abaqus混凝土裂縫的案例
Abaqus 隨機(jī)裂縫 纖維混凝土建模
在abaqus內(nèi)建立隨機(jī)裂縫模型或纖維混凝土模型，可采用CAD生成隨機(jī)纖維圖導(dǎo)入到abaqus的方式。使用CAD隨機(jī)纖維2D插件在AutoCAD內(nèi)生成所需要的模型圖。
將CAD文件另存為.dxf格式。
打開(kāi)abaqus選擇導(dǎo)入-草圖，將之前保存的dxf文件導(dǎo)入到abaqus草圖內(nèi)。
復(fù)制草圖，并刪除纖維，只保留長(zhǎng)方形外框，建立與模型大小一致的二維部件。
通過(guò)創(chuàng)建分區(qū)選擇第一張草圖將長(zhǎng)方體幾何部件進(jìn)行分區(qū)。
建模中所采用的插件下載：
CAD隨機(jī)纖維2D插件
基于ABAQUS的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫分析
1 鋼筋混凝土梁的試件尺寸及配筋圖
試件特征：根據(jù)試驗(yàn)要求，試驗(yàn)梁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，混凝土保護(hù)層厚度為25mm。
適筋梁：①為 2φ18。梁的中間 400mm區(qū)段內(nèi)無(wú)腹筋，其余區(qū)域配有 6@100 的箍筋，
以保證不發(fā)生斜截面破壞。梁的受壓區(qū)配有兩根架立筋，通過(guò)箍筋與受力筋綁扎在一起，形成骨架，保證受力鋼筋處在正確的位置。
2 基于實(shí)體單元模型的建立
根據(jù)原始構(gòu)件尺寸及配筋圖通過(guò)創(chuàng)建鋼筋、混凝土實(shí)體以及將實(shí)體裝配等過(guò)程進(jìn)行鋼筋混凝土梁的建立，并給鋼筋混凝土梁施加位移條件和邊界條件。
3 基于實(shí)體單元的模擬
3.1 單元類型選擇
ABAQUS 軟件中實(shí)體單元類型種類居多，功能多樣，應(yīng)用廣泛。本文根據(jù)模型的受力特點(diǎn)，混凝土采用三維二節(jié)點(diǎn)實(shí)體縮減積分單元 (C3D8R) , 即滿足精度又可以減小計(jì)算量。鋼筋采用三維二節(jié)點(diǎn)桁架單元 (T3D2)
[1] 。
3.2 混凝土本構(gòu)模型
本文在進(jìn)行實(shí)體單元模擬時(shí)，混凝土本構(gòu)模型選取混凝土塑性損傷(CDP)模型。根據(jù)我國(guó)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50010—2002)給出的混凝土單軸受壓和受拉應(yīng)力-應(yīng)變曲線
方程進(jìn)行計(jì)算。受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖 3 所示，計(jì)算公式見(jiàn)式(1)—式(4)。
式中:αa、αd為混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變曲線上升段和下降段的參數(shù)值,按規(guī)范要求取
值；f *c 為混凝土單軸抗壓強(qiáng)度；εc 為與 f *c相對(duì)應(yīng)的混凝土峰值壓應(yīng)變。
混凝土單軸受拉應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖 4 所示,計(jì)算公式見(jiàn)式(4)—式(8)。
式中，αt為混凝土單軸受拉應(yīng)力-應(yīng)變曲線下降段的參數(shù)值,按規(guī)范要求取值;f *t 為混凝
土單軸抗拉強(qiáng)度；εt為與 f *t相對(duì)應(yīng)的混凝土峰值拉應(yīng)變[2]。
展開(kāi) ABAQUS中帶預(yù)制裂縫XFEM的纖維混凝土開(kāi)裂-纖維帶取向度 ￥300
ABAQUS中帶預(yù)制裂縫XFEM的纖維混凝土開(kāi)裂-纖維帶取向度（隨機(jī)、水平、垂直、特定取向度）
亮點(diǎn)：纖維的隨機(jī)分布角度對(duì)纖維混合基體整體性能的影響
