试述混凝土结构抗裂性设计

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大体积混凝土结构抗裂设计和评价

大体积混凝土结构抗裂设计和评价

大体积混凝土结构抗裂设计和评价发表时间:2018-11-17T18:37:58.317Z 来源:《建筑模拟》2018年第24期作者:刘昌明[导读] 城市的飞速发展让大体积混凝土结构在建设中运用的越来越普遍,然而其存在的裂缝问题也是人们关注的话题。

刘昌明中国电建集团核电工程有限公司摘要:城市的飞速发展让大体积混凝土结构在建设中运用的越来越普遍,然而其存在的裂缝问题也是人们关注的话题。

在实际工程施工中为了避免混凝土裂缝的产生,大多采取设置后浇带、伸缩缝和“跳仓法”,必要时预埋冷却管的措施,对于大体积混凝土本身的性能往往不够重视。

在大体积混凝土抗裂性能评价方面,抗裂指标大多数是根据混凝土不同的用途提出来的,考虑的侧重点各有不同。

因此合理的抗裂评价指标、切实有效的抗裂评判方法在大体积混凝土设计和应用中尤为重要。

关键词:大体积混凝土,绝热温升,抗裂评价,抗裂安全度1.混凝土工程相关概念辨析1.1大体积混凝土定义随着时代的进步、人们对生活要求的提高,建筑行业发展趋于大规模化,城市建设对大体积混凝土结构工程的需求越来越大,其更是在高层建筑、桥梁、地铁、水工中得到广泛应用。

混凝土材料的缺点在于抗拉强度低、延伸率微小、易产生收缩,破坏形式为脆性破坏,在使用过程中存在不同程度的裂缝问题。

裂缝的存在必然会造成混凝土的透水渗漏;常见的混凝土耐久性病害如:硫酸盐侵蚀破坏、氯盐侵蚀造成的钢筋锈蚀等都是由于腐蚀离子渗入混凝土内造成的,这些裂缝给腐蚀离子进入混凝土内部提供了通道,从而加强了对混凝土结构的腐蚀,缩短了混凝土的使用寿命危及建筑物的使用寿命。

因此,如何去控制混凝土裂缝产生是整个行业一直关注的重要课题。

大体积混凝土的定义没有统一的规定,但都是从尺寸、水化热及控制措施角度给出的。

美国混凝土协会(ACI)对大体积混凝土的规定:任何就地浇筑的混凝土,其尺寸之大,必须要求采取措施解决水化热问题以及随之引起的大体积变形问题,以最大限度减少开裂。

混凝土抗裂性能测试方法及标准

混凝土抗裂性能测试方法及标准

混凝土抗裂性能测试方法及标准混凝土抗裂性能测试方法及标准混凝土是一种常见的建筑材料,具有较高的强度和耐久性。

但在实际使用中,由于外界环境和荷载的影响,混凝土很容易出现裂缝,从而降低整体的强度和耐久性。

因此,混凝土抗裂性能测试方法及标准的研究和制定对于确保建筑物的安全性和可靠性具有重要意义。

一、混凝土抗裂性能的定义混凝土抗裂性能是指混凝土在受到荷载作用时,能够抵抗裂缝产生和扩展的能力。

混凝土的抗裂性能受到多种因素的影响,如混凝土的配合比、水灰比、粗细骨料比例、养护方式等。

二、混凝土抗裂性能测试方法1. 拉伸试验法拉伸试验法是一种常用的混凝土抗裂性能测试方法。

该方法需要将混凝土试样置于拉伸试验机中,施加拉力,观察混凝土的拉伸情况,测定混凝土的极限拉伸强度和极限伸长率。

2. 压缩试验法压缩试验法是一种较为简单的混凝土抗裂性能测试方法。

该方法需要将混凝土试样置于压缩试验机中,施加压力,观察混凝土的变形情况,测定混凝土的极限压缩强度和极限压缩应变。

3. 弯曲试验法弯曲试验法是一种较为复杂的混凝土抗裂性能测试方法。

该方法需要将混凝土试样置于弯曲试验机中,施加弯曲力,观察混凝土的变形情况,测定混凝土的极限弯曲强度和极限弯曲应变。

4. 振动试验法振动试验法是一种新兴的混凝土抗裂性能测试方法。

该方法需要将混凝土试样置于振动试验机中,通过振动作用,观察混凝土的变形情况,测定混凝土的动态力学特性和抗裂性能。

三、混凝土抗裂性能测试标准1. GB/T 50081-2002《混凝土结构设计规范》该标准是我国混凝土结构设计的基本规范,其中包括混凝土抗裂性能测试的要求和方法,为混凝土结构设计提供了基本的依据。

