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混凝土结构荷载、施工、温度等八种裂缝是如何产生的？控制措施有哪些？.pdf

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2、混凝土裂缝产生原因

4、混凝土裂缝控制措施

[山东]炼油厂桩基础施工组织设计（cfg桩）中国建筑一局（集团）有限公司 CHINA CONSTRUCTION FIRST GROUP CORPORATION LIMITED

1.1背景简介一 混凝土裂缝产生的影响

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1.2背景简介一 混凝土材料基础知识

1、混凝土材料的特点： 混凝土是多种相态（固、液、气）、多种物质构成的 复合材料。 》固相：由粗骨料（碎石、砾石或人工轻骨料）、细骨料 （砂）以及水泥水化后的水泥石组成。 》液相：拌合用水以及各种液态添加剂（视需要添加）。 》气相：存在于粗骨料、细骨料、水泥石的间隙中以及多余 的水分蒸发之后形成的孔隙中，其主要成分是正常环境空 气中的氧和二氧化碳。 同时，由于搅拌、运输、泵送、振捣等引起混凝土拌合物 的离析、泌水现象，混凝土中各种相态、各种物质的分布是 不均*的，这种复合型材料的特点决定了混凝土内部是不* *的，因此，混凝土结构自浇筑成形后，内部就存在裂缝， 即微裂缝。

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在混凝土凝结出气或硬化过程中，混凝土在不受力情况下出现体 积缩小现象，即收缩。从而引起约束内应力，在混凝土内部形成裂缩 》胶凝收缩（自收缩）：水泥浆胶体结晶固化成水泥石过程，混凝 土体积大幅减少，形成混凝土内部裂隙，细小不*通，呈弥散状 态分布在骨料周边。 》干燥收缩：本质是水泥石的收缩。除水化作用消耗掉的水，其余 部分水在长期干燥环境中逐步逸出挥发。失水造成的空隙以及毛 细孔内水的表面张力，均造成了混凝土的体积收缩。干燥收缩多 发生在结构表面，也是混凝土形成表面裂缝的原因之一。 A在 碳化收缩：CO2+Ca（OH)2=CaCO3↓+H2O碳化过程长期、持* 地由混凝土表面向内发展，同时伴随体积收缩。一般发生在年代 较长、暴露于潮湿环境中的混凝土结构。 R 总结：自收缩和干燥收缩在混凝土中普遍存在，对结构影响较大 是工程界研究的重点

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水泥品种：一般来说影响大小顺序为：矿渣水泥>普通硅酸盐水泥>早期水泥>粉煤灰水泥（但这并不绝对，还 与活性掺合料的种类、掺量、混凝土水灰比有关）。 1 水胶比、水泥用量、含水量：单位体积混凝土的水泥用量相同时，水灰比越大，收缩越大；单位体积混凝土的含 水量越大，收缩越大；水用量不变时，单位体积水泥用量越大，收缩越大。（目前项目一般水胶比控制在0.4左 右) 骨料：骨料基本不会发生收缩变形，故可约束水泥石的收缩变形，从而减小收缩。相同强度的混凝土，骨料的用 量越多，收缩越小；骨料的弹性模量越大，收缩越小；粗骨料的效应比细骨料显著。 M： 养护期：湿养护相对于自然养护能显著减小混凝土收缩，延长养护时间也能有效地延缓收缩变形的发展。（以自 然养护7d为标准，自然养护3d收缩增加9%，自然养护14d收缩减少14% 环境状态：以环境湿度W=50%为标准，当相对湿度为25%时，混凝土收缩约增加25%；当相对湿度为80%时， 混凝土收缩约减少30%；风速越大，混凝土表面水分散失加速，收缩变形大；温度高，有利于水泥水化和水分蒸 发，收缩增大，低温下收缩趋于稳定。 构件尺寸：水分迁移的阻力受迁移路径控制，在其他条件一致时，失水速率取决于构件的尺寸，混凝土的收缩随 构件体表比的增大而减小