開(kāi)展帶預(yù)制裂縫的隨機(jī)亂向鋼纖維混凝土（SFRC）和定向鋼纖維混凝土(ASFRC)試件的三點(diǎn)彎曲靜載斷裂試驗(yàn)。試件幾何尺寸如圖2.3所示，試件實(shí)際跨距L = 440 mm，試驗(yàn)加載支座范圍內(nèi)有效跨距S = 400 mm，梁寬B = 100 mm，梁高D = 100 mm，跨中初始裂縫長(zhǎng)度a0 = 40 mm，縫寬為2 mm。
展開(kāi) 如何識(shí)別六大常見(jiàn)混凝土裂縫？
混凝土裂縫是由于混凝土結(jié)構(gòu)由于內(nèi)外因素的作用而產(chǎn)生的物理結(jié)構(gòu)變化，而裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)物承載能力、耐久性及防水性降低的主要原因。只有正確識(shí)別混凝土裂縫的產(chǎn)生原因，采取相應(yīng)的措施，消除隱患，才能確保結(jié)構(gòu)安全和正常使用。
1
塑性坍落裂縫
一般多在混凝土澆注過(guò)程或澆注成型后，在混凝土初凝前發(fā)生，由于混凝土拌合物中的骨料在自重作用下緩慢下沉，水向上浮，即所謂的泌水，若是素混凝土，混凝土內(nèi)部下沉是均勻的，若是鋼筋混凝土，則混凝土沿鋼筋下方繼續(xù)下沉，鋼筋上面的混凝土被鋼筋支頂，使混凝土沿鋼筋表面產(chǎn)生順筋裂縫。這種塑性塌落裂縫，對(duì)于大流動(dòng)性混凝土或水灰比較大的混凝土尤為嚴(yán)重。
裂縫一般特征：混凝土沿鋼筋表面產(chǎn)生順筋裂縫。
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2
塑性收縮（干縮）裂縫
一般多在混凝土澆注后，還處于塑性狀態(tài)時(shí)，由于天氣炎熱、蒸發(fā)量大、大風(fēng)或混凝土本身水化熱高等原因，而產(chǎn)生裂縫。
裂縫一般特征：一般有兩種形狀：一種為不規(guī)則龜紋狀或放射狀裂縫；另一種為每隔一段距離出現(xiàn)一條裂縫；有時(shí)上述兩類裂縫同時(shí)在混凝土構(gòu)件上出現(xiàn)。
3
溫度裂縫
一般是由于外界溫度變化，使混凝土產(chǎn)生脹縮變形，這種變形即為溫度變化，當(dāng)混凝土構(gòu)件受到約束時(shí)，將在混凝土構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)由此產(chǎn)生的混凝土內(nèi)部的拉應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度極限值時(shí)，混凝土便產(chǎn)生溫度裂縫。
裂縫一般特征：溫度裂縫，由于與溫度場(chǎng)分布、溫差大小，約束程度以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的類型不同，其溫度裂縫的形狀和發(fā)生的部位，都有較大的差異，同時(shí)，隨時(shí)間的推移，溫度裂縫還會(huì)逐漸開(kāi)展，甚至惡化。
展開(kāi) 
Abaqus纖維混凝土3D 泡沫混凝土 三維隨機(jī)幾何 三維混凝土細(xì)觀 多面體骨料建模
模型實(shí)例
以下是Abaqus內(nèi)纖維混凝土的模型，纖維是采用三維圓柱體模擬的，混凝土內(nèi)的骨料采用的是實(shí)體的球體。纖維及骨料均可設(shè)置不同的尺寸，并且各類型的數(shù)目不受限制，即可設(shè)置多種纖維及球體骨料大小。
研究進(jìn)展
在Abaqus內(nèi)建立混凝土細(xì)觀模型，如鋼纖維混凝土、不干涉球體骨料、多面體骨料模型等，是進(jìn)行混凝土性能研究的主流方法之一。而在進(jìn)行Abaqus混凝土細(xì)觀模擬時(shí)，隨機(jī)骨料及隨機(jī)纖維等幾何模型的構(gòu)件是主要的難點(diǎn)所在。
為了在Abaqus內(nèi)建立混凝土模型，有學(xué)者采用Abaqus命令的方式，但這需要有一定的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，并且需要反復(fù)改參、調(diào)試，極為不便。也有采用Abaqus混凝土建模插件實(shí)現(xiàn)的方式，這極大的節(jié)省了模型建立的耗時(shí)，如Abaqus混凝土多邊形或Abaqus混凝土三維球體骨料插件等，但其實(shí)現(xiàn)的模型較為簡(jiǎn)單，幾何模型單一。
