混凝土的案例
防凍混凝土=抗凍混凝土？很多工程人沒搞清楚！
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正文如下：
《關(guān)于防凍混凝土與抗凍混凝土的討論》刊于《商品混凝土》，作者：楊紹林。在建筑行業(yè)中，有些施工人員往往把冬期施工的混凝土與結(jié)構(gòu)設(shè)計有抗凍等級要求的混凝土都稱為“抗凍混凝土”。筆者認(rèn)為，冬期施工的混凝土，主要是采取技術(shù)措施預(yù)防混凝土澆筑后，在未達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度以前不發(fā)生凍脹破壞就達(dá)到了技術(shù)要求，應(yīng)稱為“防凍混凝土”。而結(jié)構(gòu)設(shè)計有抗凍等級要求，混凝土自身應(yīng)具有長期抵抗凍融循環(huán)能力的，才應(yīng)稱為“抗凍混凝土”。
在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，查不到“防凍混凝土”的術(shù)語，僅能查到“摻防凍劑的混凝土”或“冬期施工的混凝土”等詞語；抗凍混凝土在規(guī)范中的術(shù)語是：抗凍等級等于或大于F50級的混凝土。實際上這兩種混凝土技術(shù)要求完全不同，但標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范沒有給出“防凍混凝土”的定義，或有些施工人員對標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范學(xué)習(xí)不夠，因此容易引起一些施工人員對這兩種混凝土產(chǎn)生誤解或混淆。譬如：誤認(rèn)為“抗凍混凝土就是摻防凍劑的混凝土”、或“大熱天為什么要澆筑抗凍混凝土？”等。這些誤解可能造成對抗凍混凝土的生產(chǎn)、澆筑和養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)的重視不夠而影響到工程質(zhì)量。
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軟件介紹
混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線繪圖軟件基于GB/T 50010-2010 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（2024修訂版）第C.2 混凝土本構(gòu)關(guān)系章節(jié)設(shè)計，軟件具備繪制不同強(qiáng)度等級的混凝土軸心強(qiáng)度設(shè)計值、標(biāo)準(zhǔn)值、平均值應(yīng)力應(yīng)變曲線功能，并可將應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)導(dǎo)出為文件。
設(shè)計依據(jù)
軟件依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》附錄C.2 混凝土本構(gòu)關(guān)系章節(jié)設(shè)計，混凝土的單軸應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖C.2.3所示。
混凝土單軸受拉應(yīng)力應(yīng)變曲線依據(jù)附錄C中的C.2.3節(jié)確定，計算公式為：
混凝土單軸受壓應(yīng)力應(yīng)變曲線依據(jù)附錄C中的C.2.4節(jié)確定，計算公式為：
根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，混凝土本構(gòu)關(guān)系中的單軸抗壓/抗拉強(qiáng)度代表值可根據(jù)實際結(jié)構(gòu)分析需要分別選取軸心抗壓/抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、強(qiáng)度設(shè)計值、強(qiáng)度平均值。
根據(jù)4.1.3節(jié)，軸心抗壓強(qiáng)度及軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值按下式計算：
其中，棱柱強(qiáng)度與立方強(qiáng)度之比值αc1：對C50及以下普通混凝土取0. 76；對高強(qiáng)混凝土C80取0. 82，中間按線性插值；C40以上的混凝土考慮脆性折減系數(shù)αc2：對C40 取1.00，對高強(qiáng)混凝土C80 取0.87，中間按線性插值。
