砼结构胀缩变形引起结构裂缝.docVIP

- PAGE 17 -砼结构胀缩变形引起结构裂缝结构裂缝在建筑上是个严肃的话题，建筑者不希望发生结构裂缝。结构裂缝对建筑物造成的影响是很严重的，轻的影响使用，减低建筑物使用寿命，重的危及建筑物的安全，同时给使用者造成心理上负担。从而必须找出其造成裂缝原因加于防治。在建筑物施工前对这些引起裂缝的各种因素要有正确理解，要心中有数，对易出裂缝构件要作控制，针对性采取一些对策，减少一些不利因素，降低其危害程度。我们质监人员也要理解明白产生结构裂缝种种因素，从而在质监过程中对施工现场进行指导，提出问题让设计、施工、监理、业主互相配合，从设计开始到施工结束，在构造上、施工方法上、人员素质、材料选用、施工时间要求均要有一个科学的态度，有一个实事求是的精神，使工程取得一个最好的效果。所谓结构裂缝，我们经常碰到的。例如：楼板开裂、端跨墙身45度斜裂缝、中间部位墙身垂直裂缝、窗洞口上天盘窗角开裂、下窗台窗角开裂、楼层纵向大梁断裂等。这些裂缝发生在结构上，我们称之谓结构裂缝。结构构件用于承受荷载的，然而在未受到荷载下也出现了裂缝，显然不是由于承受荷重而出现裂缝，而是与荷载无关的因素。这种裂缝是由于结构的变形引起的。引起结构变形例如：温度变化、砼收缩、不均匀沉降等变形。不均匀沉降造成的房屋结构的开裂容易理解，这里不再叙述。现就砼膨胀和收缩变形引起裂缝作一简单的讨论：砼的收缩和膨胀的变形所引起的裂缝随着结构的不同、所处部位的不同，构件所处季节不同而不同，这种裂缝是多姿多态，无统一的模式，从而人们往往不能一下子就熟悉它、了解它。从而判断带有主观性、随意性，随人的体验不同而不同，难于统一、正确。现把其中几种典型结构裂缝提出来进行讨论。砼从浇筑到硬化，到使用，它一直在收缩。造成收缩的原因：砼中含有大量的空隙、粗孔及毛细孔。这些孔隙中存在水分，水分的流动影响到砼一系列的性质。当砼在干燥条件下，首先是大空隙及粗毛细孔中的自由水分蒸发。然后细孔及细微孔中水产生毛细压，砼中的水泥石受到这种压力产生变形收缩，即“毛细收缩”。待毛细水蒸发以后，进一步蒸发其分子之间的化学结合的吸附水，首先蒸发晶格间水分；其次蒸发分子层中的吸附水，这些水分蒸发引起砼中水泥石显著压缩，产生“吸附收缩”。水泥浆在水化过程中早期硬化过程也产生收缩，叫做“硬化收缩”，这种收缩亦称自生收缩。砼在空气中与气作用而产生碳化，由此引起的“碳化收缩”。这些收缩随砼中水泥活性提高，水泥量越多，其收缩变形越大。砼水灰比不同，砼孔隙率也不同，则在相同条件，水灰比越大，收缩变形也越大。砼的收缩值是很大的。从图1中可以看到，在空气中养护，半年多一点时间，?（相对收缩率）达3×10-4，一年可达4×10-4。即一年10m长的构件将要收缩4mm。随着时间推移，收缩一直在进行着，需要很长的时间才趋于稳定。见图1。图2也可看到砼水灰比越大，收缩变形值也越大。1、砼收缩出现裂缝。在楼层梁、板结构四个“大角”出现45度斜裂缝，见图3所示：图3 楼层四大角出现450斜裂缝现浇楼层在四个大角出现45度斜裂缝，这种现象很普遍。不论是多层建筑还是高层楼层均存在，几乎60%建筑存在这种裂缝。为了便于说明这种裂缝出现的原因，我们假定有一块4.0m×4.0m的8cm厚的楼板，四周为300×600的钢筋砼大梁，见图4。梁和板在相同的大气中，四个角易出现45度斜裂缝。图4原因1：也是根本原因在相同的环境中板和梁的收缩是不同的，板收缩大，梁收缩小。板和梁他们的外表面与大气接触面积是不同的。显然板与大气接触面积比梁大得多。我们借用水力半径这个概念，用水力半径的倒数来衡量构件与大气所接触的多少。水力半径倒数称为?，?=。板的?==25.5，梁的?=，说明板与周围接触的面积是梁与周围接触面积的2.5倍，砼在空气中养护收缩，板的收缩是梁的2.5倍，板的变形远大于梁的变形。另外梁的收缩仅仅在表面，而梁的内部还没有失水收缩，在砼浇筑初期不仅没有收缩，有时还可能在膨胀。由于板梁收缩有差异，在板角处，板要收缩，梁不让板收缩，给板约束，作用于板一个剪切应力?，见图5。梁对板的剪应力沿梁分布是不均匀的，中间小，到头部大。在板角处取出一个单元体，见图5 b），单元体四周作用着剪应力?，由剪应力引起主拉应力?。当主拉应力超过砼的极限应力，砼就开裂。图5原因2：梁和板的配筋本是不相同的，板的配筋率远小于梁的配筋率，配筋率不同其收缩也不同。配筋率小，收缩大；配筋率大，收缩小。梁的配筋率（包括面筋、付筋）通常在2.5-3%，而板的配筋是单层的，设?8@200，则配筋率。配筋率相差甚远，达8-10倍，造成板的收缩比梁的收缩大。从而又要引起板的45度的斜裂缝。这种裂缝开始裂缝很小，不被发现，当砼浇筑一年左右，裂缝就明显了。原因3：砼处于气温剧烈变化条件下，极易受到气候