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混凝土的变形性能
引言概述混凝土是一种广泛应用于建筑和基础设施工程中的材料，其变形性能对结构的稳定性和承载能力至关重要。
混凝土的变形性能包括其弹性变形、塑性变形以及与外界加载和环境变化相关的不可逆变形等方面。
本文将对混凝土的变形性能进行详细的阐述，以帮助读者更好地了解混凝土的力学行为和使用限制。
正文内容1.弹性变形1.1应力应变关系1.2弹性模量与泊松比1.3弹性恢复性能1.4弹性极限2.塑性变形2.1屈服强度与延展性2.2塑性变形过程2.3应力应变曲线与塑性模量2.4塑性破坏与延性3.不可逆变形3.1蠕变变形3.2收缩变形3.3离析变形3.4温度变形3.5疲劳变形4.变形受限制因素4.1预应力和约束4.2混凝土强度等级4.3混凝土配合比4.4抗裂性能要求4.5温度和湿度环境5.变形性能影响因素5.1骨料性质的影响5.2控制水胶比的影响5.3初凝时间和硬化过程的影响5.4龄期和养护的影响5.5外加剂的影响总结混凝土的变形性能对结构的稳定性和承载能力具有重要影响。
在设计和施工过程中，需要全面考虑混凝土的弹性变形、塑性变形以及与外界加载和环境变化相关的不可逆变形。
弹性变形是混凝土受力后的可恢复性变形；塑性变形是混凝土在超过弹性阈值后发生的不可恢复性变形；不可逆变形包括蠕变变形、收缩变形、离析变形、温度变形和疲劳变形等。
混凝土的变形性能受多种因素影响，包括骨料性质、控制水胶比、初凝时间和硬化过程、龄期和养护以及外加剂等。
只有充分考虑和控制这些因素，才能确保混凝土的变形性能满足结构设计和使用要求。
钢筋混凝土构件的变形、PPT课件
2.掌握受弯构件裂缝的出现、分布及开展规律；理解平均
裂缝间距、平均裂缝宽度、最大裂缝宽度间的关系；掌
握构件裂缝宽度验算的方法。
3.掌握钢筋混凝土构件截面延性的概念及影响因素。
4.了解耐久性的概念及主要影响因素；理解混凝土碳化和
.
钢筋锈蚀的条件、影响因素及防治措施。
2 第9章 变形 裂缝
§9. 0 概述Hale Waihona Puke 轴心受拉 偏心受拉 受弯、偏压
cr=2.7 cr=2.4 cr=2.1
《混凝土设计规范》最大裂缝宽度验算公式：
m ax lim
《混凝土设计规范》规定的允许最大裂缝宽度。
.
36
第9章 变形
裂缝
最大裂缝宽度限值：
《混凝土设计规范》最大裂缝宽度限值： 外观要求
确定依据 耐久性要求（为主）
.
37
第9章 变形
• 构件的裂缝宽度和挠度验算是属于正常使用极限状态。 • 挠度过大影响使用功能，不能保证适用性，而裂缝宽度过大，
则同时影响使用功能和耐久性；
• 挠度和裂缝在验算时应采用荷载标准值、荷载准永久值和材 料强度的标准值； • 由于构件的变形和裂缝都随时间而增大，因此在验算时应按 荷载效应的标准组合并考虑长期作用的影响。
f ——根据最小刚度原则采用的刚度B进行计算的 挠度，当跨间为同号弯矩时，有：
f S M kl02 B
.
17
第9章 变形
裂缝
.
