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【分析】混凝土為何會(huì)出現(xiàn)豎向裂縫和斜向裂縫?
混凝土為何會(huì)出現(xiàn)豎向裂縫和斜向裂縫?
來源:砼商網(wǎng) 作者:砼商網(wǎng)編輯部 發(fā)布日期:Aug 1, 2016 閱讀次數(shù):3824 收藏 打印 

1、概述
    正常狀態(tài)下,由于混凝土的抗拉強(qiáng)度較低,在使用荷載作用下, 鋼筋混凝土構(gòu)件是帶裂縫工作的。我國(guó)現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī) 范》規(guī)定,裂縫通常允許寬度是0.2 mm ~0.4 mm。如處在室內(nèi)正常環(huán)境中時(shí),一般鋼筋混凝土構(gòu)件的裂縫不應(yīng)超過0.3 mm; 鋼筋混凝土屋面梁和托梁,其最大裂縫寬度不應(yīng)超過0.3 mm; 對(duì)處于年平均濕度小于60%的地區(qū),其最大裂縫寬度不應(yīng)超過0.4 mm?;炷两Y(jié)構(gòu)的裂縫是建筑工程中難以避免的問題。裂縫所帶來的危害,因結(jié)構(gòu)物使用、功能和環(huán)境的差異而不同。對(duì)處于有侵蝕性介質(zhì)或高濕度環(huán)境中的構(gòu)件,過寬的裂縫會(huì)引起混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的銹蝕,影響結(jié)構(gòu)的耐久性; 對(duì)于一些構(gòu)件,過寬的裂縫有損結(jié)構(gòu)的美觀,造成使用者的不安全感; 同時(shí),裂縫也會(huì)導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)剛度的減小。因此,對(duì)于結(jié)構(gòu)上存在的裂縫,必須正確分析其出現(xiàn)的原因并妥善處理。
    當(dāng)裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)受力影響不大時(shí),為了滿足美觀和使用要求, 防止鋼筋銹蝕,減少滲漏、提高構(gòu)件的耐久性等,可采用表面涂刷高彈環(huán)氧膠泥處理 法、壓力灌漿法等進(jìn)行修補(bǔ)。

2、工程概況
    某建筑物,為地下1 層,地上15 層的綜合樓,結(jié)構(gòu)類型為框架—剪力墻結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)完工15個(gè)月后,該樓部分樓層的框架梁及次梁被發(fā)現(xiàn)存在裂縫。
3、檢測(cè)情況
    為了科學(xué)的分析裂縫出現(xiàn)的原因,確保結(jié)構(gòu)的安全,對(duì)該樓存 在裂縫的梁的混凝土強(qiáng)度、梁的撓度及梁體上的裂縫進(jìn)行了檢測(cè)。
    1) 檢測(cè)采用混凝土鉆孔機(jī),在該樓的部分次梁上鉆取了混凝土芯樣,芯樣直徑為100 mm,混凝土芯樣在 試驗(yàn)室內(nèi)加工成高徑比為1∶1 的標(biāo)準(zhǔn)試件,自然干燥后,依據(jù)《鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》對(duì)混凝土芯樣進(jìn)行現(xiàn)齡期抗壓強(qiáng) 度試驗(yàn),檢測(cè)結(jié)果表明,本次所取混凝土芯樣的現(xiàn)齡期抗壓強(qiáng)度 均達(dá)到設(shè)計(jì)要求的混凝土抗壓強(qiáng)度。
    2) 在該樓裂縫數(shù)量較多或裂縫較寬且具備測(cè)量條件的梁,進(jìn)行了梁撓度測(cè)量,測(cè)量結(jié)果表明,所測(cè)梁的跨中撓度均未超過《混 凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》所要求的撓度限值。
    3) 裂縫主要表現(xiàn)為兩類,一類裂縫為豎向裂縫,裂縫主要出 現(xiàn)在梁的中部,形態(tài)表現(xiàn)為中間較寬,逐漸向兩端收斂,呈棗核 形,裂縫最寬處約0.22 mm,裂縫主要出現(xiàn)在次梁上; 另一類裂縫為斜向裂縫,該類裂縫主要出現(xiàn)在框架主梁上,且以邊跨主梁居多,斜裂縫在梁體上表現(xiàn)為“正八字形”,裂縫最寬處約0.21 mm,梁體上同時(shí)有輕微的龜裂現(xiàn)象。

4、裂縫原因分析
     梁 體中部的豎向裂縫為收縮裂縫,裂縫主要是由于混凝土材 料因自身體積收縮而形成的裂縫?;炷潦且环N具有凝縮特性 的建筑材料,通?;炷猎谀Y(jié)硬化過程 中會(huì)發(fā)生體積收縮。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)來說,由于受梁端支座的約束作用,梁在發(fā)生凝縮時(shí), 會(huì)在其內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力,但混凝土材料的極限抗拉強(qiáng)度較低,當(dāng) 梁內(nèi) 部產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí),就會(huì)造成混 凝土梁開裂。裂縫一般出現(xiàn)在梁的中部,或者構(gòu)件截面薄弱的部 位( 例如在設(shè)有箍筋的截面,箍筋的存在削弱了構(gòu)件的截面) ,由于受到梁頂部板的約束和梁底部配筋的約束,裂縫表現(xiàn)為中間較寬,向兩端收斂的豎向裂縫。由于次梁上的配筋比主梁上的配筋相對(duì)較少,次梁上鋼筋對(duì)混 凝土收縮的約束較主梁上鋼筋對(duì)混凝土收縮的約束差,故此類裂縫表現(xiàn)為次梁上的裂縫較主梁上的裂縫多。此類裂縫對(duì)構(gòu)件的承載力無影響。
    梁體的斜裂縫主要為構(gòu)件自重和混凝土干縮共同作用產(chǎn)生 的裂縫。試驗(yàn)表明,混凝土構(gòu)件內(nèi)力不到30% 極限荷載時(shí),便會(huì)出現(xiàn)裂縫,裂縫寬度在0.05 mm ~0.1 mm 左右。許多工程的梁式結(jié)構(gòu)等僅在結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重靜載的作用下才會(huì)出現(xiàn)受拉區(qū)開裂或 剪力區(qū)主拉應(yīng)力裂縫,這種裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)的極限承載力沒有影響,結(jié)構(gòu)構(gòu)件還可承受70% ~80% 的極限荷載; 同時(shí),存在裂縫的樓層是在上一年的7 月~8 月間施工,當(dāng)?shù)貧鉁剌^高且空氣干燥,水分蒸發(fā)較快,當(dāng)構(gòu)件表面失水較快時(shí),構(gòu)件表面就會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則的干縮裂縫。
    在結(jié)構(gòu)自重的作用下,主梁梁端承受的剪力較大,且由于邊跨梁體失水較快,邊跨梁體干縮較嚴(yán)重,故裂縫在部分主梁梁端會(huì)表現(xiàn)為斜裂縫。且由于混凝土材料自身的收縮,加速了裂縫的形成。這種裂 縫對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力沒有影響。抽檢的混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求,表明了現(xiàn)有的梁裂縫與混凝土材料強(qiáng)度無關(guān); 所測(cè)梁的撓度未超過《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》所要求的撓度限值,且裂縫的最大寬度僅為0.22 mm,對(duì)結(jié)構(gòu)的安全無影響。

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