2. GB/T 50082-2009《混凝土结构施工质量检验规范》该标准是我国混凝土结构施工质量检验的基本规范,其中包括混凝土抗裂性能测试的要求和方法,为混凝土结构施工提供了基本的检验标准。

3. ASTM C1609-12《Standard Test Method for Flexural Performance of Fiber-Reinforced Concrete (Using Beam With Third-Point Loading)》该标准是美国混凝土抗裂性能测试的标准之一,适用于弯曲试验法测试纤维增强混凝土的抗裂性能。

混凝土的抗裂性标准

混凝土的抗裂性标准

混凝土的抗裂性标准一、前言混凝土在建筑工程中广泛应用,其抗裂性是保证工程质量的重要指标之一。

本文将从混凝土抗裂性的概念、影响因素、评价指标、试验方法和标准规范等方面进行详细介绍,旨在为相关从业人员提供参考。

二、混凝土抗裂性的概念混凝土抗裂性是指混凝土在受到外力作用下,能够承受一定的拉应力而不产生裂缝或裂缝的宽度不超过规定值的能力。

混凝土抗裂性的好坏直接影响到混凝土结构的安全性、耐久性和美观性。

三、混凝土抗裂性的影响因素1.混凝土配合比:混凝土配合比是指混凝土中水泥、砂子、骨料、水的比例关系。

合理的配合比可以提高混凝土的抗裂性。

2.混凝土强度:混凝土强度是指混凝土在规定试验条件下的抗压强度。

强度越高,抗裂性越好。

3.钢筋配筋率:钢筋配筋率是指钢筋截面积与混凝土截面积之比。

适当增加钢筋配筋率可以提高混凝土的抗裂性。

4.养护条件:养护条件对混凝土的抗裂性影响很大,养护不当会导致混凝土表面龟裂。

5.温度:在低温环境下,混凝土的抗裂性会降低。

四、混凝土抗裂性的评价指标1.裂缝宽度:裂缝宽度是评价混凝土抗裂性的主要指标之一。

根据不同的要求,规定了不同的裂缝宽度标准。

例如GB/T50081-2002《混凝土结构设计规范》规定了混凝土结构允许的最大裂缝宽度为0.3毫米。

2.裂缝长度:裂缝长度也是评价混凝土抗裂性的重要指标之一。

裂缝长度越长,说明混凝土抗裂性越差。

3.裂缝数量:裂缝数量是评价混凝土抗裂性的又一重要指标。

裂缝数量越多,说明混凝土抗裂性越差。

五、混凝土抗裂性的试验方法1.受拉试验:受拉试验是评价混凝土抗裂性的一种常用试验方法。

根据不同的要求,可以采用不同的试验方法,例如GB/T50081-2002《混凝土结构设计规范》规定了使用拉伸试验机进行试验。

2.振动试验:振动试验是评价混凝土抗裂性的一种新型试验方法,通过振动的方式,模拟混凝土在受到外力作用下的变形情况,可以更真实地反映混凝土抗裂性的情况。

六、混凝土抗裂性的标准规范1.《混凝土结构设计规范》(GB/T50081-2002):该标准规定了混凝土结构的设计、施工和验收等方面的要求,其中包括混凝土抗裂性的要求。

混凝土结构设计原理思考题答案

混凝土结构设计原理思考题答案

混凝土结构设计原理部分思考题答案第一章钢筋混凝土的力学性能思考题1、钢筋冷加工的目的是什么?冷加工的方法有哪几种?各种方法对强度有何影响?答:冷加工的目的是提高钢筋的强度,减少钢筋用量。

