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【导语】
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Abstract： This paper analyses classification and the causes of the concrete structure cracks in detail. Its classification basis include： the causes， the shape and the time distribution and regularity of crack. Finally， the paper explained the various harm of the cracks and introduced the requirements of different crack control level in the "Code for Design of Concrete Structures" （GB50010-2010）.
关键词： 拉应力；裂缝宽度；轴心抗拉强度标准值；超静定结构
Key words： tensile stress；crack width；axial tensile strength standard value；statically indeterminate structure
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）19-0096-02
钢筋混凝土结构凭借着自身具有良好的耐久性、耐火性、整体性和可模性的优点在土木工程领域被广泛应用。像2003年10月17日竣工的台北101大楼，高509米，地上101层、地下5层，成为当时建成的世界上最高的钢筋混凝土建筑；位于上海市陆家嘴的上海环球金融中心，高492.5米，地上101层、地下3层为钢筋混凝土结构和钢结构。但是混凝土的抗拉强度很低容易开裂，一般的混凝土结构构件都是带裂缝工作的。这就要求对混凝土产生的裂缝有清晰的认识和了解。本文对常见的混凝土裂缝的分类和成因进行简要的说明。
混凝土结构产生的裂缝依据划分标准的不同有很多种分类方法。按裂缝产生的原因可以分为因受力因素产生的裂缝和因非受力因素产生的裂缝。所谓“受力因素产生的裂缝”即直接在结构上施加荷载从而引起内力，当内力在混凝土结构中产生的拉应力超过混凝土的抗拉强度则裂缝产生。其拉应力计算方法在混凝土结构基本原理中有详细说明，这里不再赘述。对于因非受力因素产生的裂缝可分为以下几方面：
①混凝土结构在硬化过程中会产生收缩现象，若收缩过程中受到外界约束便会产生拉应力，其值超过混凝土的抗拉强度，裂缝即产生。②在大体积混凝土结构中（如三峡大坝、葛洲坝等），混凝土在水化过程中会产生大量的热且内部热量不易散发，从而产生内部温度高外部温度低的温度梯度。由于热胀冷缩的原理将使结构产生内外大小不一的变形差，这将使超静定结构产生较大的内力，进而产生的拉应力超过混凝土的强度产生结构的开裂。
按裂缝产生的时间可以分为使用过程中产生的裂缝和施工过程中产生的裂缝。对于使用过程中产生的裂缝可分为以下几点：
①当混凝土结构受到不利的环境因素影响时（如温度、湿度、二氧化碳含量、侵蚀性介质等）或其保护层厚度过小时，钢筋容易发生锈蚀使体积变大，从而混凝土结构内表面将承受环向内压力，由弹性力学可知内压力将在混凝土结构中产生拉应力，当拉应力超过混凝土的强度时就会产生裂缝，而裂缝的产生会进一步加快钢筋的锈蚀。这种情况对混凝土结构的使用性能影响很大。②超静定结构的地基不均匀沉降会在结构中产生拉应力而引起裂缝产生的可能。③冻融循环作用是另一个产生裂缝的因素，这种情况多发生于北方四季温度变化较大的地区。冻融循环是指混凝土中的结晶水在温度较低而结冰时体积变大从而结构产生压力，温度升高后结冰融化体积缩小内压力消失，周而复始使混凝土结构产生裂缝。④收缩作用引起的裂缝，如现浇框架梁，板和桥面结构，由于其温度和收缩变形受到刚度较大构件的约束而开裂。
