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摘要:結构所处环境的温度湿度和收缩徐变等均会影响裂缝产生及发展。文章不仅从这些外因对裂缝进行分析,更从力学行为的角度对裂缝展开探讨。
关键词:使用环境、受力体系、措施
中图分类号:TH161+.3文献标识码: A 文章编号:
一、引言
裂缝之于结构就像伤口之于人体。有伤口不可怕,伤口发展才可怕。同样,结构产生裂缝并不可怕,可怕的是裂缝不断发展深入。要保证结构整体的可靠性,必须对裂缝有个清晰正确的认识。
二、结构外因
裂缝产生的原因有很多,表现形式也各不相同。下面我们进行具体的探讨。
裂缝发生按结构外因分为:
2.1、温度裂缝
混凝土的热胀冷缩性能使得当其外部环境或结构内部温度发生较大变化时,混凝土会发生一定的变形,当其变形超过了允许应力值时,便会产生裂缝。引起温度变化的因素主要有:年温差、日照、骤然降温、水化热、养护措施不当等。值得注意的是水化热,在施工过程中,大体积混凝土浇筑之后由于水泥水化过程中,会产生大量的热量,致使混凝土内外温差较大,从而产生裂缝。在具体施工过程中,因尽量选择水化热低的水泥类型,并控制每次浇筑的量,必要时,可采取某些冷却系统进行内部散热,或分层分段浇筑。
此类裂缝一般分布较为均由,面积较大,无特殊发展规律。
2.2、收缩裂缝
收缩裂缝是实际工程中最常见的裂缝形式。它主要是由于混凝土在干硬过程中会大量泌水,产生塑性收缩和缩水收缩。
塑性收缩是指混凝土未凝结硬化前,还处于塑性状态时发生的收缩。塑性收缩产生的原因主要是失水,即由于水分从混凝土表面蒸发损失,导致的混凝土体积收缩。塑性收缩导致的裂缝就称作塑性收缩裂缝,主要发生在混凝土暴露表面,裂缝深度一般不大。
缩水收缩又称干缩,是指混凝土结硬以后,由于其表面水分蒸发而发生的混凝土体积减小现象。一般来说,配筋较大的结构,结构干缩的现象比较明显,其表面裂缝比较规则,一般是沿着钢筋方向产生和发展。
2.3、基础变形裂缝
基础变形裂缝是由于基础竖向不均匀沉降或发生水平位移,使结构产生附件应力,当此附加应力大于结构的抗拉强度时,便会产生变形裂缝。
产生变形裂缝的原因主要有已下几种:
a、地质资料不够准确。由于在地勘过程中,钻孔间隔分的过大,部分不良地质情况并没有有效的反应出来。
b、结构荷载差异较大。同一结构中,不同结构部位的荷载差异较大,使结构在其荷载作用下,产生的沉降差别较大。当这种沉降差值产生的应力达到材料无法抵抗时,便会产生变形裂缝。
c、基础不是一次浇筑成形。混凝土在不同龄期,产生的变形是不同的,当同一基础是分多次浇筑成形时,徐变不同步,从而产生应力差,当应力差超过混凝土的抗拉能力时,就会产生变形裂缝。
2.4、冻胀裂缝
物质在不同形态(固态、液态和气态)下的体积不一样。由于各种各样的原因,混凝土中会有很多空隙。当结构外部环境降到0°以下时,会使混凝土空隙中的水由液态变成固态,体积增大。这种体积变大有时会将混凝土空隙涨大,这种现象循环发生,便会使结构产生冻胀裂缝,破换混凝土的本身结构。
2.5、钢筋锈蚀裂缝
钢筋锈蚀以后,其截面尺寸较未锈蚀前是会增大的。其裂缝产生原理与冻胀裂缝类似,由于钢筋锈蚀,截面尺寸增大,体积增加,将混凝土撑胀破坏。同时,由于钢筋锈蚀,其有效的截面减小,由钢筋分担的部分应力也随之减小,混凝土本身所分担的应力会增大。当混凝土增大后的应力超出其所能承受的能力时,便会产生裂缝。此类裂缝一般会沿着钢筋方向产生和发展,裂缝深度较大。
三、力学特征分类
3.1、弯曲裂缝
弯曲裂缝是由于结构受弯,而在结构受拉区产生的垂直于拉应力方向的裂缝。对于建筑工程结构,弯曲裂缝一般产生于梁板的跨中位置,从底缘向上垂直发展;或是产生于挑梁的根部,由上至下垂直发展。弯曲裂缝会随着荷载的增大,裂缝宽度增大,长度增长,数量增加。
弯曲裂缝主要受结构所用材料的自身性质及荷载的影响。
3.2、剪切裂缝