18
第9章 变形
裂缝
§9. 2 钢筋混凝土构件裂缝宽度验算 9.2.1 裂缝的出现、分布和开展
Ns
NNcr
1
ct=ftk
1
(a)
(b)
混凝土的力学性能及变形
用比较法可得：其抗压强度标准值是30.2MPa；
因为20个数据中，小于30.2MPa的只有一个29.5MPa，百分率
为5％。
《混凝土工艺学》电子课件
12
4.1.2 混凝土的抗压强度
混凝土立方体抗压强度及强度等级
P
强 度
—
概
率
95%
分
布
曲
线
fcu,k
μfcU
混凝土立方体抗压强度标准值示意图
《混凝土工艺学》电子课件
强度换算系数 0.95 1 1.05
试件的养护条件
➢ 标准条件： 202C，相对湿度＞95%； ➢ 工程现场条件。
《混凝土工艺学》电子课件
8
4.1.2 混凝土的抗压强度
试件形状示意图
a
a 2a
立方体（英、德、中）
圆柱体（美、法、抗日压）试验
《混凝土工艺学》电子课件
9
4.1.2 混凝土的抗压强度
➢ 工程结构设计的依据； ➢ 轴心抗压强度与立方体抗压强度的关系：
fcp = (0.7~0.8)fcu
换算系数与混凝土强度有关，强度越高，系数越小。
《混凝土工艺学》电子课件
11
4.1.2 混凝土的抗压强度 问题？如何求得立方体抗压强度标准值的？
例如：一组试件的立方体抗压强度值分别为32.1, 37.5, 35.1, 38.2, 40.2 , 29.5, 43.1, 42.3, 40.6, 30.2, 32.5, 37.4, 38.1, 37.4, 36.4, 33.8, 35.8, 36.2, 37.9, 39.2(MPa) ，共有20个数据。
混凝土工艺学
原材料
配合比
拌合物性能
搅拌
53混凝土的变形性能-PPT精选文档
一.非荷载作用下的变形
3.干湿变形（物理收、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。 混凝土的湿胀变形量很小，一般无破坏作用。但 干燥收缩（Dry Shrinkage）能使混凝土表面出 现拉应力而导致开裂 （2）、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，产生收缩力，导致混凝土产生收 缩裂缝。 同时，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。
5.3 混凝土的变形性能
体积变形引起砼裂缝的原因:
结构物里的混凝土构件，总要受到一定的约束， 如来自地基的摩擦、其它构件、配筋或混凝土 体内外变形差异的约束。 当弹性材料的应变(变形)完全受到限制，就产 生弹性应力。应力大小取决材料的应变ε和弹 性模量E（σ= Eε）。 当变形产生的应力，超过砼抵抗断裂的能力时， 就会引起开裂，出现宏观可见裂缝。
2.化学收缩
一.非荷载作用下的变形
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40d左右增长较快，以后逐渐 趋于稳定。 化学收缩值很小，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。
第五节 混凝土的技术性质
5.3 混凝土的变形性能
5.3 混凝土的变形性能
硬化混凝土体积变形的后果
混凝土在硬化过程中、在干燥或冷却作用下 要产生变形，以及硬化后在荷载作用下要产生 弹性与非弹性变形，当变形受约束时常会引起 开裂。
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。 ——裂缝治理专家 王铁梦
钢筋混凝土构件的变形裂缝及混凝土结构的耐久性ppt课件
4.随加荷时间的增长而减小。
正常运用极限形状的荷载程度
承载才干 极限形状
在民用建筑工程中， 以为平均≈1.25恒载 规范值
正常运用 极限形状
由可变荷载效应控制的组合 由永久荷载效应控制的组合
荷载的规范组合 荷载的频遇组合
1.2；1.4 1.35；1.4*ψc
≈恒载规范值
荷载的准永久组合
∴从荷载规范确定的数值看，两者的荷载程度相差1.2～1.4倍。 或者，正常运用极限形状的荷载程度是设计荷载的0.833～0.71Mu。
ⅲ. 裂痕向上开展，引起的钢筋和混凝土应力 的变化； ⅳ. 收缩变形。
思索荷载长期作用的影响 后的截面刚度B
挠度计算时思 索的荷载效应
ⅰ. 荷载的规范组合，短期效应，Mk ⅱ. 荷载的频遇组合 ⅲ. 荷载的准永久组合，长期效应，Mq
∵ Mk Mq
f SM kB sM ql0 2 SM B s ql0 2
〔4〕裂痕宽度的构成： 粘结滑移实际
粘结无滑 移实际
ⅰ.
