水泥混凝土在非荷載作用下的變形是什麼

時間 2021-08-11 17:54:36

1樓:匿名使用者

混凝土結構在非荷載作用下的裂縫分類包括:

水泥化學收縮、混凝土自收縮、塑性收縮裂縫、沉降裂縫、幹縮裂縫、碳化收縮、溫度裂縫、沉陷裂縫、鋼筋鏽蝕引起的裂縫以及鹼骨料反應等。

重視荷載的目的是為了適應建築結構設計的需要,以符合安全適用、經濟合理的要求。

荷載的設計使用範圍適用於各種工程的結構設計

其取用標準:gb50068荷載統計引數,設計基準期為50 年。

作用面大小分類

1.均布面載荷建築物樓面上的均布載荷,例如鋪設的木地板,地磚,花崗石,大理石面層等重量引起的荷載.均勻面載荷q值的計算,可用材料單位體積的重度y乘以面層材料的厚度d,得出增加的均勻布面載荷值,q=y.

d.2.線荷載 建築物原有的樓面或層面上的各種面載荷傳到樑上或條形基礎上,可簡化為單位長度上的分佈載荷、稱為線荷載

3.集中荷載 荷載的分佈面積遠小於結構受荷時,為簡化計算,可近似地將荷載看成作用在一點上。例如次樑傳給主樑的荷載可近似地看成一個集中荷載,屋架傳給柱子的壓力、吊車的輪子對吊車樑的壓力都是集中荷載。

作用方向

1.垂直載荷 如結構自重,雪載荷等

2.水平載荷 如風載荷,水平**作用等。

2樓:匿名使用者

混凝土在荷載作用下與非荷載作用下均會產生變形。當變形達到一定水平時,非荷載下的變形一般表現為收縮,收縮較大並受到約束時將產生裂縫;荷載作用下的變形分為短期荷載作用下的撓度變形及長期荷載作用下的變形——徐變。

混凝土結構在非荷載作用下的裂縫分類包括:

水泥化學收縮、混凝土自收縮、塑性收縮裂縫、沉降裂縫、幹縮裂縫、碳化收縮、溫度裂縫、沉陷裂縫、鋼筋鏽蝕引起的裂縫以及鹼骨料反應等。

1、 水泥化學收縮

水泥在水化過程中,熟料礦物轉變為水化產物,固相體積增加,但水泥水化產物的固體體積,比反應前水泥-水體系的總體積減小。由此產生的體積減縮稱為水泥化學收縮。化學收縮的幅度一般為7%。

水泥的化學收縮貫穿於水泥水化的全過程,且正比於水泥水化的程度。主要在早期28d。水泥化學收縮特點是不能恢復,對混凝土結構強度沒有破壞作用,但在混凝土內部可能產生微細裂縫。

在硬化混凝土的結構形成、硬化過程中,水泥漿體產生的化學收縮受到骨料的阻礙,因此,混凝土的收縮量較水泥漿體低得多。由於骨料的阻礙,水泥漿體在骨料-水泥石介面產生收縮,導致介面為混凝土最薄弱環節。硬化混凝土在未受荷載時,體內即存在著大量的微孔隙、裂縫。

圖1展示了硬化水泥漿體微觀形貌,掃描電鏡sem表明其內部存在大量微孔隙。

2、混凝土自收縮

混凝土的自收縮是指混凝土進入硬化階段後,即便是在保持恆溫、與外界無水分交換的條件下,混凝土巨集觀體積亦將逐漸減少。混凝土自收縮主要是由水泥水化時礦物組分與混凝土中的水分結合形成水化產物導致。由此引起混凝土內部自由水分減少、從而產生毛細管張力造成體積收縮。