建模方案
這里介紹一種通過(guò)AutoCAD軟件建立纖維混凝土三維模型后導(dǎo)入到Abaqus內(nèi)的方式。可實(shí)現(xiàn)多種混凝土模型的快速構(gòu)建。CAD導(dǎo)入Abaqus的方法簡(jiǎn)單，將CAD文件輸出為.sat格式，然后在Abaqus內(nèi)選擇導(dǎo)入部件，選擇對(duì)應(yīng)的.sat文件即可。
下面是通過(guò)該方法建立的Abaqus隨機(jī)幾何模型。
插件介紹
本插件可以生成多種形式的隨機(jī)三維幾何，用于Abaqus混凝土模型的建立，也可用于再生骨料混凝土、泡沫混凝土、加氣混凝土等方面。理論上講，只要幾何存在相似性，可進(jìn)行模型簡(jiǎn)化的，均可采用這種方式進(jìn)行建模。
插件的詳細(xì)介紹及下載見(jiàn)下方鏈接：
CAD隨機(jī)幾何3D插件
展開(kāi) 混凝土裂縫的預(yù)防與處理
一、混凝土工程中常見(jiàn)裂縫及預(yù)防
１．干縮裂縫及預(yù)防
干縮裂縫多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時(shí)間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右。水泥砂漿中水分的蒸發(fā)會(huì)產(chǎn)生干縮，且這種收縮是不可逆的。干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細(xì)裂縫，寬度多在０．０５～０．２ｍｍ之間，大體積混凝土中平面部位多見(jiàn)，較薄的梁板中多沿其短向分布。混凝土干縮主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量等有關(guān)。
主要預(yù)防措施：一是選用收縮量較小的水泥，一般采用中低熱水泥和粉煤灰水泥，降低水泥的用量。二是混凝土的干縮受水灰比的影響較大，水灰比越大干縮越大，因此在混凝土配合比設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量控制好水灰比，同時(shí)摻加合適的減水劑。三是嚴(yán)格控制混凝土攪拌和施工中的配合比，混凝土的用水量絕對(duì)不能大于配合比設(shè)計(jì)所給定的用水量。四是加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)延長(zhǎng)混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間。冬季施工時(shí)要適當(dāng)延長(zhǎng)混凝土保溫覆蓋時(shí)間，并涂刷養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)。五是在混凝土結(jié)構(gòu)中設(shè)置合適的收縮縫。
２．塑性收縮裂縫及預(yù)防
塑性收縮是指混凝土在凝結(jié)之前，表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫多呈中間寬兩端細(xì)且長(zhǎng)短不一、互不連貫狀態(tài)。其產(chǎn)生的主要原因?yàn)椋?em>混凝土在終凝前幾乎沒(méi)有強(qiáng)度或強(qiáng)度很小，或者混凝土剛剛終凝而強(qiáng)度很小時(shí)，受高溫或較大風(fēng)力的影響，混凝土表面失水過(guò)快，造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時(shí)混凝土的強(qiáng)度又無(wú)法抵抗其本身收縮，因此產(chǎn)生龜裂。影響混凝土塑性收縮開(kāi)裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結(jié)時(shí)間、環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對(duì)濕度等等。