冷加工的方法有冷拉、冷拔、冷弯、冷轧等。

这几种方法对钢筋的强度都有一定的提高,2、试述钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求?答:钢筋混凝土结构中钢筋应具备:(1)有适当的强度;(2)与混凝土粘结良好;(3)可焊性好;(4)有足够的塑性。

4、除凝土立方体抗压强度外,为什么还有轴心抗压强度?答:立方体抗压强度采用立方体受压试件,而混凝土构件的实际长度一般远大于截面尺寸,因此采用棱柱体试件的轴心抗压强度能更好地反映实际状态。

所以除立方体抗压强度外,还有轴心抗压强度。

5、混凝土的抗拉强度是如何测试的?答:混凝土的抗拉强度一般是通过轴心抗拉试验、劈裂试验和弯折试验来测定的。

由于轴心拉伸试验和弯折试验与实际情况存在较大偏差,目前国内外多采用立方体或圆柱体的劈裂试验来测定。

6、什么叫混凝土徐变?线形徐变和非线形徐变?混凝土的收缩和徐变有什么本质区别?答:混凝土在长期荷载作用下,应力不变,变形也会随时间增长,这种现象称为混凝土的徐变。

当持续应力σC ≤0.5f C 时,徐变大小与持续应力大小呈线性关系,这种徐变称为线性徐变。

当持续应力σC >0.5f C时,徐变与持续应力不再呈线性关系,这种徐变称为非线性徐变。

混凝土的收缩是一种非受力变形,它与徐变的本质区别是收缩时混凝土不受力,而徐变是受力变形。

10、如何避免混凝土构件产生收缩裂缝?答:可以通过限制水灰比和水泥浆用量,加强捣振和养护,配置适量的构造钢筋和设置变形缝等来避免混凝土构件产生收缩裂缝。

对于细长构件和薄壁构件,要尤其注意其收缩。

第二章混凝土结构基本计算原则思考题1.什么是结构可靠性?什么是结构可靠度?答:结构在规定的设计基准使用期内和规定的条件下(正常设计、正常施工、正常使用和维护),完成预定功能的能力,称为结构可靠性。

第9章 钢筋混凝土构件的变形、裂缝及混凝土结构的耐久性习题答案

第9章 钢筋混凝土构件的变形、裂缝及混凝土结构的耐久性习题答案

第9章 钢筋混凝土构件的变形和裂缝9.1选择题1.下面的关于受弯构件截面弯曲刚度的说明错误的是( D )。

A . 截面弯曲刚度随着荷载增大而减小;B . 截面弯曲刚度随着时间的增加而减小;C . 截面弯曲刚度随着变形的增加而减小;D . 截面弯曲刚度不变;2.钢筋混凝土构件变形和裂缝验算中关于荷载、材料强度取值说法正确的是(B )。

A . 荷载、材料强度都取设计值;B . 荷载、材料强度都取标准值;C . 荷载取设计值,材料强度都取标准值;D . 荷载取标准值,材料强度都取设计值;3.钢筋混凝土受弯构件挠度计算公式正确的是( D )。

A .sk B l M S f 2=;B .B l M S f k 2=;C .sq B l M S f 2=;D .B l M S f q 2=;4.下面关于短期刚度的影响因素说法错误的是( B )。

A .ρ增加,sB 略有增加;B .提高混凝土强度等级对于提高s B 的作用不大;C .截面高度对于提高s B 的作用的作用最大;D .截面配筋率如果满足承载力要求,基本上也可以满足变形的限值;5.《混凝土结构设计规范》定义的裂缝宽度是指:( B )。

A . 受拉钢筋重心水平处构件底面上混凝土的裂缝宽度;B . 受拉钢筋重心水平处构件侧表面上混凝土的裂缝宽度;C . 构件底面上混凝土的裂缝宽度;D . 构件侧表面上混凝土的裂缝宽度;6.减少钢筋混凝土受弯构件的裂缝宽度,首先应考虑的措施是( A )。