自收縮在混凝土內部相當均勻的發生。

自收縮對於現代混凝土具有重要意義。高效能混凝土如高強混凝土存在的主要問題之一是混凝土的自收縮。由於內部乾燥失水導致高效能混凝土因自收縮而產生裂縫較為普遍。

由於混凝土結構相當密實,以至於外部水分難以進入混凝土內部補充水分,可能產生即使採用水養護條件,但是混凝土內部仍然處於乾燥狀態的情況。

3、塑性收縮裂縫

塑性收縮是指混凝土在終凝前因水分蒸發速率過大而在混凝土表面產生的收縮裂縫。無論是新拌混凝土還是硬化混凝土,置放於乾燥環境中時,混凝土中的水分將產生蒸發、乾燥。新拌混凝土由於泌水以及水分的蒸發效應,體內逐漸形成一些毛細通道,當表層混凝土水分蒸發後在混凝土表面形成毛細管凹液麵,隨著水分的降低,毛細管凹液麵產生的表面張力導致混凝土體積產生收縮。

由於此時混凝土已初步凝結硬化、本體失去塑性變形能力而強度極低,無法抵抗體積收縮,因此產生塑性開裂。

塑性收縮裂縫的特點是:裂縫的走向具有隨機性狀,呈現龜裂狀形態。塑性收縮裂縫一般在混凝土水分較多、日光暴晒、乾熱、大風天氣出現,裂縫多呈中間寬、兩端細且長短不一,互不連貫狀態。

較短的裂縫一般長20~750px,較長的裂縫可達2~3mm,寬1~5mm。深度一般不大,但薄板結構可能貫穿。

影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、養護條件:包括環境溫度、相對溼度以及風速等。

主要預防措施:嚴格控制水灰比。

4、沉降裂縫

沉降裂縫是指混凝土在澆注以後,產生離析:骨料趨於下沉,而水則趨於上浮,水分上升形成在混凝土表面的泌水,若水分的上升遇到鋼筋或粗骨料阻礙,將積聚於鋼筋或骨料下部形成高水灰比區域即所謂水囊,混凝土的沉降因受到鋼筋限制收縮時,沿鋼筋形成開裂。在大厚度的樑-板構件中,混凝土的塑性沉降受到模板或頂部鋼筋的抑制會形成裂縫。

沉降裂縫一般發生在混凝土澆築後數小時內。混凝土澆築速度過快時易於產生沉降裂縫。混凝土施工規範規定了混凝土的澆築速度不宜過快,其目的是防止混凝土產生沉降裂縫。

5、幹縮裂縫

隨著周圍工作環境溼度的變化,混凝土將產生乾溼變形,表現為幹縮溼脹。

當混凝土在水中硬化時,體積產生輕微膨脹,這是由於凝膠體中膠體粒子的吸附水膜增厚,膠體粒子間的距離增大所致。混凝土吸水產生的微膨脹量很小,對混凝土效能一般無不利影響。

混凝土在乾燥環境中的失水將導致混凝土產生收縮。若混凝土置於不飽和空氣中,因水分散失將引起體積減縮。水泥凝膠顆粒的吸附水發生部分蒸發,凝膠體因失水將產生不可逆幹縮。

表面物理化學young公式表明:毛細孔徑越細,產生收縮的表面張力越大。混凝土是多孔體系。

隨混凝土水分蒸發,不同孔徑內水分的蒸發產生的表面張力令混凝土在不同階段產生不同的收縮。幹縮裂縫的產生原因:系混凝土內外水分蒸發速率不同引起:

混凝土表面暴露於乾燥空氣中,水分蒸發快,產生毛細張力、變形大,內部溼度變化較小變形較小,對錶面幹縮變形產生約束,形成較大拉應力而產生裂縫。環境相對溼度越低,水泥漿體幹縮越大,幹縮裂縫越易產生。幹縮裂縫出現在混凝土養護結束後的一段時間。

大面積混凝土工程,若不採取措施,每隔3~5m即產生一條裂縫,此現象為典型的幹縮裂縫行為。混凝土體積變化受到約束時,如澆築在老混凝土或堅硬岩基上的新混凝土、兩端固定樑、高配筋率樑等,都可能產生裂縫。幹縮裂縫系由外向內發展,多為表面性的平行線狀或網狀淺細裂縫,寬度多在0.