剪切裂缝一般发生在剪应力最大的位置。由最大主拉应力引起。剪切裂缝的走向一般是沿着主梁的中性轴呈25—45°向跨中发展,也就是弯起钢筋的位置。由于剪切裂缝危害较大,剪切裂缝一旦出现,应引起高度重视,注意观察,当裂缝有发展趋势时,应及时加固处理。
剪切裂缝主要受梁的剪跨比,混凝土强度等级,纵向钢筋配筋率和抗剪钢筋等的影响。
3.3、扭曲裂缝
扭曲裂缝主要是由于结构构件收到扭矩和弯矩共同作用产生。扭曲裂缝一般是呈45°倾斜,并有多条,其周围的混凝土保护层会被剥落。
扭曲裂缝受结构的截面形式的影响较大。
3.4、应力裂缝
由于截面形式突变,会在突变出产生应力集中现象,使得此处的应力较其他截面的应力大。当此应力大于材料本身所能承受的应力时,便会产生应力裂缝。
应力集中现象在钢结构中表现尤为突出。
四、应对措施
为了保证结构的承载能力,应尽量减少裂缝的产生。在实际工程中,我们可以采取以下措施:
4.1、合理选择地勘钻孔密度,准确分析工程地质情况。在地勘过程中,对地质情况可能异常处应加大钻孔密度,做到尽可能准的把握工程所在地的地质情况,为设计提供准确而完备的地质资料;
4.2、科学选择工程材料和施工方法。在设计时,应充分考虑材料对裂缝的影响,并由此指导施工,必要时,还应进行施工阶段分析。
4.3、科学的选择施工时间,避免因混凝土浇筑时温度和使用时温度温差过大,产生温度应力;
4.4、有效养护。实践证明,混凝土浇筑过后,对其进行科学合理养护,能有效减小混凝土干缩和保证其承载能力。
五、结束语
混凝土裂缝的影响因素众多,并不是某种单一作用的结果。因此在保证施工质量的前提下,选择应对措施时,应对其进行综合的考虑和科学的分析。只有这样,才能尽可能的减小裂缝给混凝土结构带来的危害。
参考文献:
李辉. 钢筋混凝土柱、板结构裂缝特征、机理与控制[J]四川建筑科学研究, 2004,(02) .
张琦彬,刘兴远. 某砖混结构住宅楼墙体裂缝分析[J]四川建筑科学研究, 2003,(01) .
叶甲淳. 混凝土小型空心砌块建筑裂缝控制的温度效应研究[D]浙江大学, 2003 .
胡建勤. 高性能混凝土抗裂性能及其机理的研究[D]武汉理工大学, 2002 .
关键词:使用环境、受力体系、措施
中图分类号:TH161+.3文献标识码: A 文章编号:
一、引言
裂缝之于结构就像伤口之于人体。有伤口不可怕,伤口发展才可怕。同样,结构产生裂缝并不可怕,可怕的是裂缝不断发展深入。要保证结构整体的可靠性,必须对裂缝有个清晰正确的认识。
二、结构外因
裂缝产生的原因有很多,表现形式也各不相同。下面我们进行具体的探讨。
裂缝发生按结构外因分为:
2.1、温度裂缝
混凝土的热胀冷缩性能使得当其外部环境或结构内部温度发生较大变化时,混凝土会发生一定的变形,当其变形超过了允许应力值时,便会产生裂缝。引起温度变化的因素主要有:年温差、日照、骤然降温、水化热、养护措施不当等。值得注意的是水化热,在施工过程中,大体积混凝土浇筑之后由于水泥水化过程中,会产生大量的热量,致使混凝土内外温差较大,从而产生裂缝。在具体施工过程中,因尽量选择水化热低的水泥类型,并控制每次浇筑的量,必要时,可采取某些冷却系统进行内部散热,或分层分段浇筑。
此类裂缝一般分布较为均由,面积较大,无特殊发展规律。
2.2、收缩裂缝
收缩裂缝是实际工程中最常见的裂缝形式。它主要是由于混凝土在干硬过程中会大量泌水,产生塑性收缩和缩水收缩。
塑性收缩是指混凝土未凝结硬化前,还处于塑性状态时发生的收缩。塑性收缩产生的原因主要是失水,即由于水分从混凝土表面蒸发损失,导致的混凝土体积收缩。塑性收缩导致的裂缝就称作塑性收缩裂缝,主要发生在混凝土暴露表面,裂缝深度一般不大。
缩水收缩又称干缩,是指混凝土结硬以后,由于其表面水分蒸发而发生的混凝土体积减小现象。一般来说,配筋较大的结构,结构干缩的现象比较明显,其表面裂缝比较规则,一般是沿着钢筋方向产生和发展。
2.3、基础变形裂缝
基础变形裂缝是由于基础竖向不均匀沉降或发生水平位移,使结构产生附件应力,当此附加应力大于结构的抗拉强度时,便会产生变形裂缝。