而对于施工过程中产生的裂缝又有以下几种情况：①对于刚浇筑的混凝土结构内部尚未稳定，容重较大的固体颗粒下沉使混凝土表面出现大量的泌水现象，当受到风或高温作用时，表面的水分会快速蒸发，从而产生裂缝。这种裂缝危害很大，因为水分的散失会严重影响到混凝土的水化反应，进而使混凝土的强度降低；另一方面表面分布不规则的裂纹也会使混凝土结构的保护层厚度减小，并会影响到钢筋和混凝土之间的粘结力。所以这种情况使结构构件的安全性、适用性和耐久性都大为降低。②施工过程中质量把关不严或施工时没有采取合理的整修和养护同样会导致混凝土结构产生裂缝。③施工过程中的受力裂缝也是一个重要成因，但其一开始并未受到广泛的关注，直到上世纪九十年代人们才对施工过程中的受力裂缝给予重视并加以研究。这种情况主要是由于施工程序不当造成的。例如拆除支撑和模板过早，混凝土强度尚低并承受较大荷载时易产生裂缝。
按裂缝的形态、分布情况和规律性等又可分为龟裂、横向裂缝、纵向裂缝、八字形裂缝和X形交叉裂缝等。
对于上述裂缝我们主要研究使用期间由荷载引起的裂缝。对于混凝土结构构件，当其承受拉力、弯矩、剪力和扭矩时都会引起拉应力从而产生裂缝。而目前，只有在拉力、弯矩作用下的混凝土横向裂缝宽度的计算比较成熟，其余情况大都采用构造措施来控制和抑制裂缝的开展。现以《混凝土结构设计规范》（GB50010）为例，介绍裂缝的不同控制等级。①一级――严格要求不出现裂缝的构件，即按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土不产生拉应力。②二级――一般要求不出现裂缝的构件，即按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土允许产生拉应力，但拉应力不应超过混凝土轴心抗拉强度标准值。③三级――允许出现裂缝的构件，钢筋混凝土构件的最大裂缝宽度可按荷载准永久组合并考虑长期作用影响的效应计算，预应力混凝土构件的最大裂缝宽度可按荷载标准组合并考虑长期作用影响的效应计算。且其最大裂缝宽度应不超过最大裂缝宽度限值。特别对于二a类环境的预应力混凝土构件，尚应按荷载准永久组合计算，且构件受拉边缘混凝土产生的拉应力应小于混凝土轴心抗拉强度标准值。混凝土构件的最大裂缝宽度限值的规定主要是依据结构构件的耐久性要求而确定的。关于混凝土结构耐久性的研究，国内外很多专家学者都在进行，而许多理论尚未成熟和完善。
改革开放以后，我国迎来了历史性的大建设时代。时至今日随着基础设施建设的不断完善，我们不但要让一栋栋高楼大厦站起来，而且要学会给建筑“看病”，要找到病因对症下药。而对于混凝土结构产生裂缝的研究就恰如中医的把脉，对我们今后的设计和施工都起到了指导性的意义。
参考文献：
[1]沈蒲生，梁兴文.混凝土结构设计原理[M].3版.北京：高等教育出版社，2007.
[2]中国建筑科学研究院.GB50010―2010混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
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关键词：人工砂微石粉；混凝土；质量影响
中图分类号： U445.33 文献标识码：A
1概述
黄河炳灵水电站位于甘肃省永靖县与积石山县交界处的黄河干流上，是龙羊峡～青铜峡河段水电开发规划第13个梯级电站。生产混凝土的粗细骨料采用坝址开挖产生的石渣经人工破碎和筛分而形成，其岩性主要为花岗岩和局部的沉积物组成，岩体破碎，呈弱-强风化，裂隙中的填充物成分复杂。由于地质分布的不均匀性，导致生产的人工骨料品质差，质量波动非常大。尤其用干法生产的人工砂中小于0.08mm的微石粉含量非常高，且波动大，用来生产混凝土时对混凝土质量产生影响，针对存在的问题对人工砂微石粉含量对混凝土质量的影响进行了试验研究，取得了与设计配合比相适应的微石粉含量控制数据，在试验数据应用于生产控制后，有效地改善了混凝土质量。
2原材料简介
水泥：试验用水泥采用永登水泥厂生产的中热42.5级水泥，水泥物理性能和化学分析各项指标均符合中热水泥（GB200-2003）标准要求。
粉煤灰：试验用粉煤灰采用西固电厂生产的Ⅱ级粉煤灰，对粉煤灰进行了全面品质检测，各项指标符合DL/T5055-1996标准要求。
粗骨料：试验用粗骨料采用炳灵工地关家川料场生产的粗骨料，对试验用粗骨料进行了全面检测，粗骨料各项指标均满足《水利水电施工规范》DL/T5144-2001标准要求.