主要預(yù)防措施：一是選用干縮值較小早期強(qiáng)度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。
展開(kāi) 完整的混凝土裂縫修補(bǔ)措施
為便于研究分析，裂縫圖應(yīng)根據(jù)構(gòu)件逐一繪制展開(kāi)圖，并在圖上標(biāo)明方位。當(dāng)裂縫數(shù)量較多時(shí)，可在構(gòu)件有裂縫的表面畫上方格，方格尺寸依據(jù)構(gòu)件的大小以200-500mm為宜，在裂縫的一側(cè)用毛筆或粉筆沿裂縫畫線，然后依據(jù)同樣的位置翻樣到記錄本上，對(duì)于特殊形狀的裂縫還要拍照和攝像。
02 測(cè)定裂縫寬度
測(cè)定時(shí)把裂縫全長(zhǎng)分為四等分，中央點(diǎn)和兩端，以及中央點(diǎn)和中間的第三分點(diǎn)。測(cè)定裂縫方向上的垂直寬度，使用帶有刻度的專用顯微鏡，將刻度與縫口垂直，量出縫口寬度，記下讀數(shù)并標(biāo)于圖上。
也可以采用裂縫卡通過(guò)放大鏡估計(jì)裂縫寬度，但這種方法誤差較大。裂縫長(zhǎng)度可用鋼尺測(cè)量，在裂縫的端部要有標(biāo)志，標(biāo)上年月日，以觀測(cè)裂縫的發(fā)展。
在測(cè)定裂縫長(zhǎng)度和寬度的同時(shí)，須同時(shí)確認(rèn)保護(hù)層厚度，保護(hù)層混凝土厚度不宜用鏨鑿開(kāi)時(shí)，可用鋼筋探測(cè)器找出其厚度。
03 測(cè)定裂縫深度
檢測(cè)裂縫的深度通常用超聲波法，通過(guò)所測(cè)得的聲時(shí)與探頭之間的關(guān)系推算出裂縫的深度。
用超聲波測(cè)試裂縫深度，要在避開(kāi)鋼筋的位置上進(jìn)行，且僅對(duì)一些受力裂縫比較合適，因?yàn)檫@種裂縫兩邊的混凝土一般是完全分離的。如果兩邊的混凝土并未完全分離，用超聲波檢測(cè)是不太準(zhǔn)確的。
對(duì)于裂縫不深且其走向大致成一直線的構(gòu)件，可以采用直接取芯的方法進(jìn)行檢測(cè)。
這種方法是在有裂縫的位置，沿深度方向鉆取混凝土芯樣，這樣可以在芯樣側(cè)面直接測(cè)量裂縫深度，其缺點(diǎn)是對(duì)構(gòu)件有一定的破損。
04 裂縫發(fā)展情況觀測(cè)
對(duì)于活動(dòng)裂縫，應(yīng)進(jìn)行定期觀測(cè)，專用儀器有接觸式引伸儀、振弦式應(yīng)變儀等，最簡(jiǎn)單的辦法是騎縫涂抹石膏餅觀察。
在典型裂縫位置處抹50mm左右見(jiàn)方的石膏餅，觀察石膏餅是否沿原裂縫開(kāi)裂，就可確定裂縫是否在繼續(xù)發(fā)展。
展開(kāi) 搞定混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題，我們?cè)撛趺醋觯?/span>
混凝土裂縫問(wèn)題是長(zhǎng)期困擾著建筑工程技術(shù)人員的一大難題，混凝土結(jié)構(gòu)尤其是大體積建筑中出現(xiàn)裂縫是很常見(jiàn)的現(xiàn)象，因此工程人員對(duì)裂縫問(wèn)題非常關(guān)注。
本文對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行了分類，并分析了裂縫的產(chǎn)生原因、常用的檢測(cè)方法，以及裂縫出現(xiàn)以后的各種修復(fù)加固措施，供從事工程施工的工程技術(shù)人員參考。
01
裂縫可能危及結(jié)構(gòu)安全
裂縫問(wèn)題是一個(gè)人們普遍關(guān)心的問(wèn)題，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)而言，裂縫的存在是十分普遍的現(xiàn)象。大量科研和實(shí)踐都證明了混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫是不可避免的，裂縫出現(xiàn)時(shí)荷載常為極限荷載的15%~25%。
