第6章 砼構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性

1、第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性多媒體輔助教學(xué)課程多媒體輔助教學(xué)課程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理Concrete Structure第第6章章 鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫寬度和撓度驗算鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫寬度和撓度驗算Deformation and Crack Width of RC Members第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性第第6 6章章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫計算鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫計算本節(jié)習(xí)題本節(jié)習(xí)題本節(jié)例題本節(jié)例題 6.1 6.1 受彎構(gòu)件的撓度驗算受彎構(gòu)件的撓度驗算 6.2 6.2 受彎構(gòu)件的裂縫寬度驗算述受彎構(gòu)件的裂縫寬度驗算述第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件

2、的變形、裂縫及耐久性概述概述外觀感覺裂縫過寬：鋼筋銹蝕導(dǎo)致承載力降低， 影響使用壽命心理承受：不安全感，振動噪聲對非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響：門窗開關(guān)，隔墻開裂等振動、變形過大對其它結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響影響正常使用：如吊車、精密儀器承載能力極限狀態(tài)承載能力極限狀態(tài)耐久性耐久性適用性適用性安全性安全性結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的功能功能第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性 對于超過對于超過正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)的情況，由于其對生命財產(chǎn)的情況，由于其對生命財產(chǎn)的危害性比超過承載力極限狀態(tài)要小，因此相應(yīng)的可靠度的危害性比超過承載力極限狀態(tài)要小，因此相應(yīng)的可靠度水平可比承載力極限狀態(tài)低一些。水平可比承載力極限狀態(tài)低一

3、些。Sk：作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值，如撓度變形和裂縫寬度，應(yīng)根據(jù)作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值，如撓度變形和裂縫寬度，應(yīng)根據(jù)荷載荷載標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值和和材料強度標(biāo)準(zhǔn)材料強度標(biāo)準(zhǔn)值確定。值確定。以受彎構(gòu)件為例，在荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩可表示為，以受彎構(gòu)件為例，在荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彎矩可表示為， Msk = CGGk+CQQk由于活荷載達到其標(biāo)準(zhǔn)值由于活荷載達到其標(biāo)準(zhǔn)值Qk的作用時間較短，故的作用時間較短，故Msk稱為稱為短期短期彎矩彎矩，其值約為彎矩設(shè)計值的，其值約為彎矩設(shè)計值的50%70%。由于在荷載的長期作用下，構(gòu)件的變形和裂縫寬度隨時間增由于在荷載的長期作用下，構(gòu)件的變形和裂縫寬度隨時間增長，因此需要考慮長期荷載的影響，長

4、，因此需要考慮長期荷載的影響，長期彎矩長期彎矩可表示為，可表示為， Ml k= CGGk+y yqCQQky yq為為活荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)活荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)（quasi-permanent load）kkRS 第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂度計算鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂度計算 6.16.1.1 6.1.1 基本假定基本假定 計算依據(jù)：應(yīng)力階段Ia，此時的彎矩稱為開裂彎矩標(biāo)準(zhǔn)值Mcr。 McrAss=2AsEftkAs(c) 應(yīng)力分布(b) 應(yīng)變分布(a) 截面ctu=2ftk/Escbah0XcrasXcr3Xcr/2ftk2ftkaa第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂

5、縫及耐久性ccEE5 . 0 即將開裂時，混凝土受拉變形模量，則tuctkEf5 . 0ctktuEf2或 平截面假定，受拉區(qū)邊緣纖維應(yīng)變等于混凝土受彎極限拉 應(yīng)變tu 受壓區(qū)混凝土應(yīng)力于應(yīng)變成正比，壓區(qū)應(yīng)力圖形為三角形 受拉區(qū)混凝土應(yīng)力假定為矩形，強度為混凝土軸心抗拉強 度標(biāo)準(zhǔn)值ftk 第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性截面各纖維應(yīng)變： 受拉鋼筋應(yīng)變： ctktusEf2受壓鋼筋應(yīng)變： ctkcrscrtucrscrsEfXhaXXhaX2受壓區(qū)邊緣混凝土應(yīng)變： ctkcrcrtucrcrcEfXhXXhX2式中：Xcr是裂縫即將出現(xiàn)時的受壓區(qū)高度。第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫

6、及耐久性截面各纖維應(yīng)力： 受拉鋼筋應(yīng)力： 受壓鋼筋應(yīng)力： 受壓區(qū)邊緣混凝土應(yīng)力： 式中： EEs/Ec是鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的 比值。 tkEctkssssfEfEE22tkEcrscrsssfXhaXE2tkcrcrcccfXhXE2第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性6.1.2 6.1.2 單筋矩形截面受彎構(gòu)件抗裂度的計算單筋矩形截面受彎構(gòu)件抗裂度的計算由平衡條件 得（依據(jù)上述應(yīng)力圖形）： 0XcrccrtkssbXXhbfA21將上述應(yīng)力關(guān)系代入，得： bfXhXXhbfAftkcrcrcrtkstkE22hhbhAbhAXsEsEcr11212221則式中： bhAsE2

7、1第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性由截面對中和軸的力矩平衡條件 得： 0M2322crtkcrcrckcrcrcrXhfXhbXbfXhXMcrtksEXahfA2近似取Xcr=0.5h，=0.08h，代入上式并整理得： tkoptkcrfWfbhM2142. 0292. 0或 tkoptkcrfWfbhM2124. 06175. 1第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性 采用換算截面，按與原截面開裂彎矩相等的原則，將應(yīng)力圖形簡化為： McrAss=2AsEftk(c) 換算截面應(yīng)力分布(b) 應(yīng)變分布ctu=2ftk/EscaaEAs(a) 換算截面bh0XcsXcr3Xcr/

8、2rftk第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性2010021. 061bhXhIWcr則 75. 121. 06124. 06175. 1110WWopm則： 0WfMtkmcr式中：m為截面抵抗塑性系數(shù)基本值； W0為換算截面受拉區(qū)邊緣的彈性抵抗矩。 第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性6.1.3 6.1.3 軸心受拉軸心受拉構(gòu)件抗裂度的計算構(gòu)件抗裂度的計算由力的平衡條件可得開裂軸向拉力： sEctktkEstkccrAAffAfAN22As/2As/2Ass/2Ass/2Ncrftk第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性多媒體輔助教學(xué)課程多媒體輔助教學(xué)課程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理

9、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理Concrete Structure第第6章章 鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫寬度和撓度驗算鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫寬度和撓度驗算Deformation and Crack Width of RC Members第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性6.2.1 6.2.1 裂縫的主要形式、成因及危害裂縫的主要形式、成因及危害1、 主要形式 鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫寬度驗算鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫寬度驗算 6.2 (1) 受拉翼緣裂縫：位置：受拉翼緣的側(cè)面和底面方向：垂直于受拉主筋分布：臨近跨中部分較密，漸向兩端較稀第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性 (2) 斜裂縫：位置：距支座一定距離的梁的受

