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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）.
關鍵詞： 拉應力；裂縫寬度；軸心抗拉強度標準值；超靜定結構
Key words： tensile stress；crack width；axial tensile strength standard value；statically indeterminate structure
中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）19-0096-02
鋼筋混凝土結構憑借著自身具有良好的耐久性、耐火性、整體性和可模性的優點在土木工程領域被廣泛應用。像2003年10月17日竣工的臺北101大樓，高509米，地上101層、地下5層，成為當時建成的世界上最高的鋼筋混凝土建筑；位于上海市陸家嘴的上海環球金融中心，高492.5米，地上101層、地下3層為鋼筋混凝土結構和鋼結構。但是混凝土的抗拉強度很低容易開裂，一般的混凝土結構構件都是帶裂縫工作的。這就要求對混凝土產生的裂縫有清晰的認識和了解。本文對常見的混凝土裂縫的分類和成因進行簡要的說明。
混凝土結構產生的裂縫依據劃分標準的不同有很多種分類方法。按裂縫產生的原因可以分為因受力因素產生的裂縫和因非受力因素產生的裂縫。所謂“受力因素產生的裂縫”即直接在結構上施加荷載從而引起內力，當內力在混凝土結構中產生的拉應力超過混凝土的抗拉強度則裂縫產生。其拉應力計算方法在混凝土結構基本原理中有詳細說明，這里不再贅述。對于因非受力因素產生的裂縫可分為以下幾方面：
①混凝土結構在硬化過程中會產生收縮現象，若收縮過程中受到外界約束便會產生拉應力，其值超過混凝土的抗拉強度，裂縫即產生。②在大體積混凝土結構中（如三峽大壩、葛洲壩等），混凝土在水化過程中會產生大量的熱且內部熱量不易散發，從而產生內部溫度高外部溫度低的溫度梯度。由于熱脹冷縮的原理將使結構產生內外大小不一的變形差，這將使超靜定結構產生較大的內力，進而產生的拉應力超過混凝土的強度產生結構的開裂。
按裂縫產生的時間可以分為使用過程中產生的裂縫和施工過程中產生的裂縫。對于使用過程中產生的裂縫可分為以下幾點：
①當混凝土結構受到不利的環境因素影響時（如溫度、濕度、二氧化碳含量、侵蝕性介質等）或其保護層厚度過小時，鋼筋容易發生銹蝕使體積變大，從而混凝土結構內表面將承受環向內壓力，由彈性力學可知內壓力將在混凝土結構中產生拉應力，當拉應力超過混凝土的強度時就會產生裂縫，而裂縫的產生會進一步加快鋼筋的銹蝕。這種情況對混凝土結構的使用性能影響很大。②超靜定結構的地基不均勻沉降會在結構中產生拉應力而引起裂縫產生的可能。③凍融循環作用是另一個產生裂縫的因素，這種情況多發生于北方四季溫度變化較大的地區。凍融循環是指混凝土中的結晶水在溫度較低而結冰時體積變大從而結構產生壓力，溫度升高后結冰融化體積縮小內壓力消失，周而復始使混凝土結構產生裂縫。④收縮作用引起的裂縫，如現澆框架梁，板和橋面結構，由于其溫度和收縮變形受到剛度較大構件的約束而開裂。
而對于施工過程中產生的裂縫又有以下幾種情況：①對于剛澆筑的混凝土結構內部尚未穩定，容重較大的固體顆粒下沉使混凝土表面出現大量的泌水現象，當受到風或高溫作用時，表面的水分會快速蒸發，從而產生裂縫。這種裂縫危害很大，因為水分的散失會嚴重影響到混凝土的水化反應，進而使混凝土的強度降低；另一方面表面分布不規則的裂紋也會使混凝土結構的保護層厚度減小，并會影響到鋼筋和混凝土之間的粘結力。所以這種情況使結構構件的安全性、適用性和耐久性都大為降低。②施工過程中質量把關不嚴或施工時沒有采取合理的整修和養護同樣會導致混凝土結構產生裂縫。③施工過程中的受力裂縫也是一個重要成因，但其一開始并未受到廣泛的關注，直到上世紀九十年代人們才對施工過程中的受力裂縫給予重視并加以研究。這種情況主要是由于施工程序不當造成的。例如拆除支撐和模板過早，混凝土強度尚低并承受較大荷載時易產生裂縫。