在正常使用荷載作用下，鋼筋混凝上結(jié)構(gòu)一般是帶裂縫工作的，一般肉眼可見(jiàn)的裂縫范圍為0.02~0.05mm，裂縫寬度小于0.05mm 的屬無(wú)害裂縫，對(duì)防水、防腐蝕與承重的影響均可忽略不計(jì)。
我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范對(duì)一般正常使用條件下混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件最大裂縫寬度的控制標(biāo)準(zhǔn)為0.3mm。因此就經(jīng)濟(jì)及科學(xué)觀點(diǎn)，一定程度的裂縫是可以接受的。
但有的裂縫會(huì)造成結(jié)構(gòu)承載能力降低，結(jié)構(gòu)可靠度下降；有的雖對(duì)承載力無(wú)多大影響，但會(huì)出現(xiàn)諸如混凝上保護(hù)層脫落、鋼筋銹蝕加速和混凝土碳化，降低結(jié)構(gòu)的耐久性或發(fā)生滲漏，影響使用。
當(dāng)裂縫寬度達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，還可能危及結(jié)構(gòu)的安全。因此，如何對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫進(jìn)行評(píng)價(jià)、鑒定、修復(fù)，對(duì)結(jié)構(gòu)的使用和維護(hù)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
02
裂縫原因與類型
裂縫形成的原因一般分成兩類：結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫。
【結(jié)構(gòu)性裂縫】
由于直接施加的各種靜力和動(dòng)力荷載所引起的裂縫。由于結(jié)構(gòu)承載力不足應(yīng)力達(dá)到限值引起的，是結(jié)構(gòu)開(kāi)始破壞的特征。這種裂縫是比較危險(xiǎn)的，如果不對(duì)這類裂縫進(jìn)行處理將對(duì)結(jié)構(gòu)的安全帶來(lái)隱患。
【非結(jié)構(gòu)性裂縫】
由于溫度變化、收縮、不均勻沉降等間接作用, 結(jié)構(gòu)的變形受到約束而引起的裂縫。
展開(kāi) 據(jù)說(shuō)裂縫自愈的混凝土已經(jīng)有眉目了！
地質(zhì)學(xué)和生物學(xué)的結(jié)合正在給建筑材料帶來(lái)新突破，這就是能夠使裂縫自愈的混凝土。那么其中的秘密武器是什么？答案是細(xì)菌。
荷蘭代爾夫特理工大學(xué)教授亨德里克·容克斯（Hendrik Jonkers）過(guò)去幾年一直嘗試開(kāi)發(fā)“生物混凝土”。他在混凝土中添加了特殊的“愈合材料”。當(dāng)水通過(guò)裂縫滲透進(jìn)混凝土時(shí)，這種材料將被激活。當(dāng)材料被激活后，“魔法”就將上演點(diǎn)擊免費(fèi)獲取1000G工程資料。
容克斯使用了能在強(qiáng)堿性混凝土環(huán)境中生存數(shù)十年的芽孢桿菌，并利用乳酸鈣作為這些細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源。這些細(xì)菌和化學(xué)物質(zhì)被封裝在由生物降解塑料制成的膠囊中，并被埋入混凝土。當(dāng)有水接觸這一膠囊時(shí)，膠囊將會(huì)融化，細(xì)菌將開(kāi)始生長(zhǎng)，并以乳酸鈣作為營(yíng)養(yǎng)來(lái)源生成混凝土的主要成分石灰石。隨后，裂縫將會(huì)“愈合”。
到目前為止，這種生物混凝土能在約3周時(shí)間里愈合最多0.8毫米寬的裂縫。這種材料也可以被摻雜在常規(guī)混凝土之中，帶來(lái)裂縫自愈的效果。
容克斯表示：“自然給我們帶來(lái)了許多免費(fèi)的功能。如果我們能在材料中利用這些功能，那么將可以從中受益。”