砂料：试验用砂料采用关家川料场生产的人工砂，试验过程中采用配制石粉含量的方法。
外加剂：试验用外加剂包括缓凝高效减水剂UNF-3和引气剂DH9。对山西黄腾生产的UNF-3缓凝高效减水剂、河北省砼外加剂厂生产的DH9引气剂分别进行了品质检测，从检测结果看，所检项目均满足中华人民共和国国家标准《混凝土外加剂》（GB 8076--1997）的要求。
3试验方案的制定
微石粉含量采用人工配制法，人工砂中微石粉含量的配制分为微石粉的人工剥离和人工比例配制二项。
3.1人工砂的筛分剥离
3.2微石粉的人工配制
4掺用配制人工砂混凝土性能的试验研究
4.1各组合混凝土拌和物性能
4.2各组合混凝土力学性能试验研究
为了使试验数据具有可比性，在试拌数据的基础上，以小于0.08mm微石粉含量为5%时所拌出的二级、三级料坍落度为基准，保持单方混凝土胶凝材料不变，通过增减单方混凝土用水量，使坍落度达到基准坍落度进行混凝土各龄期试件的成型，最后进行强度统计分析，调整用水量混凝土强度统计结果见表4-4，为了分析混凝土强度与微石粉含量之间存在怎样的相关关系，利用线性回归方程进行了分析，微石粉掺量与相对应的各龄期混凝土强度一元线性回归方程见表4-5-4-7。
以上力学试验方案具有极强的针对性，与施工中拌和楼质控极其吻合，拌和楼质控时随着人工砂中微石粉含量的增加，要达到设计坍落度，必须增加用水量，这样必将导致水胶比放大，混凝土强度降低，从上表的数据统计及线性分析结果可以看出，随着微石粉含量的增大混凝土强度呈线性下降，两者间的相关性很好，通过代入法，发现微石粉含量在5~8%时混凝土强度与配合比吻合。
结语
通过对人工砂中微石粉对混凝土质量影响试验研究，找出了适应于炳灵工程混凝土质量控制中人工砂微石粉含量允许参数，行之有效地控制了混凝土质量，也为以后遇到类似工程时提供了可参照参数。
息事宁人范文6
关键词：人工砂、石粉含量、砂率、强度等级
中图分类号： C35 文献标识码： A
一、前言：
包头地区人工砂是沿大青山南侧的各个采石场生产混凝土粗骨料的过程中产生的0.47砂和石粉的混合物。多年来一直视为废料堆积在采石场，因为石粉（泥）含量过多而被人们遗弃，殊不知它是可以取代天然砂的，而石粉也绝非泥。随着混凝土技术的发展，这些人工砂及所含的石粉都是可以利用而且可以取代天然砂的。
近年来随着可开采的天然砂资源越来越少，包头市寻找优质天然砂越来越困难，使得各大型搅拌站进厂的天然砂含泥量越来越高，有的甚至达到10%～17%。这使得混凝土的质量难以保证，即使是增大水泥用量也难以保证混凝土的质量。
0.075以下的石粉颗粒比表面积一般在280～310/，具有填充效应、微集料效应，石粉在水泥水化中起晶核作用，诱导水泥的水化产物析晶，加速水泥水化。
将石粉掺入5%、10%、15%,通过试验认为水泥胶砂强度随石粉掺量的增加而增加。因此正确认识和利用石粉，减少开采天然砂资源、维持生态平衡、节约投资、降低混凝土成本是本次试验的主要目的。
二、人工砂的质量分析
为了充分了解包头市人工砂的质量情况，我们在搅拌站的配合下对各大型碎石场，进行取样试验。试验结果如下表：
碎石场人工砂的质量情况
表一
序号 产地 级配 亚甲蓝 压碎
指标 细度
模数 石粉含量
（含泥量） 泥块
含量 备注
1 王老大 合格 0.2 24.5% 2.5 13% 0% 用于试配混凝土
2 王老大 合格 0.25 25.0% 2.6 13.3% 0%
3 西边墙 合格 0.25 28% 2.2 6.2% 0% 用
于
检
测
4 西边墙 合格 0.25 25% 2.4 7.8% 0%
5 卜萝铺 合格 0.25 12.5% 1.7 20% 0%