A . 采用直径较细的钢筋;B . 增加钢筋的面积;C . 增加截面尺寸;D.提高混凝土强度等级;7.混凝土构件的平均裂缝间距与下列哪个因素无关( A )。

A.混凝土强度等级;B.混凝土保护层厚度;C.纵向受拉钢筋直径;D.纵向钢筋配筋率;8.提高受弯构件截面刚度最有效的措施是( D )。

A.提高混凝土强度等级;B.增加钢筋的面积;C.改变截面形状;D.增加截面高度;9.关于受弯构件裂缝发展的说法正确的是( C )。

混凝土抗裂设计规范

混凝土抗裂设计规范

混凝土抗裂设计规范一、前言混凝土结构在工程中应用广泛,抗裂性能是混凝土结构设计中非常重要的一项技术指标。

混凝土结构在使用过程中,由于外部荷载和温度变化等因素会产生裂缝,因此,合理的抗裂设计方案可以有效地保证混凝土结构的安全性和耐久性。

本文根据国家有关标准和规范,对混凝土抗裂设计进行详细的规范说明。

二、设计依据1.《建筑结构荷载规范》GB 50009-20122.《混凝土结构设计规范》GB 50010-20103.《钢筋混凝土结构设计规范》GB 50010-20104.《混凝土结构设计标准》JGJ 85-2011三、抗裂设计基本原理混凝土结构在设计时应当考虑以下因素:1.混凝土的抗裂性能;2.钢筋的抗拉强度;3.外部荷载和温度变化等因素对结构的影响。

混凝土的抗裂性能是设计混凝土结构的重要指标之一。

混凝土的抗裂性能主要受以下因素影响:1.混凝土的强度;2.混凝土的工作性能;3.混凝土的配合比;4.混凝土的制作和养护。

在混凝土结构的设计中,应根据结构的不同部位、受力情况和使用要求,合理选择混凝土的抗裂措施,保证结构的安全性和耐久性。

四、混凝土抗裂设计规范1.混凝土的抗裂措施(1)控制混凝土的伸缩变形,采用合理的配合比和制作工艺,控制混凝土的收缩率和膨胀率,保证混凝土的工作性能和稳定性。

(2)采用抗裂型混凝土,通过控制混凝土的含水量和配合比,增加混凝土内部的骨料密度和强度,提高混凝土的抗裂性能。

(3)增加混凝土的钢筋配筋率,通过增加钢筋的数量和布置方式,增强混凝土的抗裂能力。

(4)采用预应力混凝土,通过预应力钢筋的预压作用,控制混凝土的收缩率和膨胀率,提高混凝土的抗裂性能。

2.混凝土抗裂设计参数(1)混凝土强度等级:应根据结构的使用要求和受力情况,合理选择混凝土的强度等级,保证结构的安全性和耐久性。

(2)混凝土工作性能:应根据混凝土的使用要求和受力情况,选择合适的混凝土工作性能,保证混凝土的稳定性和抗裂性能。

混凝土结构裂缝设计要求

混凝土结构裂缝设计要求混凝土结构裂缝设计要求主要是为了确保混凝土结构在使用寿命内能够满足安全性和使用性能的要求。

混凝土结构中的裂缝是常见的缺陷,裂缝的产生主要是因为混凝土的收缩和温度变化。

裂缝的存在对结构的强度和稳定性都会造成影响,因此,在混凝土结构的设计中,需要考虑裂缝的控制和防止。

1.控制裂缝的宽度:混凝土结构中的裂缝宽度对结构的安全性和使用寿命有重要影响。

通常,裂缝的宽度应控制在一定范围内,以保证结构的稳定性和耐久性。

裂缝宽度的控制通常采用两种方式,一是通过控制混凝土的收缩和膨胀形变,二是通过使用合适的裂缝宽度控制剂。

2.控制裂缝的分布:混凝土结构中的裂缝分布需要合理控制,以确保裂缝的集中分布,避免出现长裂缝和大面积裂缝。

裂缝的分布控制通常通过合理安排结构中的梁柱布置、做好疏解缝和合理设置伸缩缝等方式来实现。

3.考虑温度变化引起的裂缝:温度变化是裂缝产生的主要原因之一、在混凝土结构设计中,需要合理考虑结构在温度变化下的热膨胀和收缩特性,采取一定的措施来减小温度变化引起的裂缝,例如设置温度伸缩缝、使用合适的温度控制剂等。