10、拉區(qū)方向：向跨中傾斜約4560分布：兩端近支座處較密，漸向跨中較稀 (3) 腹板豎直裂縫：位置：腹板較薄處方向：垂直于梁軸線分布：由梁的半高線上下延伸，裂縫中間寬兩端窄第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性2、 裂縫產(chǎn)生原因 本質(zhì)原因混凝土抗拉強度低鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因可分兩大類：一類為荷載直接引起的裂縫；另一類為非荷載原因引起的裂縫,其產(chǎn)生原因主要有下列：溫度變化；地基不均勻沉降；混凝土收縮，及其塑性變形；鋼筋銹蝕；水泥水化熱；水泥的堿液與活性骨料的化學(xué)反應(yīng)。第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性3、 裂縫的危害 裂縫開展寬度過大，大氣中的水汽和侵蝕性氣體進入裂縫，引起主筋銹

11、蝕，使主筋有效截面積減小，導(dǎo)致構(gòu)件強度降低； 由于冰凍和水化作用，日久會影響構(gòu)件的耐久性，縮短構(gòu)件使用壽命。 鋼筋混凝土梁是在帶裂縫狀態(tài)下工作的，裂縫的出現(xiàn)和一定限度的開展并不意味著構(gòu)件的破壞，但有一定的危害性：第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性 裂縫的開展機理裂縫的開展機理裂縫即將出現(xiàn) 第一批裂縫出現(xiàn) 裂縫分布及開展圖6-5 裂縫的分布及開展第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性由于鋼筋與由于鋼筋與砼砼之間存在粘結(jié)之間存在粘結(jié)，隨著距裂縫截面距離的增加，砼中又，隨著距裂縫截面距離的增加，砼中又重新建立起拉應(yīng)力重新建立起拉應(yīng)力 c，而鋼筋的拉應(yīng)力則隨距裂縫截面距離的增加而，而鋼筋的

12、拉應(yīng)力則隨距裂縫截面距離的增加而減小。減小。當(dāng)距裂縫截面有足夠的長度當(dāng)距裂縫截面有足夠的長度 l 時，混凝土拉應(yīng)力時，混凝土拉應(yīng)力 c增大到增大到ft，此時將出現(xiàn)新的裂縫。此時將出現(xiàn)新的裂縫。ftkNN(a)(b)(c)(d)sssct=ftkNcrNcrNsNs11max1、裂縫的出現(xiàn) 在裂縫出現(xiàn)前在裂縫出現(xiàn)前，砼和鋼筋的應(yīng)變沿構(gòu)件的長度基本上是均勻分布的。，砼和鋼筋的應(yīng)變沿構(gòu)件的長度基本上是均勻分布的。當(dāng)當(dāng)砼砼的拉應(yīng)力達到的拉應(yīng)力達到ftk時時，首先會在構(gòu)件最薄弱截面位置出現(xiàn)第一條，首先會在構(gòu)件最薄弱截面位置出現(xiàn)第一條（批）裂縫。（批）裂縫。裂縫出現(xiàn)瞬間裂縫出現(xiàn)瞬間，裂縫截面位置的砼退出受

13、拉工作，應(yīng)力，裂縫截面位置的砼退出受拉工作，應(yīng)力為零，而鋼筋拉應(yīng)力應(yīng)力產(chǎn)生突增為零，而鋼筋拉應(yīng)力應(yīng)力產(chǎn)生突增DDs= ft /r r，配筋率越小，配筋率越小，DDs就越大。就越大。第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性2 裂縫的開展 當(dāng)荷載達到0.5Mu0 0.7Mu0時，裂縫基本“出齊”。 兩條裂縫兩條裂縫的間距小于的間距小于2 l，由于粘結(jié)應(yīng)力傳遞長度不夠，砼拉應(yīng)力不可能由于粘結(jié)應(yīng)力傳遞長度不夠，砼拉應(yīng)力不可能達到達到ft，因此將不會出現(xiàn)新的裂縫，裂縫的間距最終將穩(wěn)定在，因此將不會出現(xiàn)新的裂縫，裂縫的間距最終將穩(wěn)定在（l 2 l）之間，）之間，平均間距可取平均間距可取1.5 l。裂縫間

14、距裂縫間距的計算公式即是以該階段的受力分析建立的。的計算公式即是以該階段的受力分析建立的。裂縫出齊后裂縫出齊后，隨著荷載的繼續(xù)增加，裂縫寬度不斷開展。裂，隨著荷載的繼續(xù)增加，裂縫寬度不斷開展。裂縫的開展是由于混凝土的回縮，鋼筋不斷伸長，導(dǎo)致鋼筋與混縫的開展是由于混凝土的回縮，鋼筋不斷伸長，導(dǎo)致鋼筋與混凝土之間產(chǎn)生變形差，凝土之間產(chǎn)生變形差，這是裂縫寬度計算的依據(jù)這是裂縫寬度計算的依據(jù)。由于混凝土材料的不均勻性由于混凝土材料的不均勻性，裂縫的出現(xiàn)、分布和開展具有，裂縫的出現(xiàn)、分布和開展具有很大的離散性，因此裂縫間距和寬度也是不均勻的。但大量的很大的離散性，因此裂縫間距和寬度也是不均勻的。但大量的

15、試驗統(tǒng)計資料分析表明，試驗統(tǒng)計資料分析表明，裂縫間距和寬度的平均值裂縫間距和寬度的平均值具有一定規(guī)具有一定規(guī)律性，是鋼筋與混凝土之間粘結(jié)受力機理的反映。律性，是鋼筋與混凝土之間粘結(jié)受力機理的反映。第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性6.2.2 6.2.2 平均裂縫間距平均裂縫間距 tetmAflutetssssAfAA21luAAmssss21 uAflmtetdAfmtettemtdfr41圖6-7 粘結(jié)應(yīng)力傳遞長度由內(nèi)力平衡條件聯(lián)立1、軸拉構(gòu)件第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性temtmtetdfuAflr41temdKlr1上式表明，當(dāng)配筋率上式表明，當(dāng)配筋率r r 相同時

16、，相同時，鋼筋直徑越細(xì)，裂縫間鋼筋直徑越細(xì)，裂縫間距越小，裂縫寬度也越小，也即裂縫的分布和開展會密距越小，裂縫寬度也越小，也即裂縫的分布和開展會密而細(xì)，而細(xì)，這是控制裂縫寬度的一個重要原則這是控制裂縫寬度的一個重要原則。 但上式中，當(dāng)?shù)鲜街?，?dāng)d/r r 趨于零時，裂縫間距趨于零，這并不趨于零時，裂縫間距趨于零，這并不符合實際情況。符合實際情況。 試驗表明，當(dāng)試驗表明，當(dāng)d/r r 很大時，裂縫間距趨近于某個常數(shù)。很大時，裂縫間距趨近于某個常數(shù)。該數(shù)值與保護層該數(shù)值與保護層c 和鋼筋凈間距有關(guān)和鋼筋凈間距有關(guān)，鋼筋的表面特征的，鋼筋的表面特征的影響用影響用deq代替代替d，根據(jù)試驗分析，對上