6 卜萝铺 合格 0.25 11.3% 2.2 16% 0%
7 万水泉 合格 0.3 10.8% 2.5 7.8% 0%
8 万水泉 合格 0.25 12.0% 2.4 9.2% 0%
从表一可以看出我们包头市的采石场多年来保存的人工砂是以石粉含量为主，亚甲蓝检测最大为0.3，远小于标准要求的1.4。因此包头市现存的人工砂的质量是好的，人工砂是干净的。它的主要成分是碎石母岩，不含有其它杂物，虽然细度模数显示有中砂（偏细）和细砂，且石粉含量有大有小，只要根据级配情况调整混凝土配合比就可以使用并不会对混凝土的质量造成影响。
三、试验方案
原材料情况：
1 水泥：P・O42.5
2 矿物掺和料：矿粉，粉煤灰
3 砂子：大青山花岗岩石破碎产生过程中的伴生品，级配合格，细度模数= 2.5，石粉含量=13%，亚甲蓝0.25
4 石子：大青山花岗岩破碎石，粒径5～31.5及5～20两种级配，5～20粒级的石子应用于C50～C60的混凝土，级配合格，含泥量=0.1%，泥块含量=0%，针片状=4%，压碎指标=7% 。
5 外加剂：应用普通泵送剂（液体）和高强泵送剂（液体）两种外加剂。
6 水：自来水
混凝土配合比分两种，一种为天然砂混凝土配合比，另一种为人工砂混凝土配合比。为了有针对性的对比和减少工作量，天然砂应用的混凝土配合比为C20、C30、C40、C50，4种配合比，能够与人工砂进行对比应用就可以了。人工砂应用混凝土配合比为C10、C20、C30、C40、C50、C60，6个配合比，这6个配合比足以能够说明人工砂在混凝土中应用的技术要求，其强度等级不降低即可应用于混凝土工程中。
试验过程中注意事项及养护破型结果记录：
1、所有混凝土拌合物必须易性良好，不泌水，坍落度满足200±20的要求，不满足时可做适当调整，如增加或减少一些用水量。
2、按标准制作标养试块，24小时拆模、编号、送养护室养护。
3、试块养护到龄期后按标准进行破型、试压、并做好记录。
四、试验结果
天然砂第一次试验结果
表二
序号 混凝土强度等级 水泥用量 试压结果（MPa）
R3 % R7 % R28 % R60 %
1 C20 185 11.7 59 20.6 103 40.2 201 43.8 219
2 C30 249 16.9 56 27.8 93 47.8 159 50.7 169
3 C40 317 22.9 57 35.1 88 52.4 131 58.6 146
4 C50 450 39.1 78 53.7 107 57.0 114 69.3 139
人工砂第一次试验结果
表三
序号 混凝土强度等级 水泥用量 试压结果（MPa）
R3 % R7 % R28 % R60 %
1 C10 148 6.0 60 12.7 127 32.3 323 42.2 422
2 C20 188 7.2 36 14.6 73 33.9 170 42.5 213
3 C30 253 9.2 31 18.4 61 37.9 126 42.7 142
4 C40 320 12.9 32 23.9 60 40.0 100 50.2 125
5 C50 425 25.4 51 38.5 77 52.7 105 60.2 120
6 C60 470 32.8 55 46.3 77 61.6 103 61.8 103
分析：第一次试验主要是进行天然砂和人工砂的对比，严格控制水灰比相同的情况，看其各龄期的强度，从表二、表三中看出强度等级影响并不很大。但是在试拌的过程中我们体会到人工砂的需水量要大于天然砂，且流动性也次于天然砂，显然这是因为人工砂的石粉含量增加而导致的水量的增加。人工砂的多棱角阻碍了混凝土的流动性。针对这一情况我们又做了第二次的试验，试验结果如下表：