根據(jù)4.1.4節(jié)，混凝土的強(qiáng)度設(shè)計值由強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以混凝土材料分項系數(shù)1.40確定。
展開 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，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混凝土建模插件實現(xiàn)的方式，這極大的節(jié)省了模型建立的耗時，如Abaqus混凝土多邊形或Abaqus混凝土三維球體骨料插件等，但其實現(xiàn)的模型較為簡單，幾何模型單一。
建模方案
這里介紹一種通過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。可實現(xiàn)多種混凝土模型的快速構(gòu)建。CAD導(dǎo)入Abaqus的方法簡單，將CAD文件輸出為.sat格式，然后在Abaqus內(nèi)選擇導(dǎo)入部件，選擇對應(yīng)的.sat文件即可。
下面是通過該方法建立的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)介紹及下載見下方鏈接：
CAD隨機(jī)幾何3D插件
展開 大體積混凝土的溫度控制 附大體積混凝土溫度應(yīng)力與溫度控制下載
大體積混凝土溫度控制的關(guān)鍵在于降低混凝土水化熱以及減少混凝土內(nèi)、外溫差，避免產(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力，使得混凝土在前期強(qiáng)度較低的情況下不至于受到過大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。控制混凝土內(nèi)、外溫差的主要措施有：降低混凝土入倉溫度、降低混凝土水化熱、混凝土外部保溫以及混凝土內(nèi)部降溫。
（圖為三峽大壩）
現(xiàn)代建筑中時常涉及到大體積混凝土施工，如高層樓房基礎(chǔ)、大型設(shè)備基礎(chǔ)、水利大壩、水庫、船閘、路橋隧道等。它的主要特點就是體積大，一般實體最小尺寸大于或等于1m它的表面系數(shù)比較小，水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部溫升比較快。混凝土內(nèi)外溫差比較大時，會使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。必須從根本上分析它，來保證施工的質(zhì)量。
1、什么是大體積混凝土
所謂大體積混凝土，一般是指實體截面最小尺寸大于或等于1m的混凝土。這種混凝土結(jié)構(gòu)表面系數(shù)比較小，水泥水化熱釋放比較集中，內(nèi)部溫升比較快，當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差比較大時，混凝土容易產(chǎn)生溫度裂縫，影響結(jié)構(gòu)安全和正常使用。日本建筑協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)（JASS5）規(guī)定：“結(jié)構(gòu)斷面厚度在80cm以上，同時水化熱引起混凝土內(nèi)部的最高溫度與外界氣溫之差超過25攝氏度的混凝土，稱為大體積混凝土。”美國混凝土協(xié)會（ACI）規(guī)定：“任意體量的混凝土，其尺寸大到足以必須采取措施減小由體積變形引起的裂縫時即可稱作大體積混凝土。”業(yè)界一般認(rèn)為，當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差預(yù)計將超過25攝氏度時，必須采取一定的措施來防止溫度裂縫的產(chǎn)生。這就是大體積混凝土溫度控制的意義所在。
眾所周知，混凝土雖然具有較強(qiáng)的抗壓性能但其抗拉性能非常差，必須要配置鋼筋才能具有較強(qiáng)的抗拉、抗折、抗剪性能。混凝土裂縫作為一種施工質(zhì)量通病嚴(yán)重的影響著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的壽命，因為鋼筋只有完全埋藏在混凝土保護(hù)層中才能避免被水和氧氣等其他化學(xué)介質(zhì)侵蝕。
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混凝土知識大全，看完就是半個專家！關(guān)于混凝土，看這里就夠了！
為什么混凝土要分強(qiáng)度等級
