混凝土的变形性能
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
合适的配混筋我凝选国土规择，定叫结大适低构体当热断积选水面混用泥最凝较或小粗加土尺骨掺。料合寸料超过1m 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
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）
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
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。
（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
❖ （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）
➢ 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
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；
(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(%)
土。
外部保温保湿
三峡大坝泄洪段－发电段 大体积混凝土
Hale Waihona Puke Baidu
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）
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。
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
✓ 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。
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
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。
合适的配混筋我凝选国土规择，定叫结大适低构体当热断积选水面混用泥最凝较或小粗加土尺骨掺。料合寸料超过1m 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
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）
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
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。
（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
❖ （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）
➢ 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
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；
(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(%)
土。
外部保温保湿
三峡大坝泄洪段－发电段 大体积混凝土
Hale Waihona Puke Baidu
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）
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。
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
✓ 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。
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