Δ＝钢筋的伸长－混凝土的伸长
ⅱ.
裂痕从里到外一样宽
ⅲ.
Δ和C无关
钢筋的伸长－混凝土的伸长＝0
裂痕从里到外不一样宽 Δ和C有关
裂痕宽度计算的思绪
某一条详细的裂痕出现的部位是随机的，其裂痕宽度也是随机的。
但平均裂痕间距和平均裂痕宽度具有一定的规律性，且两者之间有一 定的关联性。
最后的Bs的计算公式：
Bs 1.15Es0.A2sh602E 13.5f
〔9－16〕
纯弯段内平均截面弯曲刚度
9.1.4 受弯构件的截面刚度B——思索荷载长期作用的影响
思索荷载长期作用的影响 后，截面弯曲刚度将降低，构件挠度 将增大。
第三节混凝土的变形性能
内部结构的整体性受到愈严重 的破坏
荷载传递路线不断减少，试件 平均应力降低
应力—应变曲线出现“拐点” 超过“拐点”，结构受力性质发生 本质的变化： 骨料间的咬合力、摩擦力与残余 承受压力部分共同承力 主裂缝贯通、较宽，结构失效。
2、混凝土受压应力—应变曲线数学模型：
1）美国E.Hognestad建议 的模型：
2）西德Rüsch 建议的模 型：
▪ 曲线的上升段为二次抛
物线，下降段为平直线
0
f
c
2
0
0
2
0 u fc
▪ f c ------峰值应力；
▪ 0 ------峰值应力 f c 对
▪ 应的应变，取
▪
0 0.002
▪ u ----极限压应变，取
u 0.0035
▪回
▪ 插图新2--15
3）混凝土的切线模量
在混凝土应力—应变曲线上 某一应力处作一切线，应 力增量与应变增量的比值 为混凝土的切线模量
Ec tg
混凝土的切线模量为一变值 随混凝土应力的增大而减 小。
回
4、混凝土轴心受拉时应力—应变关系
▪ 分析： ▪ 测试混凝土受拉时的应
力—应变曲线较困难。
▪ 回前文
▪ 曲线的上升段为二次抛 物线，下降段为斜直线
0
f
c
2
0
0
2
0
u
f
c
1
0.15
u
0 0
▪ f-c-----峰值应力；
▪ -0-----峰值应力对应的应 变，取0 0.002
▪ u -----极限压应变， 取 u 0.0038
2、混凝土受压应力—应变曲线数学模型：
荷载传递路线不断减少，试件 平均应力降低
应力—应变曲线出现“拐点” 超过“拐点”，结构受力性质发生 本质的变化： 骨料间的咬合力、摩擦力与残余 承受压力部分共同承力 主裂缝贯通、较宽，结构失效。
2、混凝土受压应力—应变曲线数学模型：
1）美国E.Hognestad建议 的模型：
2）西德Rüsch 建议的模 型：
▪ 曲线的上升段为二次抛
物线，下降段为平直线
0
f
c
2
0
0
2
0 u fc
▪ f c ------峰值应力；
▪ 0 ------峰值应力 f c 对
▪ 应的应变，取
▪
0 0.002
▪ u ----极限压应变，取
u 0.0035
▪回
▪ 插图新2--15
3）混凝土的切线模量
在混凝土应力—应变曲线上 某一应力处作一切线，应 力增量与应变增量的比值 为混凝土的切线模量
Ec tg
混凝土的切线模量为一变值 随混凝土应力的增大而减 小。
回
4、混凝土轴心受拉时应力—应变关系
▪ 分析： ▪ 测试混凝土受拉时的应
力—应变曲线较困难。
▪ 回前文
▪ 曲线的上升段为二次抛 物线，下降段为斜直线
0
f
c
2
0
0
2
0
u
f
c
1
0.15
u
0 0
▪ f-c-----峰值应力；
▪ -0-----峰值应力对应的应 变，取0 0.002
▪ u -----极限压应变， 取 u 0.0038
2、混凝土受压应力—应变曲线数学模型：
混凝土的变形性能
6.5 混凝土的变形性能混凝土的变形包括非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。
非荷载下的变形，分为混凝土的化学收缩、干湿变形及温度变形；荷载作用下的变形，分为短期荷载作用下的变形及长期荷载作用下的变形——徐变。
一、非荷载作用下的变形（一）化学收缩（自生体积变形）在混凝土硬化过程中，由于水泥水化物的固体体积，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：不能恢复，收缩值较小，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而影响承载状态和耐久性。
