1、第九章 变形和裂缝宽度的计算9.4 产生裂缝的原因 混凝土结构中存在拉应力是产生裂缝的必要条件。混凝土结构中存在拉应力是产生裂缝的必要条件。除荷载作用外，结构的除荷载作用外，结构的不均匀沉降不均匀沉降、收缩收缩、温度变温度变化化，以及在混凝土，以及在混凝土凝结凝结、硬化阶段等都会引起拉应、硬化阶段等都会引起拉应力，从而产生裂缝。力，从而产生裂缝。结构中主拉应力达到混凝土（当时）的抗拉强度时，结构中主拉应力达到混凝土（当时）的抗拉强度时，并不立即产生裂缝，而是当拉应变达到并不立即产生裂缝，而是当拉应变达到极限拉应变极限拉应变e etu时才出现裂缝。时才出现裂缝。9.4 产生裂缝的其他原因产生裂缝
2、的其他原因第九章 变形和裂缝宽度的计算9.4 产生裂缝的原因 硬化后的混凝土极限拉应变硬化后的混凝土极限拉应变e etu约为约为15010-6，即，即10m长的构长的构件，产生件，产生1.5mm的很小受拉变形即会产生裂缝。的很小受拉变形即会产生裂缝。由于混凝土材料的不均匀性，由于混凝土材料的不均匀性，裂缝首先在强度最小的位置发裂缝首先在强度最小的位置发生生。裂缝发生前瞬间的应变分布会产生应变集中。裂缝发生前瞬间的应变分布会产生应变集中。不同龄期的混凝土，其裂缝断面状况有较大差别。龄期很短不同龄期的混凝土，其裂缝断面状况有较大差别。龄期很短的混凝土，裂缝断面较为光滑，两裂缝不能完全闭合。而充的混
3、凝土，裂缝断面较为光滑，两裂缝不能完全闭合。而充分硬化后的混凝土，裂缝断面则呈不规则较为锋锐状态，两分硬化后的混凝土，裂缝断面则呈不规则较为锋锐状态，两断面可以闭合。断面可以闭合。第九章 变形和裂缝宽度的计算9.4 产生裂缝的原因开裂位置抗拉强度分布 ft,min开裂前瞬间应变开裂前应变分布弹性受拉应变分布短龄期混凝土完全硬化混凝土(a)轴向抗拉强度分布(b)开裂前应变分布(c)混凝土开裂断面状况第九章 变形和裂缝宽度的计算9.4 产生裂缝的原因一、材料原因一、材料原因水泥异常凝结引起的裂缝水泥异常凝结引起的裂缝受风化的水泥，其品质很受风化的水泥，其品质很不安定不安定。混凝土浇筑后达到一定强混
4、凝土浇筑后达到一定强度前，在凝结硬化阶段会度前，在凝结硬化阶段会产生如图所示的短小的不产生如图所示的短小的不规则裂缝。规则裂缝。随着水泥品质的改善，这随着水泥品质的改善，这种裂缝目前较少见到。种裂缝目前较少见到。1、水泥方面、水泥方面第九章 变形和裂缝宽度的计算9.4 产生裂缝的原因水泥水化热水泥水化热水泥用量在水泥用量在300kg/m3左右时，温度上升为左右时，温度上升为3040左右。左右。混凝土在绝热情况下的温度上升早强水泥超早强水泥普通水泥单位水泥用量 280kg/m3坍落度 10cm骨料最大粒径 25mm龄期（日）绝热温度上升（）第九章 变形和裂缝宽度的计算9.4 产生裂缝的原因水化热
5、引起构件内部的温度变化板在实际结构中，内部因水化热产生蓄热的同时，构件表面还在实际结构中，内部因水化热产生蓄热的同时，构件表面还产生放热，使得构件温度经上升后再下降。产生放热，使得构件温度经上升后再下降。第十一章 变形和裂缝宽度的计算11.4 产生裂缝的原因第九章 变形和裂缝宽度的计算9.4 产生裂缝的原因变形自由变形实际变形拉应变温度分布应力分布拉压大体积混凝土的温度、应力分布和裂缝构件的最小尺寸大于构件的最小尺寸大于800mm时，通常可认为是大体积混凝土。时，通常可认为是大体积混凝土。对于大体积混凝土，对于大体积混凝土，内部温度较大内部温度较大，构件外周温度较低构件外周温度较低，内，内外温
6、差很大，引起内外混凝土膨胀变形差异。内部混凝土膨外温差很大，引起内外混凝土膨胀变形差异。内部混凝土膨胀受到外部混凝土的变形约束，而使构件表面产生裂缝。这胀受到外部混凝土的变形约束，而使构件表面产生裂缝。这种裂缝在构件表面通常呈直交状况。种裂缝在构件表面通常呈直交状况。T约 1mm/每 l=10m、每温升 10，但浇筑后 23 天恢复（T0）水化热对框架结构的影响第十一章 变形和裂缝宽度的计算11.4 产生裂缝的原因第九章 变形和裂缝宽度的计算9.4 产生裂缝的原因大型构件与小尺寸构件共同组成的结构（如基础梁与薄墙板、大型构件与小尺寸构件共同组成的结构（如基础梁与薄墙板、大尺寸梁与薄楼板等），以