4、混凝土的内应力： 混凝土在固化过程中发生体积减小而收缩。无论何析 类型的收缩，都只限在胶凝固化后的水泥石中发生。而 石子和砂等骨料，体积是稳定不变的。因此，这种收缩 就会使骨料收到围箍压力，而骨料之间的水泥石变形收 到约束，则会产生拉力。 这种拉、压应力，在混凝土内部保持了一种自平衡 的状态。一旦混凝土收到外界作用。其内部应力平衡收 到破坏，则沿受拉的方向就极有可能产生裂缝。因此， 混凝土内部积聚的潜在拉应力，是导致裂缝的内部条件

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3.4.5结构构件应根据结构类型和本规范第3.5.2条规定的环 境类别，按表3.4.5的规定选用不同的裂缝控制等级及最大裂缝 宽度限值wm。

表3.4.5 结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度的限值（mm

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3.5.2混凝土结构暴露的环境类别应按表3.5.2的要求划分。

表3.5.2混凝土结构的环境类别

裂缝的计算：《混凝土结构设计规范》GB50010： 7.1.2在矩形、T形、倒T形和I形截面的钢筋混凝土受拉、 受弯和偏心受压构件及预应力混凝土轴心受拉和受弯构件中，按 荷载标准组合或准永久组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度 可按下列公式计算：

非预应力采用荷载准永久值；预应力采用荷载标准值 与配筋有关，体现的是配筋率；配筋率越大，裂缝越小 与保护层厚度有关Cs，保护层厚度越大，裂缝宽度越大

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1.3背景简介一 裂缝允许宽度

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2.1混凝土裂缝产生的原因一一荷载作用引发裂缝

2.1混凝土裂缝产生的原因一一荷载作用引发裂缝

荷载裂缝亦成为受力裂缝，其宽度随荷载加大而增 宽，成为结构构件破坏前的征兆。 ●轴心受拉构件：由于全截面受拉，因而出现横向的 贯穿全截面的裂缝。如图（a） ●偏心受拉构件：如图（b） ●偏心受压构件：如图（C） ? ）简支受弯构件：如图（d） 受扭构件：在其表面出现**的斜裂缝，形成空间 螺旋状裂缝。如图（e）

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2.1混凝土裂缝产生的原因一一荷载作用引发裂缝

2、荷载裂缝发展过程 ●受力之初：弹性状态；弥散状裂缝。如图（a） ·荷载逐渐增大：已存在裂缝逐渐发展、延伸。如图 (b) ●荷载继*增加：这些微小裂缝将会互相衔接、交叉 *贯起来，将水泥石在垂直于主拉应力方向上切割 破碎，成为不**的块体。失去弹性，呈非线性的 受力状态。如图（C） ●荷载继*加大：应力不断增加，这些内部微小裂缝 将沿主压应力方向继*延伸、变宽，最后发展到构 件表面。如图（d）

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2.2混凝土裂缝产生的原因一—非荷载作用引发裂缝

1、混凝土自身特性引发裂缝 ●混凝土的收缩： 水泥胶体结晶、凝固为水泥石过程中，不可避免的会 发生体积收缩。 由工程实践可知，造成收缩量大幅度增加的原因是为 满足泵送、免振等新的工艺要求，对混凝土的原材料及配合 比做了很大的调整：粗骨料比例减小，粒径也大幅减小；细 骨料（砂）、粉剂（水泥、矿粉等）的含量大大增加：为了 达到使用效果大量使用掺合料、外加剂等。组成成分的变化 造成了混凝土体积稳定性变化，因此，收缩量也随之增加 ●混凝土的脆性： 混凝土是一种脆性材料，除抗拉强度很低以外，承受 拉应变的能力同样很差，很小的强迫受拉变形即可造成其断 裂。