按裂縫的形態、分布情況和規律性等又可分為龜裂、橫向裂縫、縱向裂縫、八字形裂縫和X形交叉裂縫等。
對于上述裂縫我們主要研究使用期間由荷載引起的裂縫。對于混凝土結構構件，當其承受拉力、彎矩、剪力和扭矩時都會引起拉應力從而產生裂縫。而目前，只有在拉力、彎矩作用下的混凝土橫向裂縫寬度的計算比較成熟，其余情況大都采用構造措施來控制和抑制裂縫的開展?，F以《混凝土結構設計規范》（GB50010）為例，介紹裂縫的不同控制等級。①一級――嚴格要求不出現裂縫的構件，即按荷載標準組合計算時，構件受拉邊緣混凝土不產生拉應力。②二級――一般要求不出現裂縫的構件，即按荷載標準組合計算時，構件受拉邊緣混凝土允許產生拉應力，但拉應力不應超過混凝土軸心抗拉強度標準值。③三級――允許出現裂縫的構件，鋼筋混凝土構件的最大裂縫寬度可按荷載準永久組合并考慮長期作用影響的效應計算，預應力混凝土構件的最大裂縫寬度可按荷載標準組合并考慮長期作用影響的效應計算。且其最大裂縫寬度應不超過最大裂縫寬度限值。特別對于二a類環境的預應力混凝土構件，尚應按荷載準永久組合計算，且構件受拉邊緣混凝土產生的拉應力應小于混凝土軸心抗拉強度標準值?；炷翗嫾淖畲罅芽p寬度限值的規定主要是依據結構構件的耐久性要求而確定的。關于混凝土結構耐久性的研究，國內外很多專家學者都在進行，而許多理論尚未成熟和完善。
改革開放以后，我國迎來了歷史性的大建設時代。時至今日隨著基礎設施建設的不斷完善，我們不但要讓一棟棟高樓大廈站起來，而且要學會給建筑“看病”，要找到病因對癥下藥。而對于混凝土結構產生裂縫的研究就恰如中醫的把脈，對我們今后的設計和施工都起到了指導性的意義。
參考文獻：
[1]沈蒲生，梁興文.混凝土結構設計原理[M].3版.北京：高等教育出版社，2007.
[2]中國建筑科學研究院.GB50010―2010混凝土結構設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.
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關鍵詞：人工砂微石粉；混凝土；質量影響
中圖分類號： U445.33 文獻標識碼：A
1概述
黃河炳靈水電站位于甘肅省永靖縣與積石山縣交界處的黃河干流上，是龍羊峽～青銅峽河段水電開發規劃第13個梯級電站。生產混凝土的粗細骨料采用壩址開挖產生的石渣經人工破碎和篩分而形成，其巖性主要為花崗巖和局部的沉積物組成，巖體破碎，呈弱-強風化，裂隙中的填充物成分復雜。由于地質分布的不均勻性，導致生產的人工骨料品質差，質量波動非常大。尤其用干法生產的人工砂中小于0.08mm的微石粉含量非常高，且波動大，用來生產混凝土時對混凝土質量產生影響，針對存在的問題對人工砂微石粉含量對混凝土質量的影響進行了試驗研究，取得了與設計配合比相適應的微石粉含量控制數據，在試驗數據應用于生產控制后，有效地改善了混凝土質量。
2原材料簡介
水泥：試驗用水泥采用永登水泥廠生產的中熱42.5級水泥，水泥物理性能和化學分析各項指標均符合中熱水泥（GB200-2003）標準要求。
粉煤灰：試驗用粉煤灰采用西固電廠生產的Ⅱ級粉煤灰，對粉煤灰進行了全面品質檢測，各項指標符合DL/T5055-1996標準要求。
粗骨料：試驗用粗骨料采用炳靈工地關家川料場生產的粗骨料，對試驗用粗骨料進行了全面檢測，粗骨料各項指標均滿足《水利水電施工規范》DL/T5144-2001標準要求.
