鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制

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1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制摘要：鋼筋混凝土的裂縫控制問題是建筑工程中很重要的問題之一，特別是最近20年來，泵送商品混凝土獲得廣泛應(yīng)用之后，混凝土均質(zhì)性有了很大改善的同時(shí)，裂縫控制技術(shù)難度大大增加了，本文是在大量建設(shè)實(shí)踐和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，概述了變形作用引起裂縫的原因，約束變形特征，抗與放的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以及綜合技術(shù)措施等。關(guān)鍵詞：裂縫　收縮　徐變　松弛1.概　述　　20年來，在工民建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，一個(gè)相當(dāng)普遍的質(zhì)量問題就是結(jié)構(gòu)的裂縫問題，且有日趨增多的趨勢(shì)，它已影響到正常的生活和生產(chǎn)，并困擾著大批工程技術(shù)人員和管理人員，是一個(gè)迫切需要解決的技術(shù)難題。　　

2、由于結(jié)構(gòu)在外荷載作用下的破壞和倒塌是從裂縫擴(kuò)展開始的，因此人們對(duì)裂縫往往產(chǎn)生一種建筑破壞的恐懼感，是可以理解的。早在1932年，前蘇聯(lián)A.флолейт教授的鋼筋混凝土強(qiáng)度理論就指出,如正常配筋受彎構(gòu)件的破壞狀態(tài)是指受拉區(qū)鋼筋到達(dá)屈服強(qiáng)度，受壓區(qū)混凝土到達(dá)受彎的抗壓強(qiáng)度，此狀態(tài)稱為承載力極限狀態(tài)。這一狀態(tài)全過程是伴隨著荷載的不斷增加，裂縫出現(xiàn)(鋼筋應(yīng)力只有40～60MPa)，裂縫擴(kuò)展，受壓區(qū)塑性不斷發(fā)展，最后達(dá)到完全破壞。此時(shí)破壞荷載往往是裂縫出現(xiàn)荷載時(shí)的3～5倍，因此，很多大型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，僅僅自重就超過了極限荷載的30%,在此條件下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)帶

3、有輕微裂紋是完全正常的，結(jié)構(gòu)是安全的，恐懼是不必要的?！　?guó)內(nèi)外關(guān)于荷載作用下鋼筋混凝土構(gòu)件的設(shè)計(jì)都有自己的經(jīng)驗(yàn)公式，并已納入有關(guān)規(guī)范，盡管計(jì)算結(jié)果出入較大，但畢竟可以參考應(yīng)用?！　〉墙陙泶罅苛芽p的出現(xiàn)，并非與荷載作用有直接關(guān)系，通過大量的調(diào)查與實(shí)測(cè)研究證明這種裂縫是由于變形作用引起，包括溫度變形(水泥的水化熱、氣溫變化、環(huán)境生產(chǎn)熱)，收縮變形(塑性收縮、干燥收縮、碳化收縮)及地基不均勻沉降(膨脹)變形。由于這些變形受到約束引起的應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度導(dǎo)致裂縫，統(tǒng)稱“變形作用引起的裂縫”。2.裂縫的直接原因2.1　收縮及水化熱增加　　自從70年代末

4、(1978～1979年)我國(guó)混凝土施工工藝產(chǎn)生了巨大的進(jìn)步—泵送商品混凝土工藝。從過去的干硬性，低動(dòng)性，現(xiàn)場(chǎng)攪拌混凝土轉(zhuǎn)向集中攪拌，轉(zhuǎn)向大流動(dòng)性泵送澆注，水泥用量增加，水灰比增加，砂率增加，骨料粒徑減小，用水量增加等導(dǎo)致收縮及水化熱增加。2.2　混凝土強(qiáng)度等級(jí)日趨提高　　建筑結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級(jí)日趨提高，但有許多結(jié)構(gòu)不適當(dāng)?shù)倪x擇了過高的強(qiáng)度等級(jí)。習(xí)慣上認(rèn)為：“強(qiáng)度等級(jí)越高安全度越大，就高不就低，提高強(qiáng)度等級(jí)沒壞處”。有時(shí)遷就施工方便，采用高強(qiáng)混凝土，這是一種誤導(dǎo)，導(dǎo)致水泥標(biāo)號(hào)增加，水泥用量增加，水用量增加，細(xì)骨料及粗骨料徑偏小，砂率偏大等都使水化熱及收縮增