17、式修正如下，根據(jù)試驗分析，對上式修正如下，teeqmdKcKlr12第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性可將受拉區(qū)近似作為一軸心受拉構(gòu)件，可將受拉區(qū)近似作為一軸心受拉構(gòu)件，根據(jù)粘結(jié)力的有效影響范圍，取根據(jù)粘結(jié)力的有效影響范圍，取有效受有效受拉面積拉面積Ate=0.5bh+(bf-b)hf，因此將式中，因此將式中配筋率配筋率r r 的用以下受拉區(qū)有效配筋率替的用以下受拉區(qū)有效配筋率替換后，即可用于受彎構(gòu)件換后，即可用于受彎構(gòu)件ffstehbbbhA)(5 . 0rteeqmdKcKlr12采用采用r rte 后，裂縫間距可統(tǒng)一表示為，后，裂縫間距可統(tǒng)一表示為，2、受彎構(gòu)件、受彎構(gòu)件第6章

18、鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性Ncr+DN211Ncr+DN123ftkNsNs 分布14時，還應(yīng)考慮側(cè)向撓度的影響，此時：s使用階段得軸向壓力偏心距增大系數(shù)6-30第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性（3）鋼筋應(yīng)力的不均勻系數(shù)：物理意義：反映裂縫間受拉混凝土對縱向受拉鋼筋應(yīng)變的影 響程度。 65. 01 . 1sktetksksmryf當(dāng)1.0時，取=1.0 ；對直接承受重復(fù)荷載的構(gòu)件，取=1.0 。第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性6.2.4 6.2.4 最大裂縫寬度及其驗算最大裂縫寬度及其驗算 1、確定最大裂縫寬度的方法： 最大裂縫寬度由平均寬度乘以“擴大系數(shù)”得到。

19、“擴大系數(shù)”由試驗結(jié)果的統(tǒng)計分析并參照使用經(jīng)驗得到。 “擴大系數(shù)”的確定主要考慮以下兩種情況：（1）在一定荷載組合下裂縫寬度的不均勻性；（2）在長期荷載作用下，由于混凝土收縮徐變等影響導(dǎo)致裂縫間受拉混凝土不斷退出工作。第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性2、最大裂縫寬度的計算：實測表明，裂縫寬度具有很大的離散性。實測表明，裂縫寬度具有很大的離散性。取實測裂縫寬度取實測裂縫寬度wt與上述計算的平均裂縫寬度與上述計算的平均裂縫寬度wm的比值為的比值為 。大量裂縫量測結(jié)果統(tǒng)計表明，大量裂縫量測結(jié)果統(tǒng)計表明， 的概率密度分布基本為正態(tài)。的概率密度分布基本為正態(tài)。取超越概率為取超越概率為5%的最大

20、裂縫寬度可由下式求得，的最大裂縫寬度可由下式求得，)645. 11 (maxmww式中式中 為裂縫寬度變異系數(shù)，為裂縫寬度變異系數(shù)，裂縫擴大系數(shù)裂縫擴大系數(shù) ：對受彎和偏壓構(gòu)件，試驗統(tǒng)計得對受彎和偏壓構(gòu)件，試驗統(tǒng)計得 =0.4，故取，故取 =1.66。對于軸心受拉和偏心受拉構(gòu)件，由試驗結(jié)果統(tǒng)計得對于軸心受拉和偏心受拉構(gòu)件，由試驗結(jié)果統(tǒng)計得 =1.9。第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性長期荷載的影響：長期荷載的影響：由于混凝土的由于混凝土的滑移徐變滑移徐變和和拉應(yīng)力的松弛拉應(yīng)力的松弛，會導(dǎo)致裂縫間混凝土不斷退出受拉工作，鋼筋平均應(yīng)變增大，會導(dǎo)致裂縫間混凝土不斷退出受拉工作，鋼筋平均應(yīng)變增

21、大，使裂縫隨時間推移逐漸增大。使裂縫隨時間推移逐漸增大?；炷恋氖湛s混凝土的收縮也使裂縫間混凝土的長度縮短，也引起裂縫隨時也使裂縫間混凝土的長度縮短，也引起裂縫隨時間推移不斷增大。間推移不斷增大。荷載的變動，荷載的變動，環(huán)境溫度環(huán)境溫度的變化，都會使鋼筋與混凝土之間的粘的變化，都會使鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)受到削弱，也將導(dǎo)致裂縫寬度不斷增大。結(jié)受到削弱，也將導(dǎo)致裂縫寬度不斷增大。根據(jù)長期觀測結(jié)果，根據(jù)長期觀測結(jié)果，長期荷載下裂縫的擴大系數(shù)長期荷載下裂縫的擴大系數(shù)為為 l =1.5。mssklmllEwwy85. 0max荷載長期效應(yīng)裂縫擴大系數(shù)擴大系數(shù)平均裂縫寬度一般公式：msskmssmc85

22、. 0lElEmy第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性tesskmax08.09 .1ryeqcrdcEa混凝土設(shè)計規(guī)范最大裂縫寬度計算公式：式中：c最外層縱向受拉鋼筋外邊緣至受拉區(qū)底邊的 距離（mm）；deq縱向受拉鋼筋的等效直徑（mm）；iiiiieqvdndnd2ni 、di分別為受拉區(qū)第 i 種縱向受拉鋼筋的根數(shù)；（mm）第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性vi為第 i 種縱向受拉鋼筋的相對粘結(jié)特性系數(shù)；光圓鋼筋：vi=0.7帶肋鋼筋：vi=1.0acr構(gòu)件受 力特征系數(shù)軸心受拉偏心受拉 cr=1.51.9 0.851.0=2.4受彎、偏壓 cr =1.51.660.851

23、.0=2.1 cr =1.51.9 0.851.1=2.7荷載長期效應(yīng)裂縫擴大系數(shù) l 裂縫擴裂縫擴大系數(shù)大系數(shù) 滿載折滿載折減系數(shù)減系數(shù) 與受力特性有關(guān)的系數(shù)返回第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性3、最大裂縫寬度驗算：混凝土設(shè)計規(guī)范最大裂縫寬度驗算公式：limmax混凝土設(shè)計規(guī)范規(guī)定的允許最大裂縫寬度。公路橋規(guī)最大裂縫寬度驗算公式： ffmax公路橋規(guī)規(guī)定的允許最大裂縫寬度。第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性4、最大裂縫寬度限值：混凝土設(shè)計規(guī)范最大裂縫寬度限值：確定依據(jù)外觀要求耐久性要求（為主）公路橋規(guī)最大裂縫寬度限值：一般大氣環(huán)境下荷載組合：0.2mm荷載組合或：0.25m