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2.2混凝土裂缝产生的原因一—非荷载作用引发裂缝

温差引起的约束应力：由于阳光暴晒、暴雨冲淋或 季节性温差引起的裂缝（多见于屋盖、山墙等环境 温度变化剧烈的部位）：由于水泥水化热的原因 收到约束的墙体和断面大的构件发生开裂（多见于 大体积混凝土）

由于地基不均匀沉降、地震作用及其他外界作用 往往以非荷载的形式造成混凝土结构的强迫位移

与混凝土成形早期出现收缩裂缝不同，有些裂缝是 在环境长期作用下形成的，比如：混凝土碳化、严寒 地区混凝土内部水分结冰后冻胀、攀爬植物、水生植 物的长期作用等

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图4 地基两端沉降较大造成 的倒八字形沉降裂缝

2.2混凝土裂缝产生的原因一一非荷载作用引发裂缝

3、设计和施工缺陷引发裂缝： ●设计： 结构体型设计不合理（例如大体量结构之间的细弱瓶颈部 位），或者构造做法失当（例如凹槽、内角曲率半径过小而容 易引起应力集中等），都可能使结构刚度突变、体型比例失调 或应力集中，从而引发裂缝。 ●施工： 混凝土结构体量庞大，不得不分期、分段浇筑成型，这就 不可避免的形成不同龄期混凝土的接槎。尽管可以采取各种措 施减小混凝土接槎的影响，但该处混凝土在施工期间所造成的 不**，终究是可能引发裂缝的薄弱环节

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图3.3.42细腰平面示意图

WST 508-2016 医院医用织物洗涤消毒技术规范.pdf2.3混凝土裂缝产生的原因一

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1、原材料及配合比： 混凝土材料本身的性能对于控制裂缝起决定性作用。 ●胶凝材料： 水泥用量越多，水泥浆的量相对越大，收缩量也越大，容易开裂 水泥强度等级越高，水泥细度越小，比表面积越大，则水化热越多，收缩约大，越容易开裂 水泥活性越强，其水化热越大，冷凝过程中收缩加大，容易开裂；活性较小，低水化热的矿渣水泥、粉煤灰水泥等收缩 较小，对防止开裂有利 水胶比越大，含水量大，收缩越大，越容易开裂。 ·骨料： 粗骨料粒径越小，骨架的体积稳定性越差，混凝土收缩越大，越容易开裂 砂岩较软，做粗骨料时收缩较大，容易开裂 细骨料（砂）含量越高，体积稳定性越差，收缩较大，容易开裂 粗、细骨料中含泥量越大，收缩越大且抗拉强度降低，容易开裂。 ●掺合料和外加剂 适当掺入掺合料（粉煤灰等）可以提高体积稳定性，减少收缩，遏制裂缝出现 外加剂（包括减水剂、膨胀剂等）选择失误、掺量不当，或养护不良，会加大收缩，引起混凝土开裂。

2.3混凝土裂缝产生的原因一一

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·混凝土结构体型复杂、怪异，抗力和刚度分布不均匀（如不规则的结构布置），往往会在薄弱处引起局部裂缝 ·设计考虑不周，遭受非设计工况而引起意外内力或应力状态，从而导致裂缝。 + 配筋方式不当，细而密的钢筋可较好的控制裂缝，少而粗的配筋方式往往无法有效控制裂缝而开裂。 ·局部区域配筋不足，混凝土无法承担由于承载受力或各种间接作用引起的拉力而开裂。 ·混凝土结构设缝不当，体量、尺度过大，约束应变积累过多而无法释放，就会在相对薄弱处引起裂缝。《高规》3.4.13 ·在混凝土结构受力的敏感部位（如回角处等）未做妥善的构造处理，导致应力集中而引发局部裂缝。 ·混凝土保护层厚度处理不当，引起钢筋锈蚀以及相应的锈胀裂缝。 ·设计时环境类别选择不当，不满足耐久性要求，长久使用以后发生耐久性裂缝。【裂缝控制限值】