混凝土强度与温度裂缝关系研究

混凝土强度与温度裂缝关系研究

 彭,亮1，吕浩瑭

凌云建设集团有限公司，杭州310008

摘  要: 施工现场混凝土在浇筑完成后，其强度处于逐渐的增长过程中，但在混凝土拆模后或拆模后一段时间内，经常发现混凝土裂缝出现，而裂缝的区域基本上都位于墙的中部，对于裂缝何时产生，裂缝如何延展，经常困扰着施工现场人员，因此如何预测混凝土裂缝是本次研究的课题。

关 键 词: 裂缝，混凝土损伤，损伤因子

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1引言

施工现场的混凝土裂缝，有的裂缝可能会产生相当大的危害。目前虽然已经有无数人在研究混凝土裂缝问题，但混凝土如何产生裂缝，在何时产生裂缝一直是施工现场最迷茫的问题，因此本文通过对施工现场最常用的C30混凝土的研究，来揭示这一过程，因，然后对内部机理进行剖析，提出一种普遍适用的方法，为施工现场预防混凝土裂缝增强理论依据。

2工程背景

以某城市道路下穿隧道工程侧墙产生的裂缝为例，该工程下穿隧道横断面高度为7.1m，从桩号为K0+150～K0+645段均为下穿段，其中K0+250～K0+550段为暗埋段，其侧墙的参数如下表所示：

其配筋如下表所示：

在12月份浇筑完侧墙后，在下穿段K0+250～K0+550出现裂缝，经过检测统计，其最大裂缝已接近规范中的限值（0.4mm)，经取芯后发现均为贯穿性裂缝。

3混凝土损伤模型

长，但此时混凝土无论承受外部荷载与否，内部就已经有些微“损伤”，这些都是基于骨料与骨料之间的气泡、孔洞裂缝等存在，而外部荷载更是加速了内损伤环境的发展并

义上的塑性变形对混凝土造成的破坏比重通常较小。通常混凝土的非线性应力-应变曲线就专门针对由细微裂缝产生的劣化过程，因此建立连续介质损伤力学混凝土CDM模型是解决混凝土结构损伤评估的重要手段。

为简化分析，我们对混凝土的变形和失效行为进行

　　　E0—混凝土初始弹性模量。

混凝土在前期几乎不存在受压损伤，主要原因在于温度导致的混凝土膨胀受拉，混凝土在单轴受拉下超出弹性范围的部分均定义为受拉损伤，受拉应力数据可以表示为开裂应变的函数[1]。

超出弹性部分的受拉应力-应变数据以- 的形式正值输入，开裂应变定义为总应变减去混凝土材料无损伤的弹性应变，即。

注 ，

,

受拉损伤数据通过下列公式[1]，将非弹性应变转化为塑性应变。

4数值计算分析

本工程中该侧墙出现裂缝，并不意味着拆模后该墙未出现裂缝，只是裂缝的扩展并未被发觉。在11月近30天的时间，地表温度差异很大。

将上述应力应变参数结合本工程的配筋情况以及裂缝的走向，裂缝共分6个区域，每个区域按墙长12m，墙高7.1m，厚度700mm的混凝土墙考虑，现场实际调研后发现第二天拆模、第三天拆模、第四天拆模及第五天拆模进行实测和模拟，发现强度越低时，混凝土越容易从墙中间开裂，裂缝也越大，随着混凝土强度的升高，混凝土裂缝分布越来越密，但裂缝宽度也越来越小，到最后混凝土裂缝变成不可变见。

上述计算中，按当月当时的环境分别进行试验和计算，拆模时温度平均在11℃左右，此时模板内混凝土温度平均在53℃，混凝土

部断裂能骤升，混凝土发生破坏。

另外，据本人对现场混凝土长期监测、

面温度越低，混凝土强度增长较慢，强度增长曲线越平滑。拉强度增长缓慢，混凝土上升段的应力-应变斜率较平缓，拆模时内外温差产生的温度应力是导致裂缝的主要因素。

   随着气温的降低，抗拉强度的增长曲线相对平缓。

5结语

1)混凝土的早期水化热反应是裂缝控制的关键，该阶段养护工作是确保应力-应变曲线正常发展关键，同时严格控制工人的拆模时间，配备足够数量的模板确保模板正常周转，侧模的拆除控制主要根据水化热的反应时间，不能过早拆除。

3)混凝土墙中间产生竖向裂缝，一般都是由于拆模过早造成的，混凝土在此时并未达到足够强度，其抗拉强度不足，此时混凝土处于塑性变形阶段是产生中间竖向裂缝的根本原因。

参考文献：

.［1］ ABAQUS analysis user’s manual v6．10 ［M］．ABAQUS Inc，2010．

［2］ ABAQUS theory manual v6．10［M］． ABAQUS Inc，2010．

［3］ 李杰，陈建兵，吴建营． 混凝土随机损伤力学( 第三稿) ［Z］． 上海: 同济大学．

Li Jie，Chen Jianbing，Wujianying． Stochastic dam-

age mechanics of concrete ( 3rd draft) ［Z］．Tongji U-

niversity． ( in Chinese)

［4］ 秦浩，赵宪忠．ABAQUS混凝土损伤因子取值方法研究［J］结构工程师，2013(12)：27-32．

Qin Han，ZHAO Xianzhong． Study on the ABAQUS Damage Parameter in the Concrete Damage Plasticity Model［J］．Structural Engineers，2013(12)：27-32．

［5］ Lee J，Fenves G L． Plastic-damage model for cyclic loading of concrete structures［J］． Journal of Engi- neering Mechanics，1998，124( 8) : 892-900．

［6］ Krajcinovic D，Fonseka G U． The continuous damage theory of brittle materials，Part 1: General Theory ［J］． Journal of Applied Mechanics，1981，48( 4) : 809-815．

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