生物混凝土帶來(lái)的好處顯而易見(jiàn)。目前，混凝土是全球最常用的建筑材料，而通過(guò)采用具有自愈能力的混凝土，鋼筋用量可以減少，從而降低建筑成本。此外，在建造危險(xiǎn)物質(zhì)容器時(shí)，這也是一種更理想的材料。因?yàn)楫?dāng)容器需要維修時(shí)，此類材料可以避免工人暴露在危險(xiǎn)環(huán)境中。不過(guò)容克斯也承認(rèn)，在短期內(nèi)，以傳統(tǒng)方式修復(fù)混凝土裂縫更為經(jīng)濟(jì)。
展開(kāi) ABAQUS混凝土損傷塑性模型-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中C50混凝土-彈模34400Mpa-損傷因子計(jì)算及EXCEL
這是我自己計(jì)算的2010規(guī)范中ABAQUS混凝土損傷塑性模型-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中C50混凝土-彈模34400Mpa-損傷因子計(jì)算及EXCEL
首先用自己的數(shù)據(jù)計(jì)算2010規(guī)范中規(guī)定的混凝土本構(gòu)關(guān)系
然后借助文件夾中02版規(guī)范的方法，計(jì)算損傷因子。
以后還會(huì)有詳細(xì)計(jì)算方法，此數(shù)據(jù)僅供參考。
2010規(guī)范用C50混凝土損傷塑性本構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)-彈模34400MPa-帶損傷因子-自己數(shù)據(jù)計(jì)算得出.rar
混凝土裂縫寬度的容許值(Tolerable Crack Width of Concrete)
關(guān)鍵詞Top 10: 裂縫
受彎構(gòu)件裂縫寬度計(jì)算方法(Crack width of flexural members)
不同規(guī)范剪跨比m取值范圍的比較(Shear Span to Depth Ratio)
Abaqus 2021 擴(kuò)展有限元 XFEM新功能
鋼筋混凝土梁的剪切破壞(Shear Failure in Reinforced Concrete Beams)
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本概念及材料的物理力學(xué)性能(1)
受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 (1)
受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算 (1)
受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算 (2)
鋼筋混凝土受彎構(gòu)件剪跨與深度比(Shear Span to Depth Ratio)
持久狀況計(jì)算
展開(kāi) 
搞定混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題，我們?cè)撛趺醋觯?/span>
混凝土裂縫問(wèn)題是長(zhǎng)期困擾著建筑工程技術(shù)人員的一大難題，混凝土結(jié)構(gòu)尤其是大體積建筑中出現(xiàn)裂縫是很常見(jiàn)的現(xiàn)象，因此工程人員對(duì)裂縫問(wèn)題非常關(guān)注。
本文對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行了分類，并分析了裂縫的產(chǎn)生原因、常用的檢測(cè)方法，以及裂縫出現(xiàn)以后的各種修復(fù)加固措施，供從事工程施工的工程技術(shù)人員參考。
1 裂縫可能危及結(jié)構(gòu)安全
裂縫問(wèn)題是一個(gè)人們普遍關(guān)心的問(wèn)題，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)而言，裂縫的存在是十分普遍的現(xiàn)象。大量科研和實(shí)踐都證明了混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫是不可避免的，裂縫出現(xiàn)時(shí)荷載常為極限荷載的15%~25%。