人工砂第二次试验结果
表四
序号 混凝土强度等级 水泥用量 试压结果（MPa）
R3 % R7 % R28 % R60 %
1 C20 196 9.8 49 17.9 90 33.2 166 43.9 220
2 C30 259 11.9 40 21.0 70 42.3 141 49.0 163
3 C40 337 16.3 41 29.6 74 47.7 119 61.6 154
4 C50 434 26.5 53 42.5 85 58.6 117 76.3 153
5 C60 480 32.4 54 46.8 78 61.0 102 73.1 122
第二次的试验结果明显好于第一次的试验结果，而第二次的试验依然保持水灰比不变的情况调整了水用量及总胶料的用量，砂率不变的情况下其混凝土的流动性及坍落度都非常好。
因为第二次试验在强度等级为C30～C40时控制石粉含量为10%以下，C50～C60石粉含量控制在5%以下进行的试验。其结果如上表四以明显看出强度等级还是很不错的。但是如果在正常施工时人工砂进行人为加工时，那么其成本就会相应增加，所以考虑到施工方便和降低混凝土的成本需要，我们又进行第三次试验，即在；直接把人工砂在不做任何加工的情况下进行C30、C35、C40、C45的试验，如下表。
人工砂第三次试验结果
表五
序号 混凝土强度等级 水泥用量 试压结果（MPa）
R3 % R7 % R28 %
1 C30 259 13.8 46 24.9 83 46.1 154
2 C35 314 19.3 55 31.9 91 53.6 153
3 C40 362 24.5 61 38.0 95 55.7 139
4 C45 403 28.6 64 42.6 95 64.8 144
表五中石粉含量9%，直接取样回来风干即进行试验其强度等级在R28时均满足设计要求。拌合物并不能一味追求和易性和流动性而使得混凝土拌合物中的石子偏少，在这样情况下我们决定再进行一次试验，见表六。
人工砂第四次试验结果
表六
序号 混凝土强度等级 水泥用量 试压结果（MPa）
R3 % R7 % R28 %
1 C30A 222 14.2 47 24.1 80 44.7 149
2 C30B 242 16.4 55 27.4 91 47.4 158
3 C40A 332 21.7 54 35.4 89 54.2 136
4 C40B 356 25.9 65 39.8 100 57.4 144
表六中石粉含量12%，接近石粉含量较高的王老大采石场的人工砂，就是在这样的情况下我们有意识的减少了水泥的用量增加了总胶料，适度调整了砂率，使混凝土拌合物真正符合泵送理念，其强度等级结果出来后非常的理想。
五、技术总结和分析
为了更慎重，我们又进行了抗渗对比试验，即同时成型天然砂抗渗试块和人工砂抗渗试块各一组，在同压力（P15）状态下进行抗渗试验，天然砂劈裂试验渗透高度20，人工砂劈裂试验渗透高度12，可见人工砂的密实度要比天然砂的密实度要好。这说明人工砂用于混凝土中取代天然砂是符合甚至更好于天然砂混凝土要求的。
1 通过上述的试验，包头地区的人工砂是可以应用商品混凝土中的，只要配合比调整适当其流动性和易性及强度等级能够满足天然砂配制的混凝土要求的。
2 人工砂在使用前应按JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法》标准进行常规试验。
3 ≤C40的混凝土在人工砂级配、细度模数符合中砂的范围内，石粉含量
