混凝土收缩与开裂是什么关系?

收缩是引起混凝土开裂的最主要原因,但是有收缩并不意味着一定产生开裂,即收缩并不是产生裂缝的充分条件。

混凝土结构在受限条件下,一定收缩量所诱发的拉应力与由于徐变应变所松弛的应力之间的相互关系,是混凝土结构变形与开裂的核心。除了收缩外,弹性模量、抗拉强度、徐变等其他因素也会影响到混凝土的开裂敏感性。

混凝土的自由收缩会产生收缩变形,但不会引起内应力。

如果收缩是在受限的条件下进行,则此时会在混凝土的内部产生拉应力。假设此时的收缩变形为Σr,约束度为γ,则此时混凝土内部产生的内应力值为σt为:

σt=(Σf-Σr)Ec=γEcΣf

式中:

Σf-混凝土的自由收缩应变;

Σr—混凝土的受限收缩应变;

Ec——混凝土的弹性模量;

γ——混凝土的约束度。

由于混凝土为非完全弹性体,因此其内应力可由于徐变而得以缓解,若徐变系数为Φ,则实际内应力为:

σt= γEcΣf/ (1+Φ) =γE'cΣf

式中:

Φ——徐变系数;

E'c——混凝土的有效弹性模量。

由于徐变系数Φ是荷载作用下的徐变Σcr与加荷时的弹性形变Σe之比,因此,=Σcr/Σe,此时若约束拉应力Φ超过混凝土的抗拉强度f't混凝土就会开裂。

为了降低混凝土的开裂敏感性,就要求:

①混凝土材料具有较低的弹性模量,以使得一定收缩量所引起的弹性拉应力较小;

②混凝土材料具有较高的抗拉强度,使得拉应力超过材料的抗拉强度而使材料开裂的危险较小;

③混凝土材料具有高的断裂韧性,以使得裂缝的扩展变得困难。

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