（二）干湿变形（物理收缩）干湿变形是指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。
1.产生原因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，随着空气湿度的降低，负压逐渐增大，产生收缩力，导致混凝土收缩。
同时，水泥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。
当混凝土在水中硬化时，体积产生轻微膨胀，这是由于凝胶体中胶体粒子的吸附水膜增厚，胶体粒子间的距离增大所致。
2.危害性混凝土的干湿变形量很小，一般无破坏作用。
但干缩变形对混凝土危害较大，干缩能使砼表面产生较大的拉应力而导致开裂，降低混凝土的抗渗、抗冻、抗侵蚀等耐久性能。
3.影响因素（1）水泥的用量、细度及品种水灰比不变：水泥用量愈多，砼干缩率越大；水泥颗粒愈细，砼干缩率越大。
（2）水灰比的影响水泥用量不变：水灰比越大，干缩率越大。
（3）施工质量的影响延长养护时间能推迟干缩变形的发生和发展，但影响甚微；采用湿热法处理养护砼，可有效减小砼的干缩率。
（4）骨料的影响骨料含量多的混凝土，干缩率较小。
（三）温度变形温度变形是指混凝土随着温度的变化而产生热胀冷缩变形。
混凝土的温度变形系数α 为（1～1.5）×10-5/ ℃ ，即温度每升高1℃，每1m胀缩0.01～0.015mm。
温度变形对大体积混凝土、纵长的砼结构、大面积砼工程极为不利，易使这些混凝土造成温度裂缝。
【全版】混凝土变形推荐PPT
第9章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算
最大裂缝宽度wmax
M N wmax≤[wmax]
s
s
f 对应荷载效应的短期组合
m ct tk
W A 第一9般章情钢况筋混混凝凝土土的构极件限正拉常伸使值用εtu极～限，状则态混0验凝算土即将开0裂时，根据应变协调决定的各构件中钢筋的拉应力σs～0.
7) 如果两条裂缝的间距小于2 l，则由于粘结应力传递长度不够，混凝土拉应力不可能达到ft，因此将不会出现新的裂缝，裂缝的间距最
第9章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算 8.3 裂缝开展宽度验算
8.3.1 裂缝的成因及对策 Crack Width
荷载引起的裂缝
拉力 弯矩 剪力 扭矩
垂直裂缝，正截面混凝土构件正常使用极限状态验算
1、温度变化引起的裂缝 原因：热胀冷缩，且变形受到约束 采取的措施：a.对混凝土分层分块；b.低热水泥；c. 人工冷却 2、混凝土收缩引起的裂缝 原因：混凝土结硬时产生体积缩小，变形受到约束 采取的措施：a.设置伸缩缝；b.改善水泥性能；c. 降低水灰比； d. 加强养护。 3、基础不均匀沉降引起的裂缝 采取的措施：a.构造措施；b.设置沉降缝；
满足可靠指标的要求， 引入拉应力限制系数 ct
对应荷载效应的短期组合 对应荷载效应的长期组合
Ns f ct tkA0 ct 0.85 Nl f ct tkA0 ct 0.70
第9章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算
8.2.2 受弯构件
Mcr mftW0 M cr
对应荷载效应的短期组合
指标[b]值要小些，故称正常使用极限状态验算，并在验算 时采用荷载标准值、和材料强度标准值，结构系数d。
第9章 钢筋混凝土构件正常使用极限状态验算
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1.塑性收缩（沉缩）
定义:混凝土成型后尚未凝结硬化时属塑性阶 段，在此阶段往往由于表面失水而产生收缩， 称为塑性收缩。
原因：表面失水速率大于内部水向表面迁移 的速率。造成毛细管内产生负压，使浆体中 固体颗粒间产生一定的引力，当引力不均匀 作用于混凝土表面，则在表面产生裂纹。
处理方法：防风、降温、洒水、覆盖及喷养 护剂等。
5.3 混凝土的变形性能
二、荷载作用下的变形
短期荷载作用下的变形－弹塑性变形 长期荷载作用下的变形—徐变
二、荷载作用下的变形 (一)短期荷载作用下的变形－弹塑性变形
1.砼受力变形及破坏的4个阶段
(I)裂缝无明显变化阶段(收缩裂缝阶段):
当荷载达到“比例极限”
