混凝土的变形。
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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。
Cement Concrete
危害：如果引力不均匀作用于混凝土表面，
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。
Cement Concrete
化学收缩示意图
水泥 +
水
= 水泥水浆泥体浆
大水灰比
水泥 +
水
小水灰比
=
水泥 浆体
C化em学ent 收Con缩crete
塑性收缩
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。
Cement Concrete
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/℃ ， Leabharlann Baidu 温 度 升 高 1℃ ， 每 m 膨 胀 0.01mm。
极限荷载的30％； 第二阶段，界面的裂缝数量、长度、宽度
逐渐增大，界面借摩阻力继续承担荷载， 此时变形增大的速度已超过荷载增大的速 度，为极限荷载的30％～70％；
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。
Cement Concrete
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。
Cement Concrete
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。
Cement Concrete
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。
Cement Concrete
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。
Cement Concrete
混凝土应力－应变图
Cement Concrete
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，不能简单加以确定。
Cement Concrete
混凝土的弹性模量的测定
根据《普通混凝土力学性能试验方法》 （ GBJ － 85 ） 中 规 定 ， 采 用 150mm×150mm×300mm的棱柱体作 为标准试件，取测定点的应力为试件轴心 强度的40％（即σ＝0.4fcp）,经三次以上 反复加荷与卸荷后，测得的变形模量值， 即为该混凝土的弹性模量。
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。
——裂缝治理专家 王铁孟
Cement Concrete
混凝土变形的类型
分类： Ⅰ非荷载作用下的变形
化学收缩 塑性收缩 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
Cement Concrete
Cement Concrete
影响混凝土弹性模量的因素
在匀质材料里，弹性模量和密度直接相关； 而多相材料，例如混凝土中，主要组分所占 体积及其密度和弹性模量，以及过渡区的特 性决定弹性性质。
混凝土的强度——混凝土的强度越高，弹性 模量越大，当混凝土的强度等级由C10增加 到 C60 时 ， 其 弹 性 模 量 大 致 由 1.75×104MPa增加到3.60× 104MPa。
Cement Concrete
骨料的含量与弹性模量——骨料的含量 越多，弹性模量越大，混凝土的弹性模 量越高。
养护条件等——混凝土的水灰比较小， 养护较好及龄期较长时，混凝土的弹性 模量就较大。
Cement Concrete
短期荷载作用下的变形
破坏特征 共分为四个阶段。 第一阶段，荷载与变形是直线关系，直至
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)×105mm/mm，即每m收缩0.15～0.20mm。
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
Cement Concrete
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，
Cement Concrete
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
Cement Concrete
三峡大坝混凝土的“外衣”
Cement Concrete
大体积混凝土的内部降温管
Cement Concrete
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。
Cement Concrete
危害：如果引力不均匀作用于混凝土表面，
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。
Cement Concrete
化学收缩示意图
水泥 +
水
= 水泥水浆泥体浆
大水灰比
水泥 +
水
小水灰比
=
水泥 浆体
C化em学ent 收Con缩crete
塑性收缩
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。
Cement Concrete
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/℃ ， Leabharlann Baidu 温 度 升 高 1℃ ， 每 m 膨 胀 0.01mm。
极限荷载的30％； 第二阶段，界面的裂缝数量、长度、宽度
逐渐增大，界面借摩阻力继续承担荷载， 此时变形增大的速度已超过荷载增大的速 度，为极限荷载的30％～70％；
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。
Cement Concrete
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。
Cement Concrete
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。
Cement Concrete
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。
Cement Concrete
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。
Cement Concrete
混凝土应力－应变图
Cement Concrete
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，不能简单加以确定。
Cement Concrete
混凝土的弹性模量的测定
根据《普通混凝土力学性能试验方法》 （ GBJ － 85 ） 中 规 定 ， 采 用 150mm×150mm×300mm的棱柱体作 为标准试件，取测定点的应力为试件轴心 强度的40％（即σ＝0.4fcp）,经三次以上 反复加荷与卸荷后，测得的变形模量值， 即为该混凝土的弹性模量。
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。
——裂缝治理专家 王铁孟
Cement Concrete
混凝土变形的类型
分类： Ⅰ非荷载作用下的变形
化学收缩 塑性收缩 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
Cement Concrete
Cement Concrete
影响混凝土弹性模量的因素
在匀质材料里，弹性模量和密度直接相关； 而多相材料，例如混凝土中，主要组分所占 体积及其密度和弹性模量，以及过渡区的特 性决定弹性性质。
混凝土的强度——混凝土的强度越高，弹性 模量越大，当混凝土的强度等级由C10增加 到 C60 时 ， 其 弹 性 模 量 大 致 由 1.75×104MPa增加到3.60× 104MPa。
Cement Concrete
骨料的含量与弹性模量——骨料的含量 越多，弹性模量越大，混凝土的弹性模 量越高。
养护条件等——混凝土的水灰比较小， 养护较好及龄期较长时，混凝土的弹性 模量就较大。
Cement Concrete
短期荷载作用下的变形
破坏特征 共分为四个阶段。 第一阶段，荷载与变形是直线关系，直至
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)×105mm/mm，即每m收缩0.15～0.20mm。
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
Cement Concrete
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，
Cement Concrete
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
Cement Concrete
三峡大坝混凝土的“外衣”
Cement Concrete
大体积混凝土的内部降温管
Cement Concrete