4.考虑混凝土收缩引起的裂缝:混凝土的收缩变形是裂缝产生的另一个主要原因。

为了减小收缩引起的裂缝,可以采取措施控制混凝土的收缩变形。

例如,可以在混凝土中添加适量的缩短剂和控制剂,以减小混凝土的收缩变形。

5.考虑荷载引起的裂缝:荷载是导致结构产生应力和变形的主要原因,也会引起混凝土的开裂。

为了减小荷载引起的裂缝,需要合理设计结构的强度和刚度,增加结构的抗弯和抗剪强度,保证结构在正常荷载下不会产生过大的应力和变形。

综上所述,混凝土结构裂缝设计的要求主要包括控制裂缝宽度和分布、考虑温度和收缩引起的裂缝、以及考虑荷载引起的裂缝。

通过合理的设计和施工措施,可以有效地减少裂缝的产生和发展,提高混凝土结构的使用寿命和安全性。

混凝土抗裂性能标准要求

混凝土抗裂性能标准要求一、引言混凝土作为建筑材料之一,在建筑领域中应用广泛。

在使用过程中,混凝土的抗裂性能是一个非常重要的指标。

针对混凝土抗裂性能的标准要求,可以保证建筑物的结构安全和使用寿命,减少事故发生的风险,提高建筑质量和可靠性。

二、混凝土抗裂性能的定义混凝土抗裂性能是指混凝土在受到外力作用下,不会出现裂缝或者裂缝的数量和宽度控制在一定范围内的能力。

混凝土抗裂性能是很多建筑结构的重要性能指标,如钢筋混凝土梁、板、柱等。

三、混凝土抗裂性能的标准要求1.应满足国家和地方标准规定的要求混凝土抗裂性能应满足国家和地方标准规定的要求。

例如《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)中要求,混凝土在受到负荷时应满足一定的变形控制要求,以保证结构的安全性和耐久性。

同时,还要求混凝土在受到负荷时应具有一定的韧性,以降低结构的应力集中度,增加结构的破坏韧性,提高结构的抗震性能。

2.要满足设计要求混凝土抗裂性能还应满足设计要求。

在混凝土结构设计中,需要根据结构的使用环境、受力情况等因素,制定混凝土抗裂性能的设计要求。

例如,建筑物的使用环境很恶劣,混凝土应具有较高的抗裂性能,以保证建筑物的安全性和使用寿命。

3.要满足施工要求混凝土抗裂性能还应满足施工要求。

在混凝土施工过程中,需要严格控制混凝土的配合比、搅拌时间、施工温度等因素,以保证混凝土的质量和性能。

同时,还需要采取合适的施工工艺和措施,如加强混凝土的养护、控制混凝土表面的温度等,以保证混凝土的抗裂性能。

4.要满足检验要求混凝土抗裂性能还应满足检验要求。

在混凝土的生产和使用过程中,需要进行混凝土抗裂性能的检验,以验证混凝土的质量和性能是否符合设计要求和标准规定。

例如,可以通过对混凝土试块的拉伸试验、裂缝宽度测试等方法进行混凝土抗裂性能的检验。

四、混凝土抗裂性能的评价指标1.抗裂强度抗裂强度是指混凝土在受到负荷时,能够承受的最大应力。

抗裂强度是评价混凝土抗裂性能的重要指标之一。

混凝土结构设计裂缝产生的原因及抗裂措施

混凝土结构设计裂缝产生的原因及抗裂措施摘要:混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题,混凝土裂缝产生的原因也很多,在结构设计过程中就需要根据不同的结构形式和不同的结构构件预判可能出现的裂缝,再根据不同的可能出现的裂缝采取相应的预防措施。