24、m嚴(yán)重暴露情況：0.25mm第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性6.2.5 6.2.5 改善裂縫的措施改善裂縫的措施 1、設(shè)計方面： 采用小直徑筋、變形筋，分散布置；（提高粘結(jié)力） 在普通鋼筋砼梁中，不使用高強鋼筋；合適的保護層厚度 構(gòu)造措施：避免外形突變；（減少應(yīng)力集中）配縱向水平鋼筋；（控制腹板收縮裂縫）縱向主筋在支座處加強錨固。 應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性2、施工方面：3、使用方面： 控制水灰比，振搗密實，提高混凝土密實度； 加強養(yǎng)護； 嚴(yán)格控制混凝土配合比，不加有害早強劑；正確控制混凝土保護層厚度。 定期對梁體裂縫檢查； 注意梁體所處環(huán)境的變化

25、，注意防銹。第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性多媒體輔助教學(xué)課程多媒體輔助教學(xué)課程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理Concrete Structure第第6章章 鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫寬度和撓度驗算鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫寬度和撓度驗算Deformation and Crack Width of RC Members第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性1、保證結(jié)構(gòu)的使用功能要求保證結(jié)構(gòu)的使用功能要求。結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生過大的變形將影響。結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生過大的變形將影響甚至喪失其使用功能，如支承精密儀器設(shè)備的梁板結(jié)構(gòu)撓度甚至喪失其使用功能，如支承精密儀器設(shè)備的梁板結(jié)構(gòu)撓度過大，將難以使儀器保持水平

26、；屋面結(jié)構(gòu)撓度過大會造成積過大，將難以使儀器保持水平；屋面結(jié)構(gòu)撓度過大會造成積水而產(chǎn)生滲漏；吊車梁和橋梁的過大變形會妨礙吊車和車輛水而產(chǎn)生滲漏；吊車梁和橋梁的過大變形會妨礙吊車和車輛的正常運行等。的正常運行等。2、防止對結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響防止對結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響。如支承在磚墻上的梁端產(chǎn)生。如支承在磚墻上的梁端產(chǎn)生過大轉(zhuǎn)角，將使支承面積減小、支承反力偏心增大，并會引過大轉(zhuǎn)角，將使支承面積減小、支承反力偏心增大，并會引起墻體開裂。起墻體開裂。3、防止對非結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響防止對非結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不良影響。結(jié)構(gòu)變形過大會使門窗等。結(jié)構(gòu)變形過大會使門窗等不能正常開關(guān)，也會導(dǎo)致隔墻、天花板的開裂或損壞

27、。不能正常開關(guān)，也會導(dǎo)致隔墻、天花板的開裂或損壞。4、滿足結(jié)構(gòu)外觀要求，保證使用者的感覺在可接受的程度之內(nèi)滿足結(jié)構(gòu)外觀要求，保證使用者的感覺在可接受的程度之內(nèi)。過大振動、變形會引起使用者的不適或不安全感。過大振動、變形會引起使用者的不適或不安全感。 6.3.1撓度撓度( Deflection)控制的目的鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的撓度驗算鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的撓度驗算 6. 3第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性變形限值變形限值 f f f為撓度變形限值。為撓度變形限值。 受彎構(gòu)件的撓度限值受彎構(gòu)件的撓度限值構(gòu) 件 類 型撓度限值（以計算跨度 l0計算）吊車梁：手動吊車電動吊車l0/500l0/6

28、00屋蓋、樓蓋及樓梯構(gòu)件：當(dāng) l07m時當(dāng) 7ml09m 時當(dāng) l0 9m 時l0/200(l0/250)l0/250(l0/300)l0/300(l0/400)注：1、表中括號內(nèi)數(shù)值適用于使用上對撓度有較高要求的構(gòu)件；2、懸臂構(gòu)件的撓度限值按表中相應(yīng)數(shù)值乘以系數(shù) 2.0 取用。第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性6.3.2 6.3.2 截面的彎曲剛度截面的彎曲剛度由材料力學(xué)知，勻質(zhì)彈性材料梁的跨中撓度為：S 是與荷載形式、支承條件有關(guān)的撓度系數(shù)；fEIMlEIqlf244853845均布： 2lEIMSf EIM截面截面抗彎剛度抗彎剛度EI 體現(xiàn)了截面抵抗彎曲變形的能力，同時也反映體現(xiàn)

29、了截面抵抗彎曲變形的能力，同時也反映了截面彎矩與曲率之間的物理關(guān)系。了截面彎矩與曲率之間的物理關(guān)系。EIMlEIPlf23121481集中：2lS MEI 第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性截面彎曲剛度的特點：1） 對于彈性均質(zhì)材料截面對于彈性均質(zhì)材料截面，EI為常數(shù)，為常數(shù)，M- 關(guān)系為直線關(guān)系為直線2）對于鋼筋混凝土構(gòu)件，EI是變化的。M- 關(guān)系不是直線關(guān)系不是直線MyMsMcrEcI0BsMMMcrEcI00.85EcI0 3） 截面彎曲剛度隨荷載增大而減小，隨時間的增長而減小。 荷載短期效應(yīng)組合下的抗彎剛度為短期剛度Bs； 荷載長期效應(yīng)組合影響的抗彎剛度為長期剛度B。第6章 鋼

30、筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性6.3.36.3.3短期剛度短期剛度Bs的計算的計算 fEssshAEBry5 . 31602. 015. 120式中： Es縱向受拉鋼筋的彈性模量：As縱向受拉鋼筋的截面面積；h0構(gòu)件截面的有效高度； E鋼筋與混凝土的彈性模量比值， E Es / Ec縱向受拉鋼筋配筋率，r As / bh0f受壓翼緣面積與腹板有效面積的比值，在荷載短期效應(yīng)組合作用下，混凝土受彎構(gòu)件的短期剛度可按下式計算：0)(bhhbbfff(b)bfhfxbASh第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性EIMhrkcmsm01由平截面假定，可得平均曲率：故短期剛度為：smcmkkshMM

31、B0sksmykccmcy受壓區(qū)邊緣混凝土壓應(yīng)變不均勻系數(shù)受拉鋼筋重心處拉應(yīng)變不均勻系數(shù) 1、平均曲率 第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性式中： sm 、cm分別為縱向受拉鋼筋重心處的平均 拉應(yīng)變和受壓區(qū)邊緣混凝土的平均壓應(yīng)變；Mk為按荷載組合計算的彎矩值；r與平均中和軸相應(yīng)的平均曲率半徑。 2、裂縫截面處的應(yīng)變 sskskEcckckE第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性20)(bhMfkck0hAMsksk平衡關(guān)系平衡關(guān)系：根據(jù)裂縫截面的應(yīng)力分布根據(jù)裂縫截面的應(yīng)力分布ckck h0sAsCh00hTMk0hAssk(b)bfhfxbASh000)(hbhhCMfckk0)()