要問為什么混凝土要分強(qiáng)度等級，首先應(yīng)當(dāng)知道什么是混凝土強(qiáng)度等級。混凝土強(qiáng)度等級是根據(jù)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度值人為劃分出來的，它是混凝土的特征強(qiáng)度。根據(jù)現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范規(guī)定混凝土立方體抗壓強(qiáng)度是按標(biāo)準(zhǔn)方法制作的邊長為150㎜的標(biāo)準(zhǔn)尺寸的立方體試件，與ISO試驗方法一致的溫度為20士2℃，濕度為95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室，養(yǎng)護(hù)至28d齡期，按標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度。
根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，建筑材料強(qiáng)度等級應(yīng)以材料名稱加上其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值來表達(dá)。故混凝土強(qiáng)度等級以符號C(英文混凝土Concrete的縮寫)及其后面的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值劃分為：C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80。
因為一般工程上不同部位的混凝土所受的荷載不一樣，有的大，有的小，不能完全使用一種強(qiáng)度等級的混凝土。對于承受壓力大的部位，就要用高強(qiáng)度等級混凝土，對于承受壓力小的部位，就要使用低強(qiáng)度等級的混凝土，因此，混凝土分成不同強(qiáng)度等級，以適應(yīng)不同工程的需要，通過設(shè)計計算選用。
混凝土為什么規(guī)定28d的強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度
混凝土是靠水泥的膠結(jié)作用，逐漸硬化，而提高抗壓強(qiáng)度的。由于水泥的結(jié)硬不是一下子就完成，而是隨著時間的增加而逐漸完美的。在正常的養(yǎng)護(hù)條件下，前七天抗壓強(qiáng)度增長較快，7d~14d之間增長稍慢，而28d以后，強(qiáng)度增長更是比較緩慢。也就是說，28d以后抗壓強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，作為設(shè)計和施工檢驗質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。顯然，如果以小于28d的強(qiáng)度作為標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，將使混凝土的性能不能充分發(fā)揮。如果以大于28d的強(qiáng)度作為標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，雖然混凝土的性能可以充分發(fā)揮，但由于達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的時間過長，影響了施工進(jìn)度。
混凝土為什么對水質(zhì)有要求
含有脂肪、植物油、糖、酸等工業(yè)廢水污水都不能用來拌和混凝土。
展開 三維隨機(jī)纖維-球體骨料細(xì)觀混凝土模型/細(xì)觀混凝土/纖維混凝土 ￥369
簡單三維球體細(xì)觀模型的課程已更新一年半有余，后臺私信和留言中有不少同學(xué)咨詢“怎么添加纖維/有沒有纖維混凝土的模型”，由于之前一直在忙著干其他的事情，最近心血來潮，那么今天就寫了這個帖子，分享自己關(guān)于在三維細(xì)觀混凝土模型中添加纖維的一些思路和腳本建立方法。
三維隨機(jī)纖維-球體骨料細(xì)觀混凝土模型——四相（砂漿、骨料、ITZ和纖維）組分的復(fù)合混凝土模型組成效果和仿真效果如下。
在前邊的三維隨機(jī)球體模型中，投放骨料的思路十分簡單，只需要使用python代碼隨機(jī)生成一個球體特征數(shù)據(jù)，再與已存儲的球體數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷（判斷球心距與兩球體半徑之和）即可。若球心距大于半徑之和則存儲在骨料數(shù)據(jù)庫中，進(jìn)行下一個球體的生成與判斷；若小于，則不存儲，進(jìn)行下一個球體的生成判斷。最后使用python與abaqus之間的接口，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形即可。