砂料：試驗用砂料采用關家川料場生產的人工砂，試驗過程中采用配制石粉含量的方法。
外加劑：試驗用外加劑包括緩凝高效減水劑UNF-3和引氣劑DH9。對山西黃騰生產的UNF-3緩凝高效減水劑、河北省砼外加劑廠生產的DH9引氣劑分別進行了品質檢測，從檢測結果看，所檢項目均滿足中華人民共和國國家標準《混凝土外加劑》（GB 8076--1997）的要求。
3試驗方案的制定
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為微石粉的人工剝離和人工比例配制二項。
3.1人工砂的篩分剝離
3.2微石粉的人工配制
4摻用配制人工砂混凝土性能的試驗研究
4.1各組合混凝土拌和物性能
4.2各組合混凝土力學性能試驗研究
為了使試驗數據具有可比性，在試拌數據的基礎上，以小于0.08mm微石粉含量為5%時所拌出的二級、三級料坍落度為基準，保持單方混凝土膠凝材料不變，通過增減單方混凝土用水量，使坍落度達到基準坍落度進行混凝土各齡期試件的成型，最后進行強度統計分析，調整用水量混凝土強度統計結果見表4-4，為了分析混凝土強度與微石粉含量之間存在怎樣的相關關系，利用線性回歸方程進行了分析，微石粉摻量與相對應的各齡期混凝土強度一元線性回歸方程見表4-5-4-7。
以上力學試驗方案具有極強的針對性，與施工中拌和樓質控極其吻合，拌和樓質控時隨著人工砂中微石粉含量的增加，要達到設計坍落度，必須增加用水量，這樣必將導致水膠比放大，混凝土強度降低，從上表的數據統計及線性分析結果可以看出，隨著微石粉含量的增大混凝土強度呈線性下降，兩者間的相關性很好，通過代入法，發現微石粉含量在5~8%時混凝土強度與配合比吻合。
結語
通過對人工砂中微石粉對混凝土質量影響試驗研究，找出了適應于炳靈工程混凝土質量控制中人工砂微石粉含量允許參數，行之有效地控制了混凝土質量，也為以后遇到類似工程時提供了可參照參數。
息事寧人范文6
關鍵詞：人工砂、石粉含量、砂率、強度等級
中圖分類號： C35 文獻標識碼： A
一、前言：
包頭地區人工砂是沿大青山南側的各個采石場生產混凝土粗骨料的過程中產生的0.47砂和石粉的混合物。多年來一直視為廢料堆積在采石場，因為石粉（泥）含量過多而被人們遺棄，殊不知它是可以取代天然砂的，而石粉也絕非泥。隨著混凝土技術的發展，這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。
近年來隨著可開采的天然砂資源越來越少，包頭市尋找優質天然砂越來越困難，使得各大型攪拌站進廠的天然砂含泥量越來越高，有的甚至達到10%～17%。這使得混凝土的質量難以保證，即使是增大水泥用量也難以保證混凝土的質量。
0.075以下的石粉顆粒比表面積一般在280～310/，具有填充效應、微集料效應，石粉在水泥水化中起晶核作用，誘導水泥的水化產物析晶，加速水泥水化。
將石粉摻入5%、10%、15%,通過試驗認為水泥膠砂強度隨石粉摻量的增加而增加。因此正確認識和利用石粉，減少開采天然砂資源、維持生態平衡、節約投資、降低混凝土成本是本次試驗的主要目的。
二、人工砂的質量分析
為了充分了解包頭市人工砂的質量情況，我們在攪拌站的配合下對各大型碎石場，進行取樣試驗。試驗結果如下表：
碎石場人工砂的質量情況
表一
序號 產地 級配 亞甲藍 壓碎
指標 細度
模數 石粉含量
（含泥量） 泥塊
含量 備注
1 王老大 合格 0.2 24.5% 2.5 13% 0% 用于試配混凝土
2 王老大 合格 0.25 25.0% 2.6 13.3% 0%
3 西邊墻 合格 0.25 28% 2.2 6.2% 0% 用
于
檢
測
4 西邊墻 合格 0.25 25% 2.4 7.8% 0%
5 卜蘿鋪 合格 0.25 12.5% 1.7 20% 0%
6 卜蘿鋪 合格 0.25 11.3% 2.2 16% 0%
7 萬水泉 合格 0.3 10.8% 2.5 7.8% 0%
8 萬水泉 合格 0.25 12.0% 2.4 9.2% 0%
從表一可以看出我們包頭市的采石場多年來保存的人工砂是以石粉含量為主，亞甲藍檢測最大為0.3，遠小于標準要求的1.4。因此包頭市現存的人工砂的質量是好的，人工砂是干凈的。它的主要成分是碎石母巖，不含有其它雜物，雖然細度模數顯示有中砂（偏細）和細砂，且石粉含量有大有小，只要根據級配情況調整混凝土配合比就可以使用并不會對混凝土的質量造成影響。
三、試驗方案
原材料情況：
1 水泥：P?O42.5
2 礦物摻和料：礦粉，粉煤灰
