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混凝土构件为什么会开裂--认识“约束”概念(一)

发布于:04-29 22:50:43 来自:施工技术/建筑施工 7 1750

本文来自微信公众号:施工技巧(sgjq-2020)


一、看到混凝土开裂了,很快就会想到可能是收缩导致的,没错,因为工程项目中80%的裂缝和混凝土收缩有关。但是混凝土收缩就一定会开裂么?看下图1,图中一块尺寸很大的基础板浇筑在地基上。图中的小圆圈代表很多滚珠,表示板伸缩变形时,地基对混凝土构件没有阻碍。


基础板可自由伸缩变形




由于基础对板收缩变形时,没有阻碍或者说没有约束,不管板尺寸多大和变形多么大,基础板内都不会产生拉力,当然不会导致板开裂。


二、再看图2,假如基础板浇筑在凹凸不平的岩石地基上。由于地基对板变形有强大的约束,会导致基础板出现大量裂缝。


基础板浇筑在凹凸不平的岩石地基上



三、图3中的基础梁,同样由于基础对梁的巨大约束,梁中会出现贯穿裂缝。


基础对基础梁变形完全约束



四、为便于理解约束的概念,上面举的几个例子,是两种极端情况,一种是完全自由变形即自由度为100%的约束,这种约束的刚度为零。另一种完全固定即自由度为零的约束,这种约束的刚度为无限大。实践中大多数情况的约束自由度介于0~100%之间,也就是弹性约束。


五、混凝土收缩的原因很多,为便于理解,主要可分为温度降低和硬化过程的收缩两类。那么混凝土收缩为什么会导致开裂呢?


混凝土开裂一定是受到了拉应力,并且这个拉应力超过了混凝土抗拉强度就会开裂。而混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1/10~1/18,相差一个数量级,也就是说抗拉强度很低,容易拉裂。


六、那这个拉力是从哪里来的呢?看图4的理解模型,可把图中基础梁看成有弹性的橡皮筋。假设约束A、B不动,如果橡皮筋有缩短的趋势,生活经验告诉我们,橡皮筋受到的拉力也会慢慢增大。混凝土收缩时受到的拉力就是这么来的。




七、如果基础梁缩短10mm,约束B也向A移动10mm,则基础梁受力不变,即自由度100%。与图1类似。


如果基础梁缩短10mm,约束B不动,则基础梁受力增加最多,即自由度0。约束B就是固端约束。与图2、图3类似。


如果基础梁缩短10mm,约束B向A移动4mm,则基础梁受力增加,即自由度60%。约束B就是弹性约束,即满足了部分变形。工程中大部分是这样的约束。


今天讲的约束,是混凝土构件的外约束,即与研究构件相接触的另外的构件,对研究构件产生的约束。关于理解约束概念后的应用,指导我们如何减少裂缝,后面的文章会继续探讨。

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这个家伙什么也没有留下。。。

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