 生 很 大 的 拉 應(yīng) 力 ， 使 混

29、凝 土 產(chǎn) 生 裂 縫 ?；?凝 土 熱 膨 脹 系 數(shù) 約 (6-12) 10 -6/ 對(duì) 大 體 積 混 凝 土 工 程 ， 必 須 盡 量 減 少 混 凝 土 發(fā)熱 量 ， 目 前 常 用 的 方 法 有 ：1) 最 大 限 度 減 少 用 水 量 和 水 泥 用 量 ；2) 大 量 摻 加 粉 煤 灰 、 磨 細(xì) 礦 渣 等 摻 和 料 ；2) 采 用 低 熱 水 泥 ；3) 預(yù) 冷 原 材 料4) 選 用 熱 膨 脹 系 數(shù) 低 的 骨 料 ， 減 小 熱 變 形 ；5) 在 混 凝 土 中 埋 冷 卻 水 管 ， 表 面 絕 熱 ， 減 小 內(nèi) 外 溫 差 ；6) 對(duì) 混 凝 土

30、合 理 分 縫 、 分 塊 、 減 輕 約 束 等 。 【 案 例 】 因 溫 度 導(dǎo) 致 的 混 凝 土 結(jié) 構(gòu) 開(kāi) 裂 概 況 某 跨 海 大 橋 承 臺(tái) 采 用 鋼 筋 混 凝 土 預(yù)制 箱 內(nèi) 填 充 現(xiàn) 澆 混 凝 土 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 ， 預(yù)制 混 凝 土 強(qiáng) 度 等 級(jí) 為 C50， 現(xiàn) 澆 混 凝 土 強(qiáng)度 等 級(jí) 為 C60。 在 澆 注 過(guò) 程 中 發(fā) 現(xiàn) 混 凝 土預(yù) 制 箱 頻 繁 出 現(xiàn) 開(kāi) 裂 現(xiàn) 象 ， 且 這 種 開(kāi) 裂均 發(fā) 生 在 混 凝 土 澆 注 后 2 3天 內(nèi) 。 分 析 引 起 混 凝 土 預(yù) 制 箱 頻 繁 開(kāi) 裂 的 原因 是 承 臺(tái) 內(nèi) 部

31、 現(xiàn) 澆 混 凝 土 溫 度 膨 脹 變形 過(guò) 大 。 現(xiàn) 場(chǎng) 測(cè) 溫 發(fā) 現(xiàn) ， 混 凝 土 澆 注 3天 內(nèi) 溫 度 上 升 超 過(guò) 40 ， 內(nèi) 外 溫 差 大 ，此 后 溫 度 逐 漸 下 降 。 混 凝 土 表 面 受 到較 大 拉 應(yīng) 力 導(dǎo) 致 混 凝 土 預(yù) 制 箱 開(kāi) 裂 。 短 期 荷 載 作 用 下 的 變 形 混 凝 土 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 中 含 有砂 石 骨 料 、 水 泥 石 （ 水 泥 石中 又 存 在 著 凝 膠 、 晶 體 和 未水 化 的 水 泥 顆 粒 ） 、 游 離 水分 和 氣 泡 ， 這 就 決 定 了 混 凝土 本 身 的 不 勻 質(zhì) 性 。 因 而

32、 它不 是 一 種 完 全 的 彈 性 體 ， 而是 一 種 彈 塑 性 體 。應(yīng) 力 應(yīng) 變 長(zhǎng) 期 荷 載 作 用 下 的 變 形 徐 變 徐 變 恢 復(fù)加 荷 齡 期持 荷 卸 荷 殘 余 應(yīng) 變瞬 時(shí) 恢 復(fù)瞬 時(shí) 應(yīng) 變徐 變 應(yīng) 變應(yīng)變 混 凝 土 徐 變 ， 是 由 于 水 泥 石 凝 膠 體 在 長(zhǎng) 期 荷 載 作 用 下的 粘 性 流 動(dòng) ， 并 向 毛 細(xì) 孔 中 移 動(dòng) ， 同 時(shí) 吸 附 在 凝 膠 粒 子 上的 吸 附 水 因 荷 載 應(yīng) 力 而 向 毛 細(xì) 孔 遷 移 滲 透 的 結(jié) 果 。 v 混 凝 土 不 論 是 受 壓 、 受 拉 或 受 彎 時(shí) ， 均有 徐 變 現(xiàn) 象 。v 混 凝 土 的 徐 變 對(duì) 鋼 筋 混 凝 土 構(gòu) 件 來(lái) 說(shuō) ，能 消 除 鋼 筋 混 凝 土 內(nèi) 的 應(yīng) 力 集 中 ， 使 應(yīng) 力較 均 勻 地 重 新 分 布 ；v 對(duì) 大 體 積 混 凝 土 ， 能 消 除 一 部 分 由 于 溫度 變 形 所 產(chǎn) 生 的 破 壞 應(yīng) 力 。v 但 在 預(yù) 應(yīng) 力 鋼 筋 混 凝 土 結(jié) 構(gòu) 中 ， 混 凝 土的 徐 變 ， 將 使 鋼 筋 的 預(yù) 加 應(yīng) 力 受 到 損 失 。徐 變 的 利 與弊