极限荷载(%)
30 70 100
✓ 化学收缩值很小，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。
✓
一.非荷载作用下的变形
3.干湿变形（物理收缩）
❖ （1）、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。 ➢ 混凝土的湿胀变形量很小，一般无破坏作用。但
干燥收缩（Dry Shrinkage）能使混凝土表面出 现拉应力而导致开裂 ❖ （2）、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，产生收缩力，导致混凝土产生收 缩裂缝。
➢ 同时，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。
干缩示意图
干燥环境
干缩示意图
混凝土表面
泌水速率 < 蒸发速率 开裂
干湿变形机理示意图负压Fra bibliotek弯月
面
毛
细
孔
3.干湿变形
（3）、影响干燥收缩的因素
水泥品种：P.P和P.S水泥干燥收缩大；
水泥细度：水泥细度越大，干燥收缩 越大；
体积变形引起砼裂缝的原因:
结构物里的混凝土构件，总要受到一定的约束， 如来自地基的摩擦、其它构件、配筋或混凝土 体内外变形差异的约束。
当弹性材料的应变(变形)完全受到限制，就产 生弹性应力。应力大小取决材料的应变ε和弹 性模量E（σ= Eε）。
当变形产生的应力，超过砼抵抗断裂的能力时， 就会引起开裂，出现宏观可见裂缝。
土。
外部保温保湿
三峡大坝泄洪段－发电段 大体积混凝土
大体积混凝土的内部降温管
5、碳化收缩
❖ （1）、定义 ➢ 水泥石与CO2 作用所引起一种体积收缩现象。 ❖ （2）、机理： ➢ 空气中与水泥石中水化物，特别石与Ca(OH)2的作
用，置换出水分子，引起水泥石体积变化。
➢ 一方面这些失去的水分随相对湿度减小而增大;另一 方面，CO2与水化物作用又必须在一定湿度下进行。 （湿度为100％时不产生碳化收缩，55％时为最大 值，<25％时也不产生收缩）
合适配筋我选国规择定结构断面最小尺寸超过1m
的混凝土，叫大适低体当热积选水混用泥凝较或粗加土骨掺。料合料
配合比美设国计混凝土学降加会低膨水胀（泥剂AC用I量）（规高定效任减何水现剂）
浇混凝土，其尺加寸缓达凝到剂必须解决水化热
及随之引起的体积变形问题，以最大限
控制入模温度
内外温差小于
施度工减养少护开裂影响必的要，时即内称部降为温大体积2混5－凝30度
毛细现象解释负压的产生。
一.非荷载作用下的变形
2.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40d左右增长较快，以后逐渐 趋于稳定。
(约为极限荷载30%) 以前,裂缝无明显变化, 并稍有收缩. 混凝土处 于弹性工作阶段
III
IV
II
I
形变
1.砼受力变形及变坏的4个阶段
(II).裂缝引发阶段
荷载介于比例极限 30％极限荷载）和 临界荷载（70％极 限荷载）之间，裂 缝数量、长度、宽 度逐渐增大，但尚 无明显砂浆裂缝。
极限荷载(%)
（4）、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。
4、温度变形（温度收缩、冷缩）
（5）大体积砼温度应力裂缝的控制
5.3 混凝土的变形性能
硬化混凝土体积变形的后果
混凝土在硬化过程中、在干燥或冷却作用下 要产生变形，以及硬化后在荷载作用下要产生 弹性与非弹性变形，当变形受约束时常会引起 开裂。
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。 ——裂缝治理专家 王铁梦
5.3 混凝土的变形性能
30 70 100
IV
III
II I
形变
1.砼受力变形及变坏的4个阶段
（III）稳定的裂缝增长阶段
荷载超过临界荷载后， 随着荷载增大，裂缝 继续扩大，并开始出 现少将裂纹。但荷载 保持一定不变时，裂 缝也停止。
极限荷载(%)
30 70 100
IV
III
II I
形变
1.砼受力变形及变坏的4个阶段
5.3 混凝土的变形性能
硬化砼的变形2种类型
非荷载作用下的变形 ➢化学收缩;干燥收缩; ➢自收缩;温度收缩; ➢塑性收缩;碳化收缩.
