没事用硫酸钠泡泡裂缝混凝土！

（正交法分析裂缝对抗压强度的影响）

1、试验材料

水泥：唐山冀东P.O42.5级水泥，性能指标如下：

初凝：140 ，

终凝：230，

抗折强度：3d：5.22 , 28d：7.66

抗压强度：3d：19.11 ，28d：51

细度（45um筛晒余）：2.1

标准稠度用水量：27.85

2、粗集料：采用5~20mm连续级配碎石，表观密度为2778kg/m3，堆积密度为1643kg/m3。

3、粉煤灰：细度（45筛余）为12.5%，需水量比为100%，等级为II级。

4、细集料：天然河砂，细度模数2.6，表观密度2556，堆积密度1840.

5、矿粉：密度2.89，比表面积416，烧失量1.6.

6、减水剂：减水率25%聚羧酸，固含量39。

2、正交试验设计

研究裂缝的长度、宽度、深度这3种因素及每种因素的水平对混凝土抗压强度的影响。对裂缝的长度、宽度和深度分别设定3个水平，从而设计成L9（3^4）的正交试验。

3、混凝土抗压强度分析

浸泡在10%Na2SO4、15%Na2SO4溶液中60、90d的带裂缝混凝土抗压强度均高于水中浸泡的混凝土抗压强度。混凝土抗压强度随Na2SO4溶液浓度的增大而增大。

随着混凝土龄期的增长和硫酸钠溶液浓度的增加，钙矾石、C-S-H凝胶等水化产物的量增多，尺寸增大，水化产物在混凝土内部富集、膨胀，使混凝土更加密实。当浸泡硫酸钠溶液浓度在10%、15%时，溶液浓度越高，硫酸根离子进入混凝土内部速率越快，产生的水化产物越多，混凝土越密实。抗压强度提高越大。当浸泡龄期从60d增长到90d，随着龄期增长，混凝土内部钙矾石等水化产物越多，内部孔隙得到充分填充，混凝土抗压强度增大。

由方差分析可得裂缝长度、宽度、深度对浸泡在硫酸钠溶液中混凝土抗压强度影响的大小为：深度＞长度＞宽度。

没事可以加点塑钢纤维！

（混凝土裂纹扩展演变的数值模拟）

本研究的模型尺寸均为100mm*100mm平面矩形，模型中骨料与砂浆采用PLANE42单元进行模拟，塑钢纤维采用BEAM3单元进行模拟。本研究采用最大拉应变准则来判断单元开裂，砂浆的极限拉应变采用0.00025。约束底端的水平位移和竖向位移，对顶端节点施加位移荷载。为了模拟裂纹的扩展，对骨料与砂浆的粘结界面处单元做了单元细化处理。

模型所施加的位移荷载分为7个位移荷载步，每步位移荷载值如下：第一步为0.03mm，后继荷载步每步在前一步的基础上增加0.01mm。

从开裂到破坏的过程如图：

在第二荷载步中，出现了少量裂纹，裂纹出现在轻骨料以及轻骨料与砂浆的黏结界面中，表明在裂纹出现的初期，塑钢纤维对于混凝土的裂纹改善效果不显著。

在第四荷载步中，无纤维轻骨料混凝土中，骨料以及骨料与砂浆的黏结界面上出现了大量的裂纹，而塑钢纤维轻骨料混凝土的裂纹大多出现在骨料上面，且裂纹出现较少。说明随着荷载的增加，塑钢纤维对混凝土的开裂有一定抑制作用。

在第六步时，在塑钢纤维轻骨料混凝土中，尤其是裂纹的扩展情况要减轻很多，相邻骨料之间的裂纹很少。从宏观试验来看，无纤维轻骨料混凝土的试件稍有开裂后，随即被压碎，而塑钢纤维轻骨料混凝土开裂过程持久。

裂纹对混凝土耐久性能影响

大家都知道，地下水和土中的氯离子对混凝土桩基存在强腐蚀，工程中普遍采用的防腐措施是确定氯离子扩散系数（或电通量）的限值，同时在桩中掺加钢筋阻锈剂。然而预制桩在沉桩过程中往往会桩头碎裂、裂纹甚至断桩。目前学术界对于这个问题得出的研究成果如下：

1、通过在混凝土和砂浆试块表面插入钢片的方法预置裂纹，研究氯离子渗透性能。

2、通过拉裂的方法在棱柱体试件上产生裂纹，浸泡法进行氯离子传输试验。

3、研究碳化、氯离子侵蚀和荷载耦合作用下氯离子扩散系数变化，得出荷载等级达到60%极限荷载以上时，扩散系数有陡增的变化过程。

4、制作带横向裂缝的钢筋混凝土板试件，研究开裂状态对氯离子环境中钢筋混凝土试件渗透性、钢筋锈蚀电流及裂缝处钢筋锈蚀长度的影响。

目前这些裂纹产生方式可归纳为劈裂法、弯曲加载法、楔形劈拉法、预置薄片法，裂纹的形态往往是单一的，而现实中裂纹具有多样性、随机性，通常还具有粗糙度、曲折性，裂纹宽度随深度而变化。

混凝土预制桩的施工方法一般为锤击法，对桩头和桩身造成的损伤几乎不可避免，试验室条件下测得的无劣化试件的氯离子扩散系数不能贴合工程实际情况，应乘以一定的折减系数。根据试验数据，微细裂纹使得扩散系数增加15%以上，粗大裂纹可使扩散系数增加约90%。

氯离子扩散系数对混凝土寿命具有重要影响。基于氯盐渗透的基桩寿命评估，具有代表性的评估方法是欧洲Duracrete方法，该方法提出的氯离子侵入混凝土过程的计算模型为：

对于C45和C80混凝土试块，施加极限应力60%~90%的预压力使其产生裂纹，产生的微细裂纹可导致氯离子扩散系数提高15%~30%，0.1~0.5mm粗裂纹可使氯离子扩散系数提高70%~90%；加速钢筋腐蚀试验说明，裂纹显著增加钢筋锈蚀率，提高锈蚀失重率。