把這個思路放到纖維與骨料之間的判斷中來，似乎也能進(jìn)行相應(yīng)的判斷。只需要生成隨機(jī)的纖維，用纖維端點坐標(biāo)與骨料球心坐標(biāo)，計算出球心到直線的距離就可以了，如下圖所示。
使用點到直線的距離公式判斷球體與纖維的相交，這樣看著好像沒啥問題，但其實纖維能在混凝土中分布的區(qū)域已經(jīng)大大縮小了。如下圖所示，當(dāng)纖維的方向指向骨料時，雖然纖維與骨料并沒有相交，但簡單地使用點到直線的距離公式，會被判斷為相交狀態(tài)，這根纖維就將被認(rèn)為不能放在混凝土中。可能會說，即使這樣纖維仍然還會有很多的區(qū)域可以投放，但混凝土中存在著成百上千甚至上萬個的骨料，投放纖維之前遍歷已有骨料的坐標(biāo)后，再按照這樣局限的方法進(jìn)行判斷，纖維存在的區(qū)域勢必大大降低，生成出來的纖維分布狀態(tài)并不樂觀。
展開 鋼筋混凝土特點及其原理 附鋼筋混凝土原理過鎮(zhèn)海文檔下載
鋼筋混凝土是當(dāng)下最流行的建筑結(jié)構(gòu)，無論是我們的房屋現(xiàn)澆鋼筋混凝土，還是大型建筑物，接下來我們就通過下面的內(nèi)容，來看看鋼筋混凝土的相關(guān)內(nèi)容介紹。
鋼筋
混凝土怎么樣
鋼筋混凝土中的受力筋含量通常很少，從占構(gòu)件截面面積的1%（多見于梁板）至6%（多見于柱）不等。鋼筋的截面為圓型。在美國從0.25至1英尺，每級1/8英尺遞增；在歐洲從8至30毫米，每級2毫米遞增；在中國大陸從3至40毫米，共分為19等。
在美國，根據(jù)鋼筋中含碳量，分成40鋼與60鋼兩種。后者含碳量更高，且強(qiáng)度和剛度較高，但難于彎曲。在腐蝕環(huán)境中，電鍍、外涂環(huán)氧樹脂、和不銹鋼材質(zhì)的鋼筋亦有使用。
鋼筋
混凝土特點
混凝土是水泥（通常硅酸鹽水泥）與骨料的混合物。當(dāng)加入一定量水分的時候，水泥水化形成微觀不透明晶格結(jié)構(gòu)從而包裹和結(jié)合骨料成為整體結(jié)構(gòu)。通常混凝土結(jié)構(gòu)擁有較強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度（大約3，000磅/平方英寸，35MPa）。
但是混凝土的抗拉強(qiáng)度較低，通常只有抗壓強(qiáng)度的十分之一左右，任何顯著的拉彎作用都會使其微觀晶格結(jié)構(gòu)開裂和分離從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞。而絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部都有受拉應(yīng)力作用的需求，故未加鋼筋的混凝土極少被單獨使用于工程。
鋼筋
混凝土原理
鋼筋混凝土之所以可以共同工作是由它自身的材料性質(zhì)決定的。首先鋼筋與混凝土有著近似相同的線膨脹系數(shù)，不會由環(huán)境不同產(chǎn)生過大的應(yīng)力。其次鋼筋與混凝土之間有良好的粘結(jié)力，有時鋼筋的表面也被加工成有間隔的肋條（稱為變形鋼筋）來提高混凝土與鋼筋之間的機(jī)械咬合，當(dāng)此仍不足以傳遞鋼筋與混凝土之間的拉力時，通常將鋼筋的端部彎起180 度彎鉤。
展開 UHPC加固混凝土XFEM三點彎模擬 ￥49.99
研究表明，UHPC 加固層能夠顯著提高混凝土梁的抗彎性能，抑制裂縫的擴(kuò)展，改變梁的應(yīng)力分布和破壞模式。本模擬為 UHPC 加固技術(shù)在實際工程中的應(yīng)用提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持，有助于進(jìn)一步優(yōu)化加固設(shè)計和提高結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。
混凝土先斷裂
隨著荷載的增大UHPC開始出現(xiàn)應(yīng)力集中，隨后跟著混凝土一起裂開
等UHPC完全裂開后，最后混凝土完全開裂
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析單元類型和分析模型 附混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析下載
1.3 整體式模型