化学收缩 干燥收缩 塑性收缩 温度收缩
荷载作用下的变形
➢短期荷载作用下的变形(弹塑变形);
➢长期荷载作用下的变形(徐变).
一.非荷载作用下的变形
混凝土变形在线监测
一.非荷载作用下的变形
❖ （1）、定义： 混凝土随着温度的变化产生热胀冷缩的变形。
❖ （2）、参数：
混凝土的温度线膨胀系数 ：（1～1.5）×10-
5/℃，即温度升高1℃，每m膨胀0.01mm。
L L t
❖ （3）、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。
4、温度变形（温度收缩、冷缩）
水泥用量：用量越大，干燥收缩越大；
水灰(胶）比：w/c or w/B越大，干 缩大，但，水胶比过小，自收缩大；
骨料质量：级配好，杂质含量，针片 状颗粒含量少，干缩小。
养护条件：湿度越高，湿养时间越长， 干缩小。
+ 水中
水中 d 空气中 -
一.非荷载作用下的变形
4、温度变形（温度收缩、冷缩）
定义:混凝土成型后尚未凝结硬化时属塑性阶 段，在此阶段往往由于表面失水而产生收缩， 称为塑性收缩。
原因：表面失水速率大于内部水向表面迁移 的速率。造成毛细管内产生负压，使浆体中 固体颗粒间产生一定的引力，当引力不均匀 作用于混凝土表面，则在表面产生裂纹。
处理方法：防风、降温、洒水、覆盖及喷养 护剂等。
5.3 混凝土的变形性能
二、荷载作用下的变形
短期荷载作用下的变形－弹塑性变形 长期荷载作用下的变形—徐变
二、荷载作用下的变形 (一)短期荷载作用下的变形－弹塑性变形
1.砼受力变形及破坏的4个阶段
(I)裂缝无明显变化阶段(收缩裂缝阶段):
当荷载达到“比例极限”
极限荷载(%)
30 70 100
✓ 化学收缩值很小，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。
✓
一.非荷载作用下的变形
3.干湿变形（物理收缩）
❖ （1）、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。 ➢ 混凝土的湿胀变形量很小，一般无破坏作用。但
干燥收缩（Dry Shrinkage）能使混凝土表面出 现拉应力而导致开裂 ❖ （2）、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，产生收缩力，导致混凝土产生收 缩裂缝。
➢ 同时，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。
干缩示意图
干燥环境
干缩示意图
混凝土表面
泌水速率 < 蒸发速率 开裂
干湿变形机理示意图负压Fra bibliotek弯月
面
毛
细
孔
3.干湿变形
（3）、影响干燥收缩的因素
水泥品种：P.P和P.S水泥干燥收缩大；
水泥细度：水泥细度越大，干燥收缩 越大；
体积变形引起砼裂缝的原因:
结构物里的混凝土构件，总要受到一定的约束， 如来自地基的摩擦、其它构件、配筋或混凝土 体内外变形差异的约束。
当弹性材料的应变(变形)完全受到限制，就产 生弹性应力。应力大小取决材料的应变ε和弹 性模量E（σ= Eε）。
当变形产生的应力，超过砼抵抗断裂的能力时， 就会引起开裂，出现宏观可见裂缝。
土。
外部保温保湿
三峡大坝泄洪段－发电段 大体积混凝土
大体积混凝土的内部降温管
5、碳化收缩
❖ （1）、定义 ➢ 水泥石与CO2 作用所引起一种体积收缩现象。 ❖ （2）、机理： ➢ 空气中与水泥石中水化物，特别石与Ca(OH)2的作