随着社会的发展与进步,重视混凝土结构设计具有重要的意义。

本文主要简单介绍混凝土结构设计中裂缝产生的原因及抗裂措施。

关键词:混凝土结构设计;抗裂设计;抗裂措施1 混凝土结构设计裂缝产生的原因1.1 设计因素由于借用地质报告造成差错,地基钻探勘测不准,业余设计者错误设计。

图纸采用梁板平法,表达较简单,施工单位若识图水平较差,理解错误。

1.2 环境因素混凝土具有热胀冷缩的性质,当环境温度发生变化,或水泥水化热使混凝土温度发生变化时,钢筋混凝土结构就产生温度变形。

而建筑物中的结构构件在温度变形和约束的共同作用下,产生温度应力,当这种应力超过混凝土的抗裂强度时,就产生温度裂缝。

如:自防水屋面板上的裂缝、大体积混凝土的裂缝。

温度裂缝的特征:裂缝的宽度大小不一,但每一条裂缝宽度变化不大,裂缝宽度随着温度变化而变化。

一般会出现表面的、较深的或贯穿性裂缝。

其中表层裂缝的方向一般无规律性;较深的或贯穿裂缝走向,往往与主筋方向平行或接近平行。

普通钢筋混凝土的裂缝不一定都是质量问题,只要裂缝宽度符合规范规定,都属正常情况。

但对宽度超过规范规定,或降低构件的承载能力,或有失稳破坏可能,或影响耐久性等方面的裂缝等都应认真分析,慎重处理。

1.3 施工方面施工工艺不当是造成钢筋混凝土开裂的另一个主要原因。

由于施工原因造成裂缝出现的因素很多,主要有:水泥、砂、石等质量不好是引起裂缝较常见的因素。

若工程上用了这些不合格的材料就会导致质量事故,所以说只有把好材料的质量关,工程质量才会在根本上得到保证。

混凝土是一种人造混合材料,其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。

因此混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能是裂缝产生的直接或间接原因。

混凝土抗裂性试验方法

混凝土抗裂性试验方法混凝土是一种常用的建筑材料,它具有强度高、耐久性好等特点,但在使用过程中,由于各种原因,常会出现裂纹的情况。

为了保证混凝土结构的安全性和使用寿命,需要对其抗裂性进行评估。

以下是常见的混凝土抗裂性试验方法。

一、抗裂性试验的目的二、试验设备和试验材料1.试验设备:拉力试验机、压痕机等。

2.试验材料:混凝土试块、试验钢筋等。

三、抗裂性试验的方法1.受拉试验:将混凝土试块放置在拉力试验机上,通过增大拉力的方式,使试块受到拉力的作用,观察混凝土试块是否会发生裂纹,并记录试块破坏时的拉力值。

2.压痕试验:使用压痕机对混凝土进行压力测试,观察混凝土表面是否会出现裂纹,并记录压痕深度和载荷数值。

3.钢筋拉力试验:使用拉力试验机对试验钢筋进行拉力测试,观察钢筋表面是否会出现裂纹,并记录破坏时的拉力值。

四、抗裂性试验的注意事项1.试验过程中要注意安全,操作人员需佩戴好安全帽、手套等防护用品。

2.试验前要检查试验设备的运行状态,确保设备正常。

3.试验材料的选择应符合相关标准,试块制备要规范,确保试验的准确性和可靠性。

4.试验过程中要严格按照试验方法执行,不得随意调整试验参数。

5.在试验过程中要及时记录试验数据,并及时处理试验结果。

五、抗裂性试验的数据分析和结果判定1.根据试验数据,计算试验块或试验钢筋的抗拉强度和抗拉模量。

2.根据试验结果,判断混凝土是否具有良好的抗裂性能。

一般来说,抗拉强度和抗拉模量越高,混凝土的抗裂性能就越好。

3.根据试验结果,可以对混凝土的使用和设计提出建议,例如增加混凝土配筋量、使用添加剂等。

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试述混凝土结构抗裂性设计
发表时间:2019-11-06T11:26:59.533Z 来源:《建筑学研究前沿》2019年16期作者:李振国
[导读] 随着经济的发展和社会的进步,混凝土结构的建筑工程越来越复杂和多样性,建筑物的质量和使用性能在很大程度上受混凝土裂缝的影响,因此,对混凝土裂缝的原因进行分析,针对性的提出应对改进措施,对于加强混凝土结构抗裂性的设计以及对提升建筑工程质量具有重要影响。

河北九易庄宸工程设计有限公司河北石家庄 050031
摘要:随着经济的发展和社会的进步,混凝土结构的建筑工程越来越复杂和多样性,建筑物的质量和使用性能在很大程度上受混凝土裂缝的影响,因此,对混凝土裂缝的原因进行分析,针对性的提出应对改进措施,对于加强混凝土结构抗裂性的设计以及对提升建筑工程质量具有重要影响。