整體式模型是假設(shè)鋼筋分布于整個單元中，并把單元視為連續(xù)均勻材料（如ANSYS中的四面體等實體單元-solid65單元選擇混凝土材料時），采用混凝土-鋼筋復(fù)合的本構(gòu)關(guān)系，把混凝土、鋼筋二者的貢獻(xiàn)組合起來，一次求得綜合的單元剛度矩陣。
后兩種模型共同點是它們的單元剛度矩陣都是反映鋼筋混凝土的綜合剛度。
下載地址：混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析
【JY】JYCDP插件：ABAQUS混凝土CDP模型插件分享 | 混凝土損傷塑性模型 ￥59.9
(推薦6.14、2016版本，仍保留固流分析耦合模塊，后版本取消該模塊)，
文后附 6.14-4 軟件下載鏈接及子程序相關(guān)下載，
【簡介】
為簡便鋼筋混凝土構(gòu)件或者結(jié)構(gòu)的本構(gòu)模型設(shè)置，本期給大家推薦一款A(yù)baqus混凝土CDP模型插件，供大家應(yīng)用參考。這個插件無需繁瑣的Excel操作，僅需選擇混凝土等級即可在Abaqus前處理界面一鍵生成混凝土CDP本構(gòu)曲線，且可任意調(diào)整本構(gòu)曲線長度，并可對極限強(qiáng)度進(jìn)行修正，且適用于不同的力、位移單位，可用于各類混凝土構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的精細(xì)化分析。
對于鋼筋混凝土構(gòu)件或者結(jié)構(gòu)而言，正確合理的本構(gòu)模型是對構(gòu)件或結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性分析的關(guān)鍵。ABAQUS提供三種混凝土本構(gòu)關(guān)系模型，分別為脆性開裂模型、彌散開裂模型及損傷塑性模型，其中，混凝土損傷塑性 (Concrete Damaged Plasticity，CDP)模型是通過將各向同性下?lián)p傷彈性與拉伸和壓縮塑性相結(jié)合的方式來對混凝土的非彈性行為進(jìn)行描述的，適用于Standard和Explicit兩大求解模塊，可用于模擬混凝土在任意荷載作用下的受力情況，同時考慮了由于拉、壓塑性應(yīng)變導(dǎo)致的彈性剛度的退化以及循環(huán)荷載作用下剛度的恢復(fù)，具有較好的收斂性。有關(guān)CDP模型的介紹及應(yīng)用可見推文：
【JY】淺談混凝土損傷模型及Abaqus中CDP的應(yīng)用
【程序可解決的問題】
采用ABAQUS模擬梁柱節(jié)點時，ABAQUS中CDP模型損傷系數(shù)計算到0.9和損傷系數(shù)計算到0.99所得的滯回曲線相差甚大，筆者建立了現(xiàn)澆梁柱節(jié)點模型對此進(jìn)行了驗證。
CDP模型本構(gòu)曲線末尾段的選取，對滯回曲線下降段的影響較大。
展開 ABAQUS混凝土損傷塑性模型損傷因子對本構(gòu)關(guān)系影響 附c40~c45混凝土損傷因子ABAQUS輸入
但是ABAQUS塑性損傷模型除了能模擬單調(diào)加載的混凝土行為外，更重要的功能就是模擬循環(huán)、動態(tài)荷載下的混凝土反應(yīng)，在結(jié)構(gòu)的抗震性能分析能起到很好的作用。
在動荷載作用下，混凝土在受力過程中拉伸和壓縮都會產(chǎn)生損傷造成的裂縫開展，從而導(dǎo)致材料剛度退化。CDP 模型就假定混凝土材料主要因為拉伸開裂和壓縮破碎而破壞，拉伸和壓縮采用不同的損傷因子來描述這種剛度退化，詳見圖 1、圖 2。
圖中E0是材料初始未受損的彈性剛度。損傷變量dc和dt分別為壓縮和拉伸條件下的損傷因子，表示彈性剛度的退化。損傷后的彈性模量為（1-dc）E0，或（1-dt）E0。損傷因子dc或dt=0時表示沒有損傷，dc或dt=1時表示材料失去強(qiáng)度。
那么混凝土的塑性損傷本構(gòu)模型中的損傷因子到底對混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線有什么影響呢？讓我們采用100mm*100mm*300mm的混凝土棱柱體模型來做個測試看一下。
依然采用C110級混凝土的本構(gòu)關(guān)系，混凝土的屈服應(yīng)力和非彈性應(yīng)變表格如下。子選項中損傷參數(shù)和非彈性應(yīng)變關(guān)系的表格也在圖中給出。
但是注意上圖中紅色框部分默認(rèn)是不填的，即下圖中的混凝土壓縮損傷——拉伸恢復(fù)因子wt，混凝土拉伸損傷——壓縮復(fù)原因子wc，默認(rèn)是不填的。
因為CDP模型假定混凝土從拉伸到壓縮時裂縫會閉合，剛度會恢復(fù)；從壓縮到拉伸時裂縫仍然存在，剛度不會恢復(fù)。因此在ABAQUS中不填的話默認(rèn)wt(拉伸剛度恢復(fù)因子)=0，wc(壓縮剛性恢復(fù)因子)=1.