32、(bhbxhbbCfckffck對混凝對混凝土合力土合力點取矩點取矩對鋼筋對鋼筋合力點合力點取矩取矩第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性c20kcmEbhMEcckcckcyyss0ssmEAhMEsskskyyy平均應(yīng)變 式中：sk 、sk分別為按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合計算 的裂縫截面處縱向受拉鋼筋重心處的拉應(yīng)力和拉應(yīng)變；ck 、ck分別為按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合計算的 裂縫截面處受壓區(qū)邊緣混凝土的壓應(yīng)力和壓應(yīng)變；裂縫截面處內(nèi)力偶臂長度系數(shù)，取 =0.87；受壓區(qū)邊緣混凝土平均應(yīng)變綜合系數(shù)。第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性材料力學(xué)中曲率與彎矩關(guān)系的推導(dǎo)材料力學(xué)中曲率與彎矩關(guān)系的推導(dǎo)E

33、IM yy幾何關(guān)系幾何關(guān)系EE物理關(guān)系物理關(guān)系yIM平衡關(guān)系平衡關(guān)系EyEIM 3、短期剛度的計算公式 第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性1、幾何關(guān)系、幾何關(guān)系：0hcs2、物理關(guān)系、物理關(guān)系：cckcksskskEE ，0hAMsksk3、平衡關(guān)系、平衡關(guān)系cc h0sAsCh020)(bhMfkck第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性 skBMryyEsscssshAEEbhEhAB203020110hcmsm0020hhAEMbhEMsskcky ckccmy sksmycckcEy20bhEMckcy20bhEMcksskEy0hAEMsssky6-49第6章 鋼筋混凝土

34、構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性（1）開裂截面的內(nèi)力臂系數(shù)）開裂截面的內(nèi)力臂系數(shù) 參數(shù)參數(shù) 、 和和y y試驗和理論分析表明，在短期彎矩試驗和理論分析表明，在短期彎矩Msk=（0.50.7）Mu范圍，范圍，裂縫截面的相對受壓區(qū)高度裂縫截面的相對受壓區(qū)高度 變化很小，內(nèi)力臂的變化也不變化很小，內(nèi)力臂的變化也不大。對常用的混凝土強度和配筋情況，大。對常用的混凝土強度和配筋情況， 值在值在0.830.93之間之間波動。波動。規(guī)范規(guī)范為簡化計算，取為簡化計算，取 =0.87。smcmkkshMMB00hAMsksk00hAEMhAMssksksskk第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性（2）受壓區(qū)邊緣混

35、凝土平均應(yīng)變綜合系數(shù)）受壓區(qū)邊緣混凝土平均應(yīng)變綜合系數(shù) fEErr5 . 3162 . 00)(bhhbbfff受壓翼緣加強系數(shù)受壓翼緣加強系數(shù)如果計算受壓鋼如果計算受壓鋼筋的影響，則筋的影響，則0)(rEfffbhhbb(b)bfhfxbAShhf0.2h0時，取0.2h0根據(jù)試驗實測受壓邊緣混凝土的壓應(yīng)變，可以得根據(jù)試驗實測受壓邊緣混凝土的壓應(yīng)變，可以得到系數(shù)到系數(shù) 的試驗值。在的試驗值。在短期彎矩短期彎矩Msk=（0.50.7）Mu范圍，范圍，系數(shù)系數(shù) 的變化很小，僅與配筋率有關(guān)。的變化很小，僅與配筋率有關(guān)。規(guī)范規(guī)范根據(jù)試驗結(jié)果分析給出，根據(jù)試驗結(jié)果分析給出，第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形

36、、裂縫及耐久性（3）鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)）鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)y y 由于鋼筋與混凝土間存在粘結(jié)應(yīng)力，隨著距裂縫截面由于鋼筋與混凝土間存在粘結(jié)應(yīng)力，隨著距裂縫截面距離的增加，裂縫間混凝土逐漸參與受拉工作，鋼筋應(yīng)距離的增加，裂縫間混凝土逐漸參與受拉工作，鋼筋應(yīng)力逐漸減小，因此鋼筋應(yīng)力沿縱向的分布是不均勻的。力逐漸減小，因此鋼筋應(yīng)力沿縱向的分布是不均勻的。裂縫截面處鋼筋應(yīng)力最大，裂縫中間鋼筋應(yīng)力最小，其裂縫截面處鋼筋應(yīng)力最大，裂縫中間鋼筋應(yīng)力最小，其差值反映了差值反映了混凝土參與受拉工作混凝土參與受拉工作的大小。的大小。ssmsssmy1鋼筋應(yīng)力不均勻系數(shù)鋼筋應(yīng)力不均勻系數(shù)y y 是反映裂縫間混凝土參

37、加受拉工是反映裂縫間混凝土參加受拉工作程度的影響系數(shù)作程度的影響系數(shù)第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性ssmsssmy1式中，裂縫截面的鋼筋應(yīng)變式中，裂縫截面的鋼筋應(yīng)變 s與作與作用彎矩用彎矩M 成正比；而應(yīng)變差成正比；而應(yīng)變差)(ss近似與開裂時鋼筋應(yīng)變的近似與開裂時鋼筋應(yīng)變的增量增量DDs成正比，成正比，DDs則取決于開裂則取決于開裂時截面受拉區(qū)混凝土退出拉力的大時截面受拉區(qū)混凝土退出拉力的大小小，也即與開裂時截面混凝土部分，也即與開裂時截面混凝土部分所承擔(dān)的彎矩所承擔(dān)的彎矩 Mc成正比。所以，成正比。所以，sss/ )(與與MMc/成正比。因成正比。因此，此，y y 可表示為可表

38、示為MMc/的函數(shù)。的函數(shù)。y y 與與MMc/關(guān)系的試驗結(jié)果為，關(guān)系的試驗結(jié)果為，s裂縫截面sk平均應(yīng)變smsksmM crM yM Ds自由金屬裂縫出現(xiàn)圖9-5 裂縫截面處的鋼筋平均應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系MMc11 . 1y第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性Ms下裂縫截面鋼筋應(yīng)力Msh0skAshfhbbbhMctkffc)(5 . 08 . 00hAMssksMMc11 . 1ytesktkfry65. 01 . 1近似取近似取 c/ =0.67，h/h0=1.1，ffstehbbbhA)(5 . 0r第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性tesktkfry65. 01 . 10hA

39、MssksktesteAArr rte為以有效受拉混凝土截面面積計為以有效受拉混凝土截面面積計算的受拉鋼筋配筋率。當(dāng)算的受拉鋼筋配筋率。當(dāng) r rte 0.01時，時，取取0.01Ate為有效受拉混凝土截面面積，為有效受拉混凝土截面面積，fftehbbbhA)(5 . 0當(dāng)當(dāng)y y 1.0時，取時，取y y =1.0；對直接承受重復(fù)荷載作對直接承受重復(fù)荷載作用的構(gòu)件，取用的構(gòu)件，取y y =1.0。受彎構(gòu)件受彎構(gòu)件軸拉構(gòu)件軸拉構(gòu)件fftehbbbhA)(第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性ryEssshAEB20y y 隨彎矩增長而增大隨彎矩增長而增大。該參數(shù)反映了裂縫間混凝土參與受該參