本文简单的介绍了混凝土结构抗裂设计。

关键词:混凝土;结构;设计;抗裂;措施
引言:
混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题,它是长期困扰着建筑工程技术人员的技术难题。

关于混凝土强度的微观研究以及大量工程实践所提供的经验都说明:结构物的裂缝是不可避免的,裂缝是一种人们应该接受的材料特征。

混凝土裂缝产生的原因很多,基本上裂缝的发生与混凝土原材料、设计、施工的环境条件和施工工艺、结构的使用和维护等密切相关。

结构设计是首位,不仅要保证设计的结构具有足够的强度和安全储备,而且要针对不同的结构应采取相应的抗裂措施。

一、混凝土抗裂性能评估原理
混凝土的非荷载变形开裂,与长期干燥收缩变形密切相关,因此混凝土的抗干缩开裂性能需要长期的观察和测试,无法获得即时结果以满足实际应用的要求。

但混凝土早期塑性收缩裂缝与后期混凝土干缩裂缝的产生及其抗拉强度密切相关。

许多研究者认为,混凝土结构非荷载变形裂缝的产生在相当程度上由早期的微缺陷导致。

混凝土是典型的非均质材料,本身就存在大量的微缺陷,而由于施工养护不当,早期塑性裂缝的产生将大大增加混凝土中微裂纹的数量,这些微裂纹提高了混凝土内部的应力集中系数,降低了混凝土的抗拉强度。

伴随混凝土后期干燥收缩的发展,这些微裂纹在内外应力的作用下,将不断发展为更大的裂纹,以至最终形成贯通的毛细孔和裂缝,由不可视裂缝发展为可视裂缝。

因此,在一定意义上,混凝土的早期塑性收缩及由此产生的塑性微裂缝决定了混凝土后期裂缝的产生和抗裂能力。

采用加快混凝土失水速度的方法,考察混凝土塑性收缩开裂情况,可以较客观反映混凝土的长期抗裂性能。

同时,试验方法简单易行,试验条件容易稳定,相对评价混凝土长期收缩开裂采用的圆环试验、开裂试验架等方法,测试周期短,也方便对不同混凝土的抗裂性能进行精确评价。

二、工程建筑抗裂设计的安全度
工程建筑抗裂设计的安全度应从工程的重要性,工程的超长规模以及经济条件考虑。

据此,我们可以将工程建筑抗裂设计的安全度要求分为三级:低要求,中等要求,高要求。

由于使用者对工程建筑的要求越来越高,业主应考虑工程出现裂缝后的影响。

做出判断,选定合适的抗裂设计安全度要求。

1.临时建筑或不超长的混凝土工程———低要求。

对这些工程可以按普通棍凝土要求设计,施工,可以用膨胀剂或纤维,如果对防渗有要求时,则需用适当的防水剂或膨胀剂。

2.一般的超长结构物———中等要求。

对这些工程可用膨胀混凝土或用纤维混凝土,适当设置后浇带。

3.对重要的构筑物或特别超长结构物———高要求。

对这类工程可用纤维复合膨胀混凝土,这样可以确保工程结构物的安全,不开裂。

三、结构设计时采用的抗裂措施
1.混凝土原材料的选择。

要控制混凝土的开裂,需要从原材料的选择出发,原材料选择的正确与否,直接影响到混凝土的开裂。

由于混凝土自身的特性,水灰比过大,水泥用量大,外掺剂保水性差,粗骨料少,用水量大,振捣不良,环境气温高,表面失水大(养护不良及吸水砖模)等都能导致蝮性收缩表面开裂。

例如,超长的地下室结构外墙应选用补偿收缩混凝土,即在混凝土中掺入UEA,HEA 等微膨胀剂,以混凝土的膨胀值减去混凝土的最终收缩值的差值不小于混凝土的极限拉伸即可控制裂缝。