5、加。2.3　結(jié)構(gòu)約束應(yīng)力不斷增大　　結(jié)構(gòu)規(guī)模日趨增大，結(jié)構(gòu)形式日趨復(fù)雜，超長(zhǎng)超厚及超靜定結(jié)構(gòu)成為經(jīng)常采用結(jié)構(gòu)形式并采用現(xiàn)澆施工，這種結(jié)構(gòu)形式有顯著約束作用，對(duì)于各種變形作用必然引起較大約束應(yīng)力。2.4　外加劑的負(fù)效應(yīng)　　外加劑及摻合料種類繁多，只有強(qiáng)度指標(biāo)缺乏對(duì)水化熱及收縮變形影響的長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)資料(至少一年)，有些試驗(yàn)資料并不嚴(yán)格，有許多外加劑嚴(yán)重的增加收縮變形，有的甚至降低耐久性。2.5　忽略結(jié)構(gòu)約束　　國(guó)內(nèi)外結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中都經(jīng)常忽略構(gòu)造鋼筋重要性，因而經(jīng)常出現(xiàn)構(gòu)造性裂縫。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中經(jīng)常忽略結(jié)構(gòu)約束性質(zhì)，不善于利用“抗與放”的設(shè)計(jì)原則，缺乏相應(yīng)的設(shè)計(jì)施工規(guī)范

6、、規(guī)程。2.6　養(yǎng)護(hù)方法不當(dāng)　　目前在混凝土施工中采用的養(yǎng)護(hù)方法基本沿用過去簡(jiǎn)易的方法，這種方法已遠(yuǎn)不適應(yīng)泵送混凝土的較大溫度收縮變形的要求。2.7　混凝土抗拉性能不足　　這種裂縫在抗力方面都是由于混凝土抗拉性能不足(抗拉強(qiáng)度和極限拉伸)引起的，這方面的材料級(jí)配研究很少?！　【C合上述，國(guó)際公認(rèn)泵送商品混凝土對(duì)混凝土的質(zhì)量(均質(zhì)性)有很大的提高，對(duì)供應(yīng)方式有重要的改進(jìn)，但是對(duì)混凝土的裂縫控制的難度大大增加了，因此，這類問題不是我國(guó)特有的技術(shù)問題，是國(guó)際上鋼筋混凝土的共性難題。3.大體積混凝土的定義　　過去大體積混凝土的定義是根據(jù)幾何尺寸，主要是根據(jù)厚度定義

7、的，國(guó)際上一般采用0.8m～1m作為界限。自80年代以后大體積混凝土的定義有了改變，新的定義是：“任意體量的混凝土，其尺寸大到足以必須采取措施減小由于體積變形引起的裂縫，統(tǒng)稱為大體積混凝土”，這是美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)的定義。由此可見，在近代泵送商品混凝土獲得廣泛應(yīng)用的條件下，即便是很薄的結(jié)構(gòu)，雖然水化熱很低，但是其收縮很大，控制收縮裂縫的要求比過去任何時(shí)候都顯得非常重要。因此，泵送混凝土的薄壁結(jié)構(gòu)也應(yīng)當(dāng)按照大體積混凝土的要求采取措施控制混凝土的收縮裂縫，特別是環(huán)境氣溫變化與收縮共同作用對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)尤為不利，收縮換算為當(dāng)量降溫。4.鋼筋混凝土承受變形應(yīng)力的特點(diǎn)4

8、.1　“抗與放”設(shè)計(jì)準(zhǔn)則　　結(jié)構(gòu)承受的約束作用分內(nèi)約束(自約束)和外約束兩類。結(jié)