40、數(shù)反映了裂縫間混凝土參與受拉工作的情況拉工作的情況，隨著彎矩增加，由于裂縫間粘結(jié)力的逐漸，隨著彎矩增加，由于裂縫間粘結(jié)力的逐漸破壞，混凝土參與受拉的程度減小，平均應(yīng)變增大，破壞，混凝土參與受拉的程度減小，平均應(yīng)變增大， y y 逐逐漸趨于漸趨于1.0，抗彎剛度逐漸降低。，抗彎剛度逐漸降低。tesktkfry65. 01 . 1fEssshAEBry5 . 31602. 015. 120 4、 短期剛度的計算公式短期剛度的計算公式 第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性 Mk越大，短期剛度Bs越??； 配筋率增大，短期剛度Bs略有增大； 有受拉翼緣或受壓翼緣時，短期剛度Bs有所增大； 常用配筋

41、率下，混凝土等級對Bs影響不大； 截面有效高度對提高Bs的作用最顯著。ryEssshAEB205、短期剛度Bs的影響因素：第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性6.3.4 6.3.4 長期剛度的計算長期剛度的計算 1、 荷載長期作用下剛度降低的原因 混凝土的徐變引起變形增長； 裂縫間受拉混凝土的應(yīng)力松弛，以及混凝土和鋼筋的徐變滑移；導(dǎo)致混凝土不斷退出工作，鋼筋應(yīng)力增大 裂縫的發(fā)展使受拉砼退出工作及受壓混凝土的塑性發(fā)展導(dǎo)致內(nèi)力臂減小，引起鋼筋應(yīng)力增大； 受拉和受壓混凝土的收縮不一致，使梁發(fā)生翹曲。上述因素都導(dǎo)致荷載長期作用下剛度降低第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性2. 長期剛度 B

42、的計算 撓度增大系數(shù)長期剛度 B是在短期剛度Bs的基礎(chǔ)上，用荷載效應(yīng)的準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，用荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合對撓度增大的影響系數(shù)永久組合對撓度增大的影響系數(shù) 來考慮長期荷載作用來考慮長期荷載作用的影響。根據(jù)天津大學(xué)和東南大學(xué)的試驗結(jié)果，長期撓的影響。根據(jù)天津大學(xué)和東南大學(xué)的試驗結(jié)果，長期撓度與短期撓度的比值度與短期撓度的比值 可按下式計算：可按下式計算：rr4 . 00 . 2 r =0時， 取 =2.0 ； r = r 時， 取 =1.6當(dāng)r 為中間數(shù)值時， 按直線內(nèi)插法適用情況：矩形、T形和I形截面梁。需增大的情況：對干燥地區(qū)應(yīng)酌情增加15%-25%； 對翼緣處于受拉區(qū)的倒T形梁應(yīng)增加20%；

43、 水泥用量較多應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗適當(dāng)增大。第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性s20ks20)(BlMMSBlMSfqq產(chǎn)生隨時間增大的撓度產(chǎn)生短期的撓度s20k)(BlMMMSqqs20k) 1(BlMMSqskk20k) 1(BMMMlMSqB標(biāo)準(zhǔn)組合值Mk= Mq + (Mk Mq) 20lBMSfk僅需要對在準(zhǔn)永久組合準(zhǔn)永久組合Mq下產(chǎn)生的撓度乘以 ，對于 (Mk Mq)產(chǎn)生的短期撓度是不必增大的。第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性skk) 1(BMMMBqMk 荷載短期效應(yīng)組合算得的彎矩 (恒載活載) 標(biāo)準(zhǔn)值；Mq 荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合算得的彎矩 (恒載活載yq) 準(zhǔn)永久值；B

44、s 短期剛度。第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性1） 最小剛度原則：6.3.5 6.3.5 受彎構(gòu)件的受彎構(gòu)件的撓度計算撓度計算 由于彎矩沿梁長的變化的，由于彎矩沿梁長的變化的，抗彎剛度抗彎剛度沿梁長也是變化的沿梁長也是變化的。但按變剛度梁來計算。但按變剛度梁來計算撓度變形很麻煩。撓度變形很麻煩。 規(guī)范規(guī)范為簡化起見，取同號彎矩區(qū)為簡化起見，取同號彎矩區(qū)段的最大彎矩截面處的最小剛度段的最大彎矩截面處的最小剛度Bmin，按按等剛度梁來計算等剛度梁來計算這樣撓度的簡化計算結(jié)果比按變剛度這樣撓度的簡化計算結(jié)果比按變剛度梁的理論值略偏大。梁的理論值略偏大。但但靠近支座處的曲率誤差對梁的最大靠近

45、支座處的曲率誤差對梁的最大撓度影響很小撓度影響很小，且撓度計算僅考慮彎曲變，且撓度計算僅考慮彎曲變形的影響，實際上還存在一些剪切變形，形的影響，實際上還存在一些剪切變形，因此按最小剛度因此按最小剛度Bmin計算的結(jié)果與實測結(jié)計算的結(jié)果與實測結(jié)果的誤差很小。果的誤差很小。第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性B1minBBminMBminMlmaxBgk+qk(a)(b)+Agk+qkBminBmin(a)(b)第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性2） 撓度的計算：混凝土設(shè)計規(guī)范撓度驗算公式：limff 式中：flim允許撓度值；按附錄4附表4-1取用f 根據(jù)最小剛度原則采用的剛度B進

46、行計算的 撓度，當(dāng)跨間為同號彎矩時，有：BlMSfk20第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性多媒體輔助教學(xué)課程多媒體輔助教學(xué)課程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理Concrete Structure第第6章章 鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫寬度和撓度驗算鋼筋混凝土構(gòu)件裂縫寬度和撓度驗算Deformation and Crack Width of RC Members第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性 6. 4混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)能在自然和人為環(huán)境的化學(xué)和物理作用下，滿足在規(guī)定的混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)能在自然和人為環(huán)境的化學(xué)和物理作

47、用下，滿足在規(guī)定的設(shè)計工作壽命設(shè)計工作壽命內(nèi)不出現(xiàn)無法接受的承載力減小、使用功能降低和不能接內(nèi)不出現(xiàn)無法接受的承載力減小、使用功能降低和不能接受的外觀破損等的耐久性要求。受的外觀破損等的耐久性要求。耐久性耐久性是指結(jié)構(gòu)在預(yù)定設(shè)計使用年限內(nèi)，在正常維護條件下，不需要進是指結(jié)構(gòu)在預(yù)定設(shè)計使用年限內(nèi)，在正常維護條件下，不需要進行大修和加固滿足，而滿足正常使用和安全功能要求的能力。行大修和加固滿足，而滿足正常使用和安全功能要求的能力。對于一般建筑結(jié)構(gòu)，設(shè)計工作壽命為對于一般建筑結(jié)構(gòu)，設(shè)計工作壽命為50年年，重要的建筑物可取，重要的建筑物可取100年年。近年來，隨著建筑市場化的近年來，隨著建筑市場化的發(fā)