产生变形裂缝的原因主要有已下几种:
a、地质资料不够准确。由于在地勘过程中,钻孔间隔分的过大,部分不良地质情况并没有有效的反应出来。
b、结构荷载差异较大。同一结构中,不同结构部位的荷载差异较大,使结构在其荷载作用下,产生的沉降差别较大。当这种沉降差值产生的应力达到材料无法抵抗时,便会产生变形裂缝。
c、基础不是一次浇筑成形。混凝土在不同龄期,产生的变形是不同的,当同一基础是分多次浇筑成形时,徐变不同步,从而产生应力差,当应力差超过混凝土的抗拉能力时,就会产生变形裂缝。
2.4、冻胀裂缝
物质在不同形态(固态、液态和气态)下的体积不一样。由于各种各样的原因,混凝土中会有很多空隙。当结构外部环境降到0°以下时,会使混凝土空隙中的水由液态变成固态,体积增大。这种体积变大有时会将混凝土空隙涨大,这种现象循环发生,便会使结构产生冻胀裂缝,破换混凝土的本身结构。
2.5、钢筋锈蚀裂缝
钢筋锈蚀以后,其截面尺寸较未锈蚀前是会增大的。其裂缝产生原理与冻胀裂缝类似,由于钢筋锈蚀,截面尺寸增大,体积增加,将混凝土撑胀破坏。同时,由于钢筋锈蚀,其有效的截面减小,由钢筋分担的部分应力也随之减小,混凝土本身所分担的应力会增大。当混凝土增大后的应力超出其所能承受的能力时,便会产生裂缝。此类裂缝一般会沿着钢筋方向产生和发展,裂缝深度较大。
三、力学特征分类
3.1、弯曲裂缝
弯曲裂缝是由于结构受弯,而在结构受拉区产生的垂直于拉应力方向的裂缝。对于建筑工程结构,弯曲裂缝一般产生于梁板的跨中位置,从底缘向上垂直发展;或是产生于挑梁的根部,由上至下垂直发展。弯曲裂缝会随着荷载的增大,裂缝宽度增大,长度增长,数量增加。
弯曲裂缝主要受结构所用材料的自身性质及荷载的影响。
3.2、剪切裂缝
剪切裂缝一般发生在剪应力最大的位置。由最大主拉应力引起。剪切裂缝的走向一般是沿着主梁的中性轴呈25—45°向跨中发展,也就是弯起钢筋的位置。由于剪切裂缝危害较大,剪切裂缝一旦出现,应引起高度重视,注意观察,当裂缝有发展趋势时,应及时加固处理。
剪切裂缝主要受梁的剪跨比,混凝土强度等级,纵向钢筋配筋率和抗剪钢筋等的影响。
3.3、扭曲裂缝
扭曲裂缝主要是由于结构构件收到扭矩和弯矩共同作用产生。扭曲裂缝一般是呈45°倾斜,并有多条,其周围的混凝土保护层会被剥落。
扭曲裂缝受结构的截面形式的影响较大。
3.4、应力裂缝
由于截面形式突变,会在突变出产生应力集中现象,使得此处的应力较其他截面的应力大。当此应力大于材料本身所能承受的应力时,便会产生应力裂缝。
应力集中现象在钢结构中表现尤为突出。
四、应对措施
为了保证结构的承载能力,应尽量减少裂缝的产生。在实际工程中,我们可以采取以下措施:
4.1、合理选择地勘钻孔密度,准确分析工程地质情况。在地勘过程中,对地质情况可能异常处应加大钻孔密度,做到尽可能准的把握工程所在地的地质情况,为设计提供准确而完备的地质资料;
4.2、科学选择工程材料和施工方法。在设计时,应充分考虑材料对裂缝的影响,并由此指导施工,必要时,还应进行施工阶段分析。
4.3、科学的选择施工时间,避免因混凝土浇筑时温度和使用时温度温差过大,产生温度应力;
4.4、有效养护。实践证明,混凝土浇筑过后,对其进行科学合理养护,能有效减小混凝土干缩和保证其承载能力。
五、结束语
混凝土裂缝的影响因素众多,并不是某种单一作用的结果。因此在保证施工质量的前提下,选择应对措施时,应对其进行综合的考虑和科学的分析。只有这样,才能尽可能的减小裂缝给混凝土结构带来的危害。
参考文献:
李辉. 钢筋混凝土柱、板结构裂缝特征、机理与控制[J]四川建筑科学研究, 2004,(02) .
张琦彬,刘兴远. 某砖混结构住宅楼墙体裂缝分析[J]四川建筑科学研究, 2003,(01) .
叶甲淳. 混凝土小型空心砌块建筑裂缝控制的温度效应研究[D]浙江大学, 2003 .
胡建勤. 高性能混凝土抗裂性能及其机理的研究[D]武汉理工大学, 2002 .