3 砂子：大青山花崗巖石破碎產生過程中的伴生品，級配合格，細度模數= 2.5，石粉含量=13%，亞甲藍0.25
4 石子：大青山花崗巖破碎石，粒徑5～31.5及5～20兩種級配，5～20粒級的石子應用于C50～C60的混凝土，級配合格，含泥量=0.1%，泥塊含量=0%，針片狀=4%，壓碎指標=7% 。
5 外加劑：應用普通泵送劑（液體）和高強泵送劑（液體）兩種外加劑。
6 水：自來水
混凝土配合比分兩種，一種為天然砂混凝土配合比，另一種為人工砂混凝土配合比。為了有針對性的對比和減少工作量，天然砂應用的混凝土配合比為C20、C30、C40、C50，4種配合比，能夠與人工砂進行對比應用就可以了。人工砂應用混凝土配合比為C10、C20、C30、C40、C50、C60，6個配合比，這6個配合比足以能夠說明人工砂在混凝土中應用的技術要求，其強度等級不降低即可應用于混凝土工程中。
試驗過程中注意事項及養護破型結果記錄：
1、所有混凝土拌合物必須易性良好，不泌水，坍落度滿足200±20的要求，不滿足時可做適當調整，如增加或減少一些用水量。
2、按標準制作標養試塊，24小時拆模、編號、送養護室養護。
3、試塊養護到齡期后按標準進行破型、試壓、并做好記錄。
四、試驗結果
天然砂第一次試驗結果
表二
序號 混凝土強度等級 水泥用量 試壓結果（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
人工砂第一次試驗結果
表三
序號 混凝土強度等級 水泥用量 試壓結果（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：第一次試驗主要是進行天然砂和人工砂的對比，嚴格控制水灰比相同的情況，看其各齡期的強度，從表二、表三中看出強度等級影響并不很大。但是在試拌的過程中我們體會到人工砂的需水量要大于天然砂，且流動性也次于天然砂，顯然這是因為人工砂的石粉含量增加而導致的水量的增加。人工砂的多棱角阻礙了混凝土的流動性。針對這一情況我們又做了第二次的試驗，試驗結果如下表：
人工砂第二次試驗結果
表四
序號 混凝土強度等級 水泥用量 試壓結果（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
第二次的試驗結果明顯好于第一次的試驗結果，而第二次的試驗依然保持水灰比不變的情況調整了水用量及總膠料的用量，砂率不變的情況下其混凝土的流動性及坍落度都非常好。
因為第二次試驗在強度等級為C30～C40時控制石粉含量為10%以下，C50～C60石粉含量控制在5%以下進行的試驗。其結果如上表四以明顯看出強度等級還是很不錯的。但是如果在正常施工時人工砂進行人為加工時，那么其成本就會相應增加，所以考慮到施工方便和降低混凝土的成本需要，我們又進行第三次試驗，即在；直接把人工砂在不做任何加工的情況下進行C30、C35、C40、C45的試驗，如下表。
人工砂第三次試驗結果
表五
序號 混凝土強度等級 水泥用量 試壓結果（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%，直接取樣回來風干即進行試驗其強度等級在R28時均滿足設計要求。拌合物并不能一味追求和易性和流動性而使得混凝土拌合物中的石子偏少，在這樣情況下我們決定再進行一次試驗，見表六。
人工砂第四次試驗結果
表六
序號 混凝土強度等級 水泥用量 試壓結果（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%，接近石粉含量較高的王老大采石場的人工砂，就是在這樣的情況下我們有意識的減少了水泥的用量增加了總膠料，適度調整了砂率，使混凝土拌合物真正符合泵送理念，其強度等級結果出來后非常的理想。
五、技術總結和分析
為了更慎重，我們又進行了抗滲對比試驗，即同時成型天然砂抗滲試塊和人工砂抗滲試塊各一組，在同壓力（P15）狀態下進行抗滲試驗，天然砂劈裂試驗滲透高度20，人工砂劈裂試驗滲透高度12，可見人工砂的密實度要比天然砂的密實度要好。這說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 通過上述的試驗，包頭地區的人工砂是可以應用商品混凝土中的，只要配合比調整適當其流動性和易性及強度等級能夠滿足天然砂配制的混凝土要求的。
2 人工砂在使用前應按JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法》標準進行常規試驗。
3 ≤C40的混凝土在人工砂級配、細度模數符合中砂的范圍內，石粉含量