在正常使用荷載作用下，鋼筋混凝上結(jié)構(gòu)一般是帶裂縫工作的，一般肉眼可見(jiàn)的裂縫范圍為0.02~0.05mm，裂縫寬度小于0.05mm 的屬無(wú)害裂縫，對(duì)防水、防腐蝕與承重的影響均可忽略不計(jì)。
我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范對(duì)一般正常使用條件下混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件最大裂縫寬度的控制標(biāo)準(zhǔn)為0.3mm。因此就經(jīng)濟(jì)及科學(xué)觀點(diǎn)，一定程度的裂縫是可以接受的。
但有的裂縫會(huì)造成結(jié)構(gòu)承載能力降低，結(jié)構(gòu)可靠度下降；有的雖對(duì)承載力無(wú)多大影響，但會(huì)出現(xiàn)諸如混凝上保護(hù)層脫落、鋼筋銹蝕加速和混凝土碳化，降低結(jié)構(gòu)的耐久性或發(fā)生滲漏，影響使用。
當(dāng)裂縫寬度達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，還可能危及結(jié)構(gòu)的安全。因此，如何對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫進(jìn)行評(píng)價(jià)、鑒定、修復(fù)，對(duì)結(jié)構(gòu)的使用和維護(hù)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
展開(kāi) 鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的裂縫(Cracking in Reinforced Concrete)
1 引言
由于混凝土的低抗拉強(qiáng)度(low tensile strength)和低延伸性(low extensibility)，混凝土中出現(xiàn)裂縫是不可避免的。在持久狀況的使用荷載(service loads)下(持久狀況計(jì)算)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋承受的應(yīng)力較低，除了因混凝土收縮和溫度變化而產(chǎn)生的裂縫外，受應(yīng)力導(dǎo)致的開(kāi)裂量非常有限。然而在鋼筋承受應(yīng)力很高的情況下，特別是使用高強(qiáng)度的鋼筋時(shí)，在使用荷載下可能會(huì)出現(xiàn)一些明顯的裂縫。如果這些裂縫太寬，一方面會(huì)引起結(jié)構(gòu)的破壞, 另一方面也會(huì)破壞結(jié)構(gòu)的美感.
裂縫的出現(xiàn)可能導(dǎo)致鋼筋暴露在環(huán)境中，從而造成鋼筋的腐蝕。為了盡量減少這些不利影響，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須確保正常使用條件下的裂縫寬度保持在可接受的范圍內(nèi)。除了美觀問(wèn)題和可能的鋼筋腐蝕外，鋼筋混凝土構(gòu)件的裂縫將導(dǎo)致構(gòu)件的彎曲剛度(bending stiffness)顯著降低。因此在評(píng)估鋼筋混凝土構(gòu)件的撓度時(shí)，有必要將裂縫的影響納入計(jì)算中。對(duì)于鋼筋混凝土受彎構(gòu)件,《公路橋規(guī)》規(guī)定必須進(jìn)行使用階段的變形和彎曲裂縫最大裂縫寬度進(jìn)行驗(yàn)算。
2 鋼筋混凝土的允許裂縫寬度
最大裂縫寬度取決于各種因素，包括裂縫的位置、長(zhǎng)度和表面紋理以及周圍地區(qū)的照明條件等。Park & Paulay(1975)的研究指出可接受的裂縫寬度應(yīng)在0.25mm到0.38mm之間. 后來(lái)發(fā)展的各種規(guī)范制定的裂縫容許值基本上在這個(gè)值域內(nèi).