05~0.2mm之間,但有時裂縫寬度也會很大,甚至會貫穿整個構件。大體積混凝土中平面部位多見,較薄的樑板中多沿其短向分佈。

幹縮裂縫是混凝土工程中常見而且影響比較大的一種裂縫形式。幹縮裂縫降低了混凝土的抗滲性,易於引起鋼筋的鏽蝕,降低混凝土的耐久性。幹縮裂縫對於民用建築工程的使用效能有一定影響,可能影響建築物的抗滲性,對建築物的外部觀感影響較大。

對於道路工程,在荷載的交替作用下,在幹縮裂縫處易於誘發結構混凝土破壞。

混凝土幹縮影響因素:水泥品種、水泥用量、細度及品種。

減少幹縮的材料為減縮劑。減縮劑可以有效減少幹縮裂縫。

6.混凝土碳化收縮

在有水分條件下,水泥的水化產物氫氧化鈣與大氣中的二氧化碳發生化學反應,生成碳酸鈣-碳化。碳化對於混凝土具有三種效應:碳化使混凝土產生收縮;碳化使混凝土表面密實、區域性硬化,在無損檢測技術中是影響回彈檢測的主要因素之一;鹼度降低導致鋼筋鏽蝕。

碳化速度取決於混凝土的密實度、水泥用量、介質的相對溼度以及二氧化碳的濃度。碳化作用只有在適中的溼度(約50%)才會較快地進行。

7.混凝土的溫度裂縫

水泥水化過程中, 產生大量的水化熱:當水泥用量在350~550 kg/m3,每立方米混凝土將釋放出17500~27500kj的熱量,從而使混凝土內部溫度升達70℃左右甚至更高。由於混凝土是熱的不良導體,當混凝土的體積較大時,水化熱積聚在混凝土內部不易散發,導致內部溫度急劇上升,而混凝土表面散熱較快,從而形成內外較大溫差。

較大的溫差造成內部與外部熱脹冷縮的程度不同,使混凝土表面產生一定的拉應力(實踐證明當混凝土溫差達到25℃~26℃時,混凝土內便會產生大致在10mpa左右的拉應力)。當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時,混凝土表面將產生裂縫。

溫度裂縫產生原因:

(1)大體積混凝土水化熱引起的內外溫差

(2)在拆模前後,若表面溫度降低很快,造成溫度陡降,形成的溫差將導致裂縫的產生。

(3)當混凝土內部達到最高溫度後,熱量逐漸散發而達到使用溫度或最低溫度,它們與最高溫度的差值為內部溫差。

三種溫差都會產生溫度裂縫。水化熱引起的內外溫差(1)是溫度裂縫產生主要原因。

溫差裂縫(2)多發生在混凝土施工中後期。在混凝土的施工中當溫差變化較大,或者是混凝土受到寒潮的襲擊等,會導致混凝土表面溫度急劇下降,而產生收縮,表面收縮的混凝土受內部混凝土的約束,將產生很大的拉應力而產生裂縫。氣溫的降低將在混凝土表面引起拉應力,當拉應力超出混凝土的抗裂能力時,即會出現裂縫。

混凝土的內部溼度變化很小,但表面溼度可能變化較大或發生劇烈變化:如養護不周、時干時溼,表面幹縮形變受到內部混凝土的約束,也往往導致裂縫。

溫度裂縫的走向通常無一定規律,大面積結構裂縫常縱橫交錯;樑板類長度尺寸較大的結構,裂縫多平行於短邊;深入和貫穿性的溫度裂縫一般與短邊方向平行或接近平行,裂縫沿著長邊分段出現,中間較密。裂縫寬度大小不一,受溫度變化影響較為明顯,冬季較寬,夏季較窄。高溫膨脹引起的混凝土溫度裂縫是通常中間粗兩端細,而幹縮裂縫的粗細變化不太明顯。

溫度應力的形成過程分為三個階段:

早期:自澆築混凝土開始至水泥放熱基本結束,一般約30天。

中期:自水泥放熱作用基本結束時起至混凝土冷卻到穩定溫度時止。

晚期:混凝土完全冷卻以後的時期。

3樓:我就是肖大寶

有兩部分:一部分是幹縮,就是水分蒸發引起的;一部分是徐變。

在動荷載作用下,側焊縫的計算長度不宜大於多少

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