混凝土构件开裂的终极原因--施工员必知的葵花宝典

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混凝土开裂最直接的原因只有一个

如果有问你,混凝土构件为什么开裂?你可以立即不假思索地回答,因为混凝土受到了拉力,一定不会错!因为只有拉力才会导致混凝土开裂,见下图。

不管什么原因导致的开裂,最终结果都是在混凝土构件中产生拉力。只是这个拉力的来源路径有很多种,需要我们去探索、去发现、去思考。

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拉力从哪里来

这个拉力是怎么来的,根据能量守恒定律,一定是外界用某种方式对混凝土构件输入了能量。

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荷载

如在混凝土梁、板加上重力荷载,从而在混凝土受拉区直接产生拉应力导致开裂。或在梁截面上产生剪应力,最后也是因剪应力而产生的主拉应力,这个主拉应力拉裂了梁截面,从而在梁端产生剪力斜裂缝,见下图。

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导致混凝土试块开裂的拉力从哪里来

压力机上混凝土试块开裂破坏,看起来只受到压应力,没有谁去拉它,拉力从何处来?这个拉应力的来源还是因混凝土试块首先受到了的压力啊!试块受到压应力,从而间接在混凝土内部产生主拉应力,这个主拉应力拉裂了混凝土。还是主拉应力惹的祸!

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没有荷载的梁、板为什么开裂

上面讲的混凝土开裂原因,都是外界对混凝土构件直接输入了荷载,那么很多现浇板、梁还没有加荷载,为什么开裂?

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混凝土开裂是因为温度、干缩变形吗?

一定马上有人说,那是因混凝土构件受到温度变形或干缩变形,所以混凝土开裂了。这个观点当然没错。但你有没有想过,变形为长度单位“米”,而拉力的单位为“牛顿”。那长度的单位“米”和拉力的单位“牛顿”,是怎么关联转化的呢?

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复习约束概念

这就不得不再次提到“约束”的概念。过去本公众号讲过约束的含义,很多新来的朋友还没看过,大家一起再来学习一下吧。

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约束和被约束的构件分别受到拉力和压力

看下图,现浇板因温度或干缩,长度缩短,但现浇板的支座梁不缩短,或缩短的量小于板,梁就成为板缩短的阻碍,板不能自由缩短。导致的结果是板受到拉力,梁受到压力。这不就是我们熟悉的牛顿第三定律,作用力与反作用力的关系吗!也相当于支座梁阻碍或约束板缩短变形,提供了板开裂拉力的能量。

由于混凝土抗拉强度很低,板就很易被拉裂。梁受到压力,没关系啊,混凝土的特长就是受压,受这点压力没什么问题的。

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没有约束的混凝土构件可以做到无限长而不开裂

上面讲的混凝土板收缩,梁阻碍收缩,导致板受到拉力,板因抗拉强度低,从而使板开裂,那如果板收缩时,使阻碍收缩的约束消失,是不是板就不会开裂了呢?

当然可以,屋面混凝土刚性保护层薄板下设置薄膜隔离层,就是希望达到减小约束的目的,使刚性薄板可以自由收缩,薄板就不会开裂了。

如果混凝土板下的隔离层,能够使约束足够小,那么,即使板无限长,不设置分格缝,也不会因约束而开裂了,只是难度太大了啊!

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开裂是有规律的

本文前面讲的是荷载原因而产生的裂缝,后面讲的是因约束原因而产生的裂缝情况。两种原因产生裂缝的现象,都是有自己的规律。其他还有一些原因比如混凝土沉降、塑性收缩等,也有自己的规律,不要急,以后的文章会不停地解读这些规律。

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学习裂缝的目的

就是让朋友们学会分析一些裂缝产生的根本原因,不要别人一问到你开裂的原因就不自信,以为只有设计院那些很厉害的老总才可以讲得清楚。然后就妄自菲薄。

学习裂缝最终目的当然是用于项目上,发挥主观能动性,去减少裂缝,去控制裂缝,做裂缝的主人。

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本号重视关于裂缝文章的创作

本号以后会不停地推出关于裂缝的原创文章,并·会开始专题,以草根人士的视角,结合工程实例,分析裂缝性质,减少裂缝的措施方面去写作,去分析,让朋友们理解裂缝。相信自己,让裂缝不再是一个黑匣子。

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