下圖為損傷因子和剛度恢復(fù)因子在混凝土載荷循環(huán)中對混凝土本構(gòu)模型的影響。
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混凝土質(zhì)量通病防治實施方案
在船閘大體積混凝土中，混凝土裂縫現(xiàn)象較為普遍，其中主要是施工中的溫度干縮裂縫，因此在施工中進(jìn)行溫度應(yīng)力及溫度控制具有重要意義。這主要是由于兩方面的原因。首先，在施工中混凝土常常出現(xiàn)溫度干縮裂縫，影響到結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。其次，在運轉(zhuǎn)過程中，溫度變化對結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)具有顯著的影響。
1.船閘大體積混凝土裂縫的原因：
混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格（如堿骨料反應(yīng)），模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等。混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝上的約束，又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護(hù)不周、時干時濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導(dǎo)致裂縫。混凝土是一種脆性材料，抗拉強(qiáng)度是抗壓強(qiáng)度的1／10左右，短期加荷時的極限拉伸變形只有（0.6～1.0）×104， 長期加荷時的極限位伸變形也只有（1.2～2.0）×104.由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定，及運輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象，在同一塊混凝土中其抗拉強(qiáng)度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中，拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān)，混凝土只是承受壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應(yīng)力，則須依靠混凝土自身承擔(dān)。一般設(shè)計中均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉(zhuǎn)時期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力。
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在船閘大體積混凝土中，混凝土裂縫現(xiàn)象較為普遍，其中主要是施工中的溫度干縮裂縫，因此在施工中進(jìn)行溫度應(yīng)力及溫度控制具有重要意義。這主要是由于兩方面的原因。首先，在施工中混凝土常常出現(xiàn)溫度干縮裂縫，影響到結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。其次，在運轉(zhuǎn)過程中，溫度變化對結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)具有顯著的影響。
1.船閘大體積混凝土裂縫的原因：
混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格（如堿骨料反應(yīng)），模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等。混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝上的約束，又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護(hù)不周、時干時濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導(dǎo)致裂縫。混凝土是一種脆性材料，抗拉強(qiáng)度是抗壓強(qiáng)度的1／10左右，短期加荷時的極限拉伸變形只有（0.6～1.0）×104， 長期加荷時的極限位伸變形也只有（1.2～2.0）×104.由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定，及運輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象，在同一塊混凝土中其抗拉強(qiáng)度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中，拉應(yīng)力主要是由鋼筋承擔(dān)，混凝土只是承受壓應(yīng)力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)了拉應(yīng)力，則須依靠混凝土自身承擔(dān)。一般設(shè)計中均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉(zhuǎn)時期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力。