普通硅酸盐水泥外掺粉煤灰可有效控制早期和长期收缩开裂。

2.提高结构自身承载力。

在结构设计过程中,有时虽然梁板的承载力和挠度均在规范允许之内,但相对承载力较小,挠度较大,这便容易引起因为挠度偏大而产生的结构裂缝。

这种情况须加大梁截面或板厚、提高结构配筋率以提高结构的强度储备来控制裂缝的产生。

长期来讲,由于混凝土自身随时间的强度劣化和环境对混凝土的风化和侵蚀,混凝土结构的承载力会逐渐降低;由于承载力的降低会引起混凝土的开裂。

因此,混凝土结构设计时,要考虑到混凝土的劣化,混凝土强度必须有一定安全储备,才能保证结构有足够的安全性和耐久性。

3.减小地基的不均匀沉降。

因为建筑物地基的不均匀沉降而引起的结构裂缝的事例不多,位于采空区的建筑物易发生。

此时需加强基础的整体性,以减小地基不均匀沉降对结构的影响,比如独立基础时设置拉梁,或采用筏板基础,或采用箱形基础。

如果地基土本身软硬不均,除采取上述措施外,还可以采取局部换土或加大基础底面积的措施。

柱下独立基础或桩承台,当设置拉梁时,由于各独立基础或桩承台之间的沉降差,会造成拉梁两端的开裂,而且在有些工程中开裂还非常严重。

此时建议在拉梁两端各设一道后浇带,如果地质条件较好可设一道或不设。

4.地下室墙体裂缝的控制。

1)采取“抗裂”的设计原则,控制裂缝发生。

在墙板顶部和腰部设两道暗梁,并适当增设暗柱,以起到“模箍作用”;适当增加墙板钢筋,尤其是水平构造筋的配筋率应适量提高。

2)墙体与大柱连接处截面尺寸应缓慢变化,以避免温差梯度的突变,以防止收缩应力变化产生裂缝。

3)进行砼配合比的试配试拌,采用水化热低、收缩性小、早期强度高的硅酸盐水泥作胶结料,粗骨料级配好,中粗砂含泥量小,掺早强缓凝型泵送剂,严格控制砼水灰比和搅拌时间,为墙体施工提供高质量的砼拌料。

5.设置后浇带。

后浇带是为在现浇钢筋混凝土结构施工过程中,克服由于温度、收缩等而可能产生有害裂缝而设置的临时施工缝。

后浇带通常根据设计要求留设,并保留一段时间(若设计无要求则至少保留45d)后再浇筑,将结构连成整体。

随着社会的发展,超长建筑越来
越多,而且很多因为建筑功能和美观不让设伸缩缝,这便需要结构专业采取措施来解决混凝土的收缩应力和温度应力引起的结构变形和裂缝。

一般做法即是设置后浇带:每隔30~40m 设置一道,在45~60d 后浇筑。

6.楼板双层双向配筋。

超长建筑物、高层建筑的屋面板、不做保温的屋面板,均会产生很大的温度应力,势必会形成温度裂缝。

加厚板厚且受力钢筋双层双向配筋能有效的解决温度应力对裂缝的影响,但钢筋间距不宜过大,一般不大于150mm。

7.必要厚度的保护层。

混凝土结构设计规范中指出,当混凝土保护层厚度较大时,虽然裂缝宽度计算值也较大,但较大的混凝土保护层厚度对防止钢筋锈蚀是有利的。

因此,要有必要厚度的保护层使钢筋与外界隔绝,避免此种情况的发生。

8.施加预应力抗裂。

预应力能提高混凝土承受荷载时的抗拉能力,防止或延迟裂缝的出现,并增加结构的刚度,节省钢材和水泥。

施加预应力可提高构件的抗裂度,改善构件的受力性能,适用于对对裂缝要求严格的结构。

结束语
混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题,混凝土裂缝产生的原因也很多,在结构设计过程中就需要根据不同的结构形式和不同的结构构件预判可能出现的裂缝,再根据不同的可能出现的裂缝采取相应的预防措施。

只有从设计、施工到建筑的使用和维护的每个环节对混凝土结构的裂缝问题引起足够的重视并采取正确的预防措施,才能更有利于保证建筑物的承载能力、安全性和耐久性。

参考文献
[1]赵晓明,石磊.混凝土裂缝的成因及防范措施[J].山西建筑.2009(05)
[2]冯乃谦,顾睛霞,郝挺宇.混凝土结构的裂缝与对策[M].北京:机械工业出版社,2008.。

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