48、展，業(yè)主也可以對建筑的發(fā)展，業(yè)主也可以對建筑的壽命提出更高要求。對于其壽命提出更高要求。對于其它土木工程結(jié)構(gòu)，根據(jù)其功它土木工程結(jié)構(gòu)，根據(jù)其功能要求，設(shè)計工作壽命也有能要求，設(shè)計工作壽命也有差別，如橋梁工程一般要求差別，如橋梁工程一般要求在在100年以上。年以上。第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性碳化內(nèi)部因素：內(nèi)部因素： 混凝土強度混凝土強度 滲透性滲透性 保護層厚度保護層厚度 水泥品種水泥品種 標(biāo)號和用量標(biāo)號和用量 外加劑等外加劑等外部因素：外部因素： 環(huán)境溫度環(huán)境溫度 濕度濕度 CO2含量含量 侵蝕性介質(zhì)等侵蝕性介質(zhì)等6.4.2 6.4.2 影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素第6章 鋼筋混

49、凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性 混凝土水化結(jié)硬后，內(nèi)部有很多毛細(xì)孔。在澆筑混凝土?xí)r，混凝土水化結(jié)硬后，內(nèi)部有很多毛細(xì)孔。在澆筑混凝土?xí)r，為得到必要的和易性，往往會比水泥水化所需要的水多些。為得到必要的和易性，往往會比水泥水化所需要的水多些。 多余的水份多余的水份滯留在混凝土毛細(xì)孔中。低溫時水份因結(jié)冰產(chǎn)滯留在混凝土毛細(xì)孔中。低溫時水份因結(jié)冰產(chǎn)生體積膨脹，引起混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞。生體積膨脹，引起混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞。 反復(fù)凍融多次，就會使混凝土的損傷累積達到一定程度而反復(fù)凍融多次，就會使混凝土的損傷累積達到一定程度而引起結(jié)構(gòu)破壞。引起結(jié)構(gòu)破壞。 防止混凝土凍融破壞的主要措施是防止混凝土凍融破壞的主要措

50、施是降低水灰比降低水灰比，減少混凝減少混凝土中多余的水份土中多余的水份。 冬季施工時，應(yīng)冬季施工時，應(yīng)加強養(yǎng)護加強養(yǎng)護，防止早期受凍，并摻入防凍劑，防止早期受凍，并摻入防凍劑等。等。影響因素：1、混凝土的凍融破壞、混凝土的凍融破壞第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性混凝土集料中的某些混凝土集料中的某些活性礦物活性礦物與混凝土微孔中的與混凝土微孔中的堿性溶液堿性溶液產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)稱為堿集料反應(yīng)。產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)稱為堿集料反應(yīng)。堿集料反應(yīng)產(chǎn)生的堿堿集料反應(yīng)產(chǎn)生的堿-硅酸鹽凝膠，吸水后會產(chǎn)生膨脹，硅酸鹽凝膠，吸水后會產(chǎn)生膨脹，體體積可增大積可增大34倍倍，從而混凝土的剝落、開裂、強度降低，甚，從而混

51、凝土的剝落、開裂、強度降低，甚至導(dǎo)致破壞。至導(dǎo)致破壞。引起堿集料反應(yīng)有三個條件引起堿集料反應(yīng)有三個條件：混凝土的凝膠中有堿性物質(zhì)混凝土的凝膠中有堿性物質(zhì)。這種堿性物質(zhì)主要來自于水。這種堿性物質(zhì)主要來自于水泥，若水泥中的含堿量（泥，若水泥中的含堿量（Na2O，K2O）大于）大于0.6%以上時，以上時，則會很快析出到水溶液中，遇到活性骨料則會產(chǎn)生反應(yīng)；則會很快析出到水溶液中，遇到活性骨料則會產(chǎn)生反應(yīng)；骨料中有活性骨料骨料中有活性骨料，如蛋白石、黑硅石、燧石、玻璃質(zhì)火，如蛋白石、黑硅石、燧石、玻璃質(zhì)火山石、安山石等含山石、安山石等含SiO2的骨料；的骨料；水分水分。堿骨料反應(yīng)的充分條件是有水分，在干

52、燥環(huán)境下很。堿骨料反應(yīng)的充分條件是有水分，在干燥環(huán)境下很難發(fā)生堿骨料反應(yīng)。難發(fā)生堿骨料反應(yīng)。影響因素： 2、混凝土的堿集料反應(yīng)、混凝土的堿集料反應(yīng)第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性硫酸鹽腐蝕硫酸鹽腐蝕：硫酸鹽溶液與水泥石中的：硫酸鹽溶液與水泥石中的氫氧化鈣氫氧化鈣及水化鋁及水化鋁酸鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成石膏和硫鋁酸鈣，產(chǎn)生體積膨脹，酸鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成石膏和硫鋁酸鈣，產(chǎn)生體積膨脹，使混凝土破壞。硫酸鹽除在一些化工企業(yè)存在外，海水及一使混凝土破壞。硫酸鹽除在一些化工企業(yè)存在外，海水及一些土壤中也存在。些土壤中也存在。當(dāng)硫酸鹽的濃度（以當(dāng)硫酸鹽的濃度（以SO2的含量表示）達的含量表示）達到

53、到2時，就會產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕。時，就會產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕。酸腐蝕酸腐蝕：混凝土是堿性材料，：混凝土是堿性材料，遇到酸性物質(zhì)遇到酸性物質(zhì)會產(chǎn)生化學(xué)反會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使混凝土產(chǎn)生裂縫、脫落，并導(dǎo)致破壞。酸不僅存在于應(yīng)，使混凝土產(chǎn)生裂縫、脫落，并導(dǎo)致破壞。酸不僅存在于化工企業(yè)，在地下水，特別是沼澤地區(qū)或泥炭地區(qū)廣泛存在化工企業(yè)，在地下水，特別是沼澤地區(qū)或泥炭地區(qū)廣泛存在碳酸及溶有碳酸及溶有CO2的水。此外有些油脂、腐植質(zhì)也呈酸性，對的水。此外有些油脂、腐植質(zhì)也呈酸性，對混凝土有腐蝕作用。混凝土有腐蝕作用。海水腐蝕海水腐蝕：在海港、近海結(jié)構(gòu)中的混凝土構(gòu)筑物，經(jīng)常收：在海港、近海結(jié)構(gòu)中的混凝土構(gòu)筑物，經(jīng)常收到