7、及梁柱框架结构中均可能因温差的大尺寸梁与薄楼板等），以及梁柱框架结构中均可能因温差的影响产生裂缝。影响产生裂缝。第十一章 变形和裂缝宽度的计算11.4 产生裂缝的原因第九章 变形和裂缝宽度的计算9.4 产生裂缝的原因2、骨料方面骨料方面骨料中泥份引起的裂缝碱骨料反应引起的裂缝第九章 变形和裂缝宽度的计算9.4 产生裂缝的原因混凝土下沉和泌水混凝土下沉和泌水混凝土浇筑后，在凝结过程中会产生下沉和泌水，下沉量约为混凝土浇筑后，在凝结过程中会产生下沉和泌水，下沉量约为浇筑高度的浇筑高度的1%。当下沉受到钢筋或周围混凝土的约束也会产。当下沉受到钢筋或周围混凝土的约束也会产生裂缝。生裂缝。钢筋裂缝水平钢
8、筋缝隙裂缝12mm/1m 高梁墙柱沿高度方向沉降分布混凝土下沉引起的裂缝第九章 变形和裂缝宽度的计算9.4 产生裂缝的原因3、施工原因、施工原因(a)材料混合不均匀(b)长时间搅拌(c)快速浇筑(d)先后浇筑时差过长混合材料不均匀混合材料不均匀：由于搅拌不均匀，材料的膨胀性和收缩：由于搅拌不均匀，材料的膨胀性和收缩的差异，引起局部的一些裂缝。的差异，引起局部的一些裂缝。长时间搅拌长时间搅拌：混凝土运输时间过长，长时间搅拌突然停止：混凝土运输时间过长，长时间搅拌突然停止后很快硬化产生的异常凝结，引起网状裂缝。后很快硬化产生的异常凝结，引起网状裂缝。第九章 变形和裂缝宽度的计算1.4 产生裂缝的原
9、因3、施工原因、施工原因(a)材料混合不均匀(b)长时间搅拌(c)快速浇筑(d)先后浇筑时差过长浇筑速度过快浇筑速度过快：当构件高度较大，如一次快速浇筑混凝土，：当构件高度较大，如一次快速浇筑混凝土，因下部混凝土尚未充分硬化，产生下沉，引起裂缝。因下部混凝土尚未充分硬化，产生下沉，引起裂缝。交接缝交接缝：浇筑先后时差过长，先浇筑的混凝土已硬化，导致：浇筑先后时差过长，先浇筑的混凝土已硬化，导致交接缝混凝土不连续，这是结构产生裂缝的起始位置，将成交接缝混凝土不连续，这是结构产生裂缝的起始位置，将成为结构承载力和耐久性的缺陷。为结构承载力和耐久性的缺陷。第九章 变形和裂缝宽度的计算9.4 产生裂缝
10、的原因(e)模板变形(f)支撑下沉(g)支撑下沉第九章 变形和裂缝宽度的计算9.4 产生裂缝的原因三、荷载产生的裂缝三、荷载产生的裂缝(a)竖向荷载下的裂缝弯曲裂缝剪切裂缝剪切裂缝(b)地震作用下的裂缝(c)板在竖向荷载下的裂缝板底裂缝(d)剪力墙在地震作用下的裂缝第九章 变形和裂缝宽度的计算9.4 产生裂缝的原因四、收缩裂缝四、收缩裂缝结构干燥收缩变形温度裂缝(a)墙板干燥收缩裂缝与边框架的变形(b)结构干燥收缩变形与墙板裂缝五、温度裂缝五、温度裂缝第九章 变形和裂缝宽度的计算9.4 产生裂缝的原因混凝土浇筑季节和温度、干燥收缩使构件产生变形第九章 变形和裂缝宽度的计算9.4 产生裂缝的原因
11、六、不均匀沉降产生裂缝六、不均匀沉降产生裂缝不均匀沉降产生的裂缝不均匀沉降产生的裂缝ABDCABDCA沉降量AC 节点间的伸长2AA（=裂缝总宽度）(a)墙板的开裂(b)裂缝宽度(a)混凝土开裂混凝土开裂第九章 变形和裂缝宽度的计算9.4 产生裂缝的原因七、钢筋锈蚀产生的裂缝(b)水、水、CO2侵入侵入第九章 变形和裂缝宽度的计算9.4 产生裂缝的原因七、钢筋锈蚀产生的裂缝使钢筋产生锈蚀的原因有：使钢筋产生锈蚀的原因有：骨骨料中含氯化盐；外部进入氯化料中含氯化盐；外部进入氯化盐；混凝土碳化；保护层不足；盐；混凝土碳化；保护层不足；过大的裂缝宽度过大的裂缝宽度。钢筋锈蚀产生钢筋锈蚀产生体积膨胀体积膨胀可达原可达原体积的数倍，使钢筋位置处的体积的数倍，使钢筋位置处的混凝土受到内压力而产生裂缝，混凝土受到内压力而产生裂缝，并随之剥落。并随之剥落。这种裂缝沿钢筋方向发展这种裂缝沿钢筋方向发展，且，且随着锈蚀的发展混凝土剥离产随着锈蚀的发展混凝土剥离产生空隙，这可从敲击产生的空生空隙，这可从敲击产生的空洞声得到判别。洞声得到判别。(d)钢筋体积膨胀钢筋体积膨胀钢筋阻锈剂形成保护膜钢筋阻锈剂形成保护膜在阳极，保护膜阻止铁离子的流失在阴极，保护膜形成对氧的屏障八、冻结溶解产生的裂缝反复冻融产生的裂缝反复冻融产生的裂缝
