《建筑材料》课件-4.4混凝土的变形

混凝土的变形PART

04Ⅰ、荷载作用下的变形Ⅱ、非荷载作用下的变形化学收缩干湿变形短期荷载作用下的变形温度变形长期荷载作用下的变形—徐变1、化学减缩

化学减缩是由水泥的水化反应所产生的固有体积收缩。虽然化学减缩率很小，在限制应力下不会对结构物产生破坏作用，但其收缩过程在混凝土内部会产物微细裂缝，影响到混凝土的受载性能和耐久性能。Ⅰ、非荷载作用下的变形膨胀

0收缩应变龄期空气中养护水中养护

定义：湿度变化所引起的混凝土体积变形——湿胀干缩，主要原因是水泥石中的凝胶水和毛细孔水的变化引起的。

混凝土的湿胀干缩变形重要的是干缩变形，因在约束下的收缩将导致混凝土开裂。2、干湿变形（干缩湿胀）干燥收缩的危害：

路面板、桥面板、机场道面、停车场等暴露面积大且厚度较小的结构物干缩最为显著。

当混凝土的干燥收缩受到约束时，将导致裂缝，影响混凝土的强度和耐久性。混凝土干缩的影响因素：（1）混凝土组成与配合比骨料体积含量越大，干缩越小；水灰比一定时，水泥用量越多，干缩越大；水泥用量一定时，用水量越多，干缩越大。水泥种类与细度，细度越细，干缩较大。（2）良好养护可以减小收缩（3）构件几何尺寸和形状表面积与体积比值越大，收缩越大；湿度扩散的路径越长，收缩速率越低。【案例】混凝土早期养护不好导致出现收缩裂缝

概要:某多层住宅，混凝土等级均为C30，该工程2012年1月开工，该年12月竣工。2014年8月16日，六楼住户发现书房以及主卧室的墙角处有两道圆弧型的裂缝。8月24日，在铺贴阁楼瓷砖时，在书房处发现其顶板从中间向两边呈450开裂。后发现主卧室的顶板也发生明显的开裂现象。该楼层施工气象条件为该地区大气比较寒冷的一段时期，最低气温3℃，最高气温15℃，相对湿度在30%—40%之间，当日的风速很大。施土中虽然采取了多种冬季施工措施，但在作业时仅采用双层草帘覆盖保温，未采取洒水养护和防风措施。分析: 如前所述，特别是风大时，施土完毕后，混凝土正处于初凝期，强度尚未有大的发展，作业又没有防风措施，导致混凝土失去水分过快，引起表面混凝土干缩，产生裂缝。另外，从裂缝绝大多数集中在构件较薄及与外界接触面积最大的楼板上这一现象也可证实，开裂与其使用的材料关系不大，而受气象条件的影响大些。与楼板厚度接近的墙体之所以未裂，是因为墙体两面都有模板，不直接受大气的影响。由此可以基本断定，大气因素是导致混凝土现浇板出现干缩裂缝的直接因素。3、温度变形与其它材料一样，混凝土也具有热胀冷缩的性质；混凝土的热膨胀系数为1×10－5m/

C；温度变形对大体积混凝土不利，因水泥水化放热，造成内外温差较大，内外膨胀不均，导致外部开裂；混凝土的热膨胀系数取决于骨料的热膨胀系数。大体积混凝土定义大体积混凝土类型《大体积混凝土施工标准》GB50496-2018里规定：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称之为大体积混凝土。

现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部升温比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。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。

热收缩与开裂

近几十年来，基础、桥梁、隧道衬砌以及其他构件尺寸并不很大的结构混凝土开裂的现象增多，同时发现干燥收缩通常在这里并不重要了。水化热以及温度变化已经成为引起素混凝土与钢筋混凝土约束应力和开裂的主导原因。混凝土的变形混凝土的变形

对大体积混凝土工程，必须尽量减少混凝土发热量，目前常用的方法有：

1)最大限度减少用水量和水泥用量；

2)大量掺加粉煤灰、磨细矿渣等掺和料；

3)采用低热水泥；4)预冷原材料5)选用热膨胀系数低的骨料，减小热变形；6)在混凝土中埋冷却水管，表面绝热，减小内外温差；7)对混凝土合理分缝、分块、减轻约束等。三峡大坝泄洪段－发电段

大体积混凝土混凝土的变形三峡大坝混凝土的“外衣”混凝土的变形大体积混凝土的内部降温管混凝土的变形【案例分析】：某铁路大桥工程墩台为圆端型实体墩，桥墩截面尺寸为880cm×220cm，墩身高度10-30m。桥墩表面设置Ф16钢筋网，桥墩台混凝土强度等级为C30,。混凝土工程施工中模板使用大型组合钢模版，混凝土搅拌站自动计量集中拌合，混凝土罐车运输，泵送入模，每次施工高度10米。开始施工后在混凝土浇筑3天后拆模，发现在桥墩直线段上距曲线段50厘米左右对称出现4条竖向裂缝，裂缝宽度在0.1—0.2mm左右，深度60cm左右。【调查】：经对墩身混凝土强度回弹，混凝土三天强度基本达到设计强度等级C30。检测原材料均合格，调查施工过程及新拌混凝土性能均正常。对混凝土及环境温度检测结果如下，混凝土内部温度64℃，混凝土表面温度40℃，环境气温白天为24-34℃，晚上气温在10-20℃之间。【原因分析】：经综合分析，该混凝土表面裂缝主要是混凝土水化热引起温升大，再加上昼夜环境温差大，引起混凝土中心温度到环境气温温度梯度大，混凝土收缩与膨胀引起应力差造成的温度裂缝。短期荷载作用下的变形长期荷载作用下的变形——徐变Ⅱ荷载作用下的变形

混凝土内部结构中含有砂石骨料、水泥石（水泥石中又存在着凝胶、晶体和未水化的水泥颗粒）、游离水分和气泡，这就决定了混凝土本身的不匀质性。因而它不是一种完全的弹性体，而是一种弹塑性体。1、在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——徐变混凝土徐变，是由于水泥石凝胶体在长期荷载作用下的粘性流动，并向毛细孔中移动，同时吸附在凝胶粒子上的吸附水因荷载应力而向毛细孔迁移渗透的结果。混凝土不论是受压、受拉或受弯时，均有徐变现象。有利面：徐变可消除钢筋混凝土内的应力集中，使应力重分布，从而使局部应力集中得到缓解；对大体积混凝土则能消除一部分由于温度变形所产生的破坏应力。不利面：在预应力钢筋混凝土中，混凝土的徐变将使钢筋的预加应力受到损失。徐变的利与弊

西太平洋Caroline群岛上的一座桥梁（主跨为241m）由于徐变使跨中向下挠曲，加铺的桥面板进一步加剧徐变，使该