54、海水的侵蝕。海水中的到海水的侵蝕。海水中的NaCl、MgCl2、MgSO4、K2SO4等等成分，尤其是成分，尤其是Cl- -和和硫酸鎂硫酸鎂對混凝土有較強的腐蝕作用。在對混凝土有較強的腐蝕作用。在海岸飛濺區(qū)，受到干濕的物理作用，也有利于海岸飛濺區(qū)，受到干濕的物理作用，也有利于Cl- -和和SO4的滲的滲入，極易造成鋼筋銹蝕。入，極易造成鋼筋銹蝕。影響因素： 3、侵蝕性介質(zhì)的腐蝕、侵蝕性介質(zhì)的腐蝕第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性張掖墻面張掖高架橋墩張掖堿泉村嘉裕關(guān)結(jié)構(gòu)梁腐蝕破壞第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性沈陽山海關(guān)高速公路冬季撤鹽沈陽山海關(guān)高速公路路椽石沈陽山海關(guān)摻入硅灰

55、、減水劑、超細(xì)粉煤灰的路緣第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性混凝土中堿性物質(zhì)混凝土中堿性物質(zhì)（Ca(OH)2）使混凝土內(nèi)的鋼筋表明形成使混凝土內(nèi)的鋼筋表明形成氧化膜，它能有效地保護鋼筋，防止鋼筋銹蝕。氧化膜，它能有效地保護鋼筋，防止鋼筋銹蝕。但由于大氣中的二氧化碳（但由于大氣中的二氧化碳（CO2）與混凝土中的堿性物質(zhì)）與混凝土中的堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)，使混凝土的使混凝土的Ph值降低值降低。其他物質(zhì)，如。其他物質(zhì)，如SO2、H2S，也能與混凝土中的堿性物質(zhì)發(fā)生類似的反應(yīng)，使混凝土的也能與混凝土中的堿性物質(zhì)發(fā)生類似的反應(yīng)，使混凝土的Ph值降低，這就是混凝土的碳化。值降低，這就是混凝土

56、的碳化。當(dāng)混凝土保護層被碳化到鋼筋表面時當(dāng)混凝土保護層被碳化到鋼筋表面時，將破壞鋼筋表面的，將破壞鋼筋表面的氧化膜，引起鋼筋的銹蝕。此外，碳化還會加劇混凝土的氧化膜，引起鋼筋的銹蝕。此外，碳化還會加劇混凝土的收縮，可導(dǎo)致混凝土的開裂。收縮，可導(dǎo)致混凝土的開裂。因此，因此，混凝土的碳化是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要問題混凝土的碳化是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要問題。混凝土的碳化從構(gòu)件表面開始向內(nèi)發(fā)展，到保護層完全碳混凝土的碳化從構(gòu)件表面開始向內(nèi)發(fā)展，到保護層完全碳化，所需要的時間與化，所需要的時間與碳化速度碳化速度、混凝土保護層厚度混凝土保護層厚度、混凝混凝土密實性土密實性以及以及覆蓋層情況覆蓋層情況等因素

57、有關(guān)。等因素有關(guān)。影響因素： 4、混凝土的碳化、混凝土的碳化第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性影響炭化的因素：影響炭化的因素：1 環(huán)境因素環(huán)境因素碳化速度主要取決于空氣中的碳化速度主要取決于空氣中的CO2濃度濃度和向混凝土中的和向混凝土中的擴擴散速度散速度?？諝庵械??？諝庵械腃O2濃度大，混凝土內(nèi)外濃度大，混凝土內(nèi)外CO2濃度梯度也濃度梯度也愈大，因而愈大，因而CO2向混凝土內(nèi)的滲透速度快，碳化反應(yīng)也快。向混凝土內(nèi)的滲透速度快，碳化反應(yīng)也快?？諝鉂穸瓤諝鉂穸群秃蜏囟葴囟葘μ蓟磻?yīng)速度有較大影響。因為碳化反對碳化反應(yīng)速度有較大影響。因為碳化反應(yīng)要產(chǎn)生水份向外擴散，應(yīng)要產(chǎn)生水份向外擴散，濕

58、度越大，水份擴散越慢濕度越大，水份擴散越慢。當(dāng)空。當(dāng)空氣相對濕度大于氣相對濕度大于80%，碳化反應(yīng)的附加水份幾乎無法向外，碳化反應(yīng)的附加水份幾乎無法向外擴散，使碳化反應(yīng)大大降低。擴散，使碳化反應(yīng)大大降低。而在極干燥環(huán)境下而在極干燥環(huán)境下，空氣中的，空氣中的CO2無法溶于混凝土中的孔無法溶于混凝土中的孔隙水中，碳化反應(yīng)也無法進行。隙水中，碳化反應(yīng)也無法進行。試驗表明，當(dāng)混凝土周圍介質(zhì)的試驗表明，當(dāng)混凝土周圍介質(zhì)的相對濕度為相對濕度為50%75%時時，混凝土碳化速度最快混凝土碳化速度最快。環(huán)境溫度越高，碳化的化學(xué)反應(yīng)速。環(huán)境溫度越高，碳化的化學(xué)反應(yīng)速度越快，且度越快，且CO2向混凝土內(nèi)的擴散速度也

59、越快。向混凝土內(nèi)的擴散速度也越快。第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性影響炭化的因素：影響炭化的因素：2 材料因素材料因素水泥是混凝土中最活躍的成分，其品種和用量決定了單位水泥是混凝土中最活躍的成分，其品種和用量決定了單位體積中可碳化物質(zhì)的含量，因而對混凝土碳化有重要影響。體積中可碳化物質(zhì)的含量，因而對混凝土碳化有重要影響。單位體積中單位體積中水泥的用量越多水泥的用量越多，會提高混凝土的強度，又會，會提高混凝土的強度，又會提高混凝土的抗碳化性能。提高混凝土的抗碳化性能。水灰比水灰比也是影響碳化的主要因素。在水泥用量不變的條件也是影響碳化的主要因素。在水泥用量不變的條件下，水灰比越大，混凝

60、土內(nèi)部的孔隙率也越大，密實性就下，水灰比越大，混凝土內(nèi)部的孔隙率也越大，密實性就越差，越差，CO2的滲入速度越快，因而碳化的速度也越快。的滲入速度越快，因而碳化的速度也越快。水灰比大會使混凝土孔隙中游離水增多，有利于碳化反應(yīng)。水灰比大會使混凝土孔隙中游離水增多，有利于碳化反應(yīng)?；炷林谢炷林型饧訐胶狭虾凸橇掀贩N外加摻合料和骨料品種對碳化也有一定的影響。對碳化也有一定的影響。第6章 鋼筋混凝土構(gòu)件的變形、裂縫及耐久性3 施工養(yǎng)護條件施工養(yǎng)護條件混凝土攪拌、振搗和養(yǎng)護條件影響混凝土的混凝土攪拌、振搗和養(yǎng)護條件影響混凝土的密實性密實性，因而對碳，因而對碳化有較大影響。此外，養(yǎng)護方法與齡期對化有較大