展開(kāi) 大體積混凝土裂縫難防治？是因?yàn)檫@些細(xì)節(jié)！
一般當(dāng)裂縫寬度在0.1～0.2mm時(shí)，雖然早期有輕微滲水，但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，裂縫可以自愈。
如超過(guò)0.2～0.3mm，則滲漏水量將隨著裂縫寬度的增加而迅速加大。所以，在地下工程中應(yīng)盡量避免超過(guò)0.3mm貫穿全斷面的裂縫。如出現(xiàn)這種裂縫，將大大影響結(jié)構(gòu)的使用，必須進(jìn)行化學(xué)灌漿加固處理。
溫度裂縫的產(chǎn)生：一方面是混凝土內(nèi)外溫差而產(chǎn)生的；另一方面是結(jié)構(gòu)的外部約束和混凝土各質(zhì)點(diǎn)間的約束，阻止混凝土收縮變形，混凝土抗壓強(qiáng)度較大，但相對(duì)來(lái)說(shuō)，混凝土抗拉強(qiáng)度卻很小，所以溫度應(yīng)力一旦超過(guò)混凝土能承受的抗拉強(qiáng)度時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)裂縫。
產(chǎn)生裂縫的主要原因有以下幾方面
1、水泥水化熱
水泥水化放熱，大體積混凝土結(jié)構(gòu)斷面較厚，表面系數(shù)相對(duì)較小，熱量聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)部不易散失。內(nèi)部的水化熱無(wú)法及時(shí)散發(fā)出去，以至于越積越高，使內(nèi)外溫差增大。
單位時(shí)間混凝土釋放的水泥水化熱，與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關(guān)，并隨混凝土的齡期而增長(zhǎng)。
由于混凝土結(jié)構(gòu)表面可以自然散熱，實(shí)際上內(nèi)部的最高溫度，多數(shù)發(fā)生在澆筑后的最初3～5天。
2、外界氣溫變化
施工階段澆筑溫度隨著外界氣溫變化而變化。特別是氣溫驟降，會(huì)大大增加內(nèi)外層混凝土溫差，這對(duì)大體積混凝土是極為不利的。
溫度應(yīng)力是由于溫差引起溫度變形造成的；溫差愈大，溫度應(yīng)力也愈大。
展開(kāi) 科學(xué)家研發(fā)可自行修補(bǔ)裂縫混凝土 真菌是關(guān)鍵
據(jù)臺(tái)灣“中時(shí)電子報(bào)”1月25日?qǐng)?bào)道，為了延長(zhǎng)混凝土的使用年限，減少裂縫出現(xiàn)，科學(xué)家近日在混凝土里添加真菌，這些真菌可以修補(bǔ)裂縫。
資料圖
研究人員來(lái)自紐約州立賓漢頓大學(xué)和紐澤西州立羅格斯大學(xué)，他們使用的真菌，被稱為里氏木霉，將孢子混入混凝土中，頑強(qiáng)的真菌可以保持休眠數(shù)月或數(shù)年，其間幾乎不消耗任何營(yíng)養(yǎng)，當(dāng)混凝土龜裂時(shí)，孢子遇到了空氣和水中，就會(huì)復(fù)蘇活躍。
真菌可以在混凝土內(nèi)生長(zhǎng)，經(jīng)代謝作用產(chǎn)生副產(chǎn)品“碳酸鈣”。碳酸鈣(又可稱為石灰石)正是水泥與混凝土的主成份，雖然它并不完全是混凝土(還缺了黏土)，但確實(shí)可以填補(bǔ)裂縫，阻止混凝土進(jìn)一步的裂解，這樣將大大延長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。
但目前這項(xiàng)研究還處于初期階段，所以不可能在短時(shí)間內(nèi)看到真菌填充混凝土的全過(guò)程，研究人員最需要了解的是，如何確保真菌可以在混凝土內(nèi)存活很長(zhǎng)一段時(shí)間，并且承受普通的混凝土制作過(guò)程的添加劑，而不會(huì)死亡，因此還需要很多測(cè)試。但他們相信，最終可以找到合適的配方，完成能自行修復(fù)裂縫的混凝土。
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