用，置换出水分子，引起水泥石体积变化。
➢ 一方面这些失去的水分随相对湿度减小而增大;另一 方面，CO2与水化物作用又必须在一定湿度下进行。 （湿度为100％时不产生碳化收缩，55％时为最大 值，<25％时也不产生收缩）
合适配筋我选国规择定结构断面最小尺寸超过1m
的混凝土，叫大适低体当热积选水混用泥凝较或粗加土骨掺。料合料
配合比美设国计混凝土学降加会低膨水胀（泥剂AC用I量）（规高定效任减何水现剂）
浇混凝土，其尺加寸缓达凝到剂必须解决水化热
及随之引起的体积变形问题，以最大限
控制入模温度
内外温差小于
施度工减养少护开裂影响必的要，时即内称部降为温大体积2混5－凝30度
毛细现象解释负压的产生。
一.非荷载作用下的变形
2.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40d左右增长较快，以后逐渐 趋于稳定。
(约为极限荷载30%) 以前,裂缝无明显变化, 并稍有收缩. 混凝土处 于弹性工作阶段
III
IV
II
I
形变
1.砼受力变形及变坏的4个阶段
(II).裂缝引发阶段
荷载介于比例极限 30％极限荷载）和 临界荷载（70％极 限荷载）之间，裂 缝数量、长度、宽 度逐渐增大，但尚 无明显砂浆裂缝。
极限荷载(%)
（4）、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。
4、温度变形（温度收缩、冷缩）
（5）大体积砼温度应力裂缝的控制
5.3 混凝土的变形性能
硬化混凝土体积变形的后果
混凝土在硬化过程中、在干燥或冷却作用下 要产生变形，以及硬化后在荷载作用下要产生 弹性与非弹性变形，当变形受约束时常会引起 开裂。
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。 ——裂缝治理专家 王铁梦
5.3 混凝土的变形性能
30 70 100
IV
III
II I
形变
1.砼受力变形及变坏的4个阶段
（III）稳定的裂缝增长阶段
荷载超过临界荷载后， 随着荷载增大，裂缝 继续扩大，并开始出 现少将裂纹。但荷载 保持一定不变时，裂 缝也停止。
极限荷载(%)
30 70 100
IV
III
II I
形变
1.砼受力变形及变坏的4个阶段
5.3 混凝土的变形性能
硬化砼的变形2种类型
非荷载作用下的变形 ➢化学收缩;干燥收缩; ➢自收缩;温度收缩; ➢塑性收缩;碳化收缩.
化学收缩 干燥收缩 塑性收缩 温度收缩
荷载作用下的变形
➢短期荷载作用下的变形(弹塑变形);
➢长期荷载作用下的变形(徐变).
一.非荷载作用下的变形
混凝土变形在线监测
一.非荷载作用下的变形
❖ （1）、定义： 混凝土随着温度的变化产生热胀冷缩的变形。
❖ （2）、参数：
混凝土的温度线膨胀系数 ：（1～1.5）×10-
5/℃，即温度升高1℃，每m膨胀0.01mm。
L L t
❖ （3）、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。
4、温度变形（温度收缩、冷缩）
水泥用量：用量越大，干燥收缩越大；
水灰(胶）比：w/c or w/B越大，干 缩大，但，水胶比过小，自收缩大；
骨料质量：级配好，杂质含量，针片 状颗粒含量少，干缩小。
养护条件：湿度越高，湿养时间越长， 干缩小。
+ 水中
水中 d 空气中 -
一.非荷载作用下的变形
4、温度变形（温度收缩、冷缩）