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“約束混凝土”解讀
節(jié)點作為柱子的一部分應(yīng)能傳遞上面柱子的軸向荷載。試驗證明:柱子壓應(yīng)力越大，則構(gòu)件和節(jié)點的延性就越小。為了使柱子與節(jié)點有較好的延性與足夠的抗壓強(qiáng)度，除應(yīng)適當(dāng)限制節(jié)點軸向壓應(yīng)力的數(shù)值外，并要求對節(jié)點核心區(qū)混凝土在水平方向進(jìn)行適當(dāng)?shù)募s束。這種約束可由柱子的縱向鋼筋和節(jié)點四周的梁來提供，或在核心內(nèi)配備必要的橫向鋼筋(封閉鋼箍)，形成所謂“約束混凝土”。
所謂“約束混凝土”，理論上說，是四面八方都受到壓應(yīng)力。在鋼筋混凝土構(gòu)件中，如果密集地配置了與應(yīng)力方向相垂直的封閉箍筋(箍筋末端彎鈞不小于135*并有8 倍鋼筋直徑的延長段)，或采用螺旋箍筋，即可認(rèn)為是“約束混凝土”。這些橫向鋼筋在一開始是沒有應(yīng)力的,只是在混凝土應(yīng)力接近其極限強(qiáng)度(大約是85%的非約束混凝土的強(qiáng)度)時，混凝土內(nèi)部開裂，橫向應(yīng)變很大，混凝土緊靠箍筋，箍筋受了很大的張力，同時混凝土就被約束了。
在實際工程中，通常是以箍筋來約束砼。顯然，箍筋的間距越小,約束效果越好，不受約束的砼體積也越小。當(dāng)約束起作用時，那些未受約束的砼保護(hù)層會剝落，但是受約束的核心所增加的強(qiáng)度將能彌補(bǔ)由于保護(hù)層剝落而產(chǎn)生的強(qiáng)度損失。
約束節(jié)點核心和柱子砼的另一種有效方法，就是利用柱子的縱向鋼筋。這些縱筋用箍筋箍起來可阻止砼橫向變形。這時要求柱截面四周都要有縱筋并有較小的間距。而箍筋的間距則由防止柱子縱筋失穩(wěn)來確定。
當(dāng)節(jié)點四周有梁并具有適當(dāng)尺寸時，也可以對節(jié)點核心提供有效的約束，從而可以使約束箍筋的用量有所減少。例如，美國ACI-ASCE-352委員會(85)設(shè)計建議中規(guī)定，對于那些四周都有梁約束的節(jié)點，其梁寬至少為柱寬3/4且各梁任一側(cè)未覆蓋的柱寬不超過100mm時，則節(jié)點的橫向約束鋼筋可減少一半。
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抗壓強(qiáng)度同抗拉強(qiáng)度的比值，叫脆性系數(shù)達(dá)10，所以混凝土在破損時，會出現(xiàn)脆性材料突然破壞的特點。
為什么混凝土中要使用外加劑？
外加劑被日益普遍使用，是建筑工程結(jié)構(gòu)和技術(shù)發(fā)展的客觀要求。近年來，在整體現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了高層、大跨度和各種新的結(jié)構(gòu)體系。
在裝配式預(yù)制混凝土構(gòu)件中出現(xiàn)了許多大型、薄壁等新的構(gòu)件型式，在混凝土施工中出現(xiàn)了大體積混凝土、噴射混凝土、真空吸水混凝土、滑模施工混凝土等新的施工技術(shù)，因而對混凝土提出了大流動性、早強(qiáng)、高強(qiáng)、速凝、緩凝、低水化熱、抗凍、抗?jié)B等各種性能要求，摻用外加劑正是為了改善混凝土的性能，提高工程質(zhì)量，降低工程造價，促進(jìn)新工藝的要求。
混凝土的性能是由水泥、砂、石子和水的比例決定的。為了改善混凝土的某一種性能，可以調(diào)整原材料的比例。但這樣往往會造成另一方面的損失。
例如，為了加大混凝土的流動性，可以增加水用量，但這樣就會降低混凝土的強(qiáng)度。為了提高混凝土早期強(qiáng)度，可以增加水泥用量，但這樣除了加大成本外，還可能增加混凝土的收縮和徐變。
而采用外加劑，就可以避免上述缺陷，在對混凝土的另外一些性能影響不大的情況下，采用混凝土外加劑，可以大大改善混凝土的某一種性能。
例如，只要在混凝土中摻入0.2%～0.3%的木質(zhì)素磺酸鈣減水劑，在不增加水用量的情況下，可以提高混凝土坍落度一倍以上；只要在混凝土中摻入2%～4%的硫酸鈉糖鈣(NC)復(fù)合劑，在不增加水泥用量的情況下，可以提高混凝土早期強(qiáng)度60%～70%，還可以提高混凝土的后期強(qiáng)度。
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