鋼(gang)筋(jin)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土是工程建設中最為常見的(de)(de)施(shi)工材料(liao),其剛度、硬(ying)度、抗剪力(li)、耐久(jiu)性等都(dou)較為良好,因此在建設中用途(tu)廣泛(fan)。裂縫(feng)一直是困擾(rao)鋼(gang)筋(jin)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土的(de)(de)重要問(wen)題,裂縫(feng)的(de)(de)出現不僅對(dui)(dui)鋼(gang)筋(jin)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土的(de)(de)質量造成(cheng)嚴重影響,還形(xing)成(cheng)了一些潛在的(de)(de)安(an)全(quan)風險(xian)。本文將對(dui)(dui)鋼(gang)筋(jin)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土結構設計中的(de)(de)裂縫(feng)危害(hai)以(yi)及裂縫(feng)類型進行具體(ti)的(de)(de)分析和研(yan)究,并對(dui)(dui)裂縫(feng)的(de)(de)控制(zhi)措施(shi)進行深(shen)入探討。為鋼(gang)筋(jin)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)土的(de)(de)裂縫(feng)控制(zhi)提供(gong)參考。
一、裂(lie)縫對鋼(gang)筋混凝土(tu)結構造成的危害
1、鋼筋混(hun)凝土結構內力重新(xin)分配
鋼筋(jin)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)在實(shi)際的(de)(de)(de)(de)建筑結(jie)構(gou)中(zhong)作為整(zheng)體的(de)(de)(de)(de)結(jie)構(gou)部分,但所(suo)承(cheng)受(shou)(shou)的(de)(de)(de)(de)力(li)(li)有所(suo)不(bu)同(tong)。鋼筋(jin)所(suo)承(cheng)受(shou)(shou)的(de)(de)(de)(de)是拉力(li)(li),混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)承(cheng)受(shou)(shou)來(lai)自(zi)結(jie)構(gou)內部與外界的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)重壓(ya)力(li)(li)。當鋼筋(jin)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)表面出現裂(lie)縫時(shi),在裂(lie)縫處(chu)的(de)(de)(de)(de)鋼筋(jin)和混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)的(de)(de)(de)(de)受(shou)(shou)力(li)(li)能效喪失。鋼筋(jin)所(suo)受(shou)(shou)的(de)(de)(de)(de)應力(li)(li)隨(sui)之增大(da),而混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)結(jie)構(gou)的(de)(de)(de)(de)整(zheng)體性被破壞(huai),隨(sui)著裂(lie)縫的(de)(de)(de)(de)開展,混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)受(shou)(shou)壓(ya)區高(gao)度減(jian)小,壓(ya)力(li)(li)應不(bu)斷增大(da),指導混(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)被壓(ya)壞(huai)。
2、鋼筋混(hun)凝土結構的抗(kang)剪(jian)能力下降
裂縫(feng)的出現,混凝(ning)土(tu)(tu)結構遭到(dao)破壞,由整體變成(cheng)多個部分。原有的抗(kang)(kang)(kang)剪作用也被裂縫(feng)分割(ge)成(cheng)多個小面(mian)積部分,使得混凝(ning)土(tu)(tu)的抗(kang)(kang)(kang)剪力較為分散,抗(kang)(kang)(kang)剪面(mian)積減(jian)小,導(dao)致混凝(ning)土(tu)(tu)結構整體的抗(kang)(kang)(kang)剪性能急(ji)劇下降。
3、鋼筋混(hun)凝土結構(gou)的剛度減(jian)小
當鋼筋混凝(ning)土結(jie)構中(zhong)所產生的(de)裂縫較大(da)、較深時,那么(me)在裂縫截面的(de)中(zhong)性軸將(jiang)隨(sui)之(zhi)發(fa)生位移,使得鋼筋混凝(ning)土結(jie)構的(de)變形機率(lv)增(zeng)大(da),剛性減(jian)小,并隨(sui)著裂縫的(de)發(fa)展趨(qu)勢而逐漸發(fa)生變化(hua)。
4、鋼筋混(hun)凝土結構(gou)的疲勞度(du)下降
鋼(gang)筋(jin)混凝土中裂(lie)縫的(de)產(chan)(chan)生不僅對(dui)整體的(de)結(jie)構剛度產(chan)(chan)生影(ying)響(xiang),還對(dui)縮小鋼(gang)筋(jin)混凝土結(jie)構的(de)受力范圍。由于(yu)鋼(gang)筋(jin)混凝土長(chang)期處于(yu)拉力與壓力的(de)雙重作用下,裂(lie)縫則會使(shi)結(jie)構的(de)疲(pi)勞(lao)壽命(ming)受損(sun),使(shi)得鋼(gang)筋(jin)混凝土的(de)疲(pi)勞(lao)度大(da)大(da)降低。
5、鋼筋混凝土結構的強度降低
裂縫(feng)的(de)出現會(hui)使得鋼筋(jin)混凝(ning)土結構中的(de)鋼筋(jin)部分暴露在空(kong)氣中,空(kong)氣中大(da)量的(de)水(shui)分會(hui)使得鋼筋(jin)表面(mian)被銹(xiu)蝕(shi)(shi)碳化,還(huan)會(hui)改變混凝(ning)土的(de)受力條件。長此(ci)以往,鋼筋(jin)表面(mian)會(hui)被銹(xiu)蝕(shi)(shi),而混凝(ning)土會(hui)因此(ci)變質,使得鋼筋(jin)混凝(ning)土結構的(de)強度和剛性(xing)受到嚴重(zhong)影(ying)響(xiang),如不能及時發現處理(li),將會(hui)嚴重(zhong)影(ying)響(xiang)建筑(zhu)物的(de)質量和運行安全(quan)性(xing)。
二(er)、鋼筋(jin)混凝土裂縫的(de)種類及形(xing)式
1、鋼筋混凝土裂縫(feng)的種(zhong)類
第一,結構裂縫
結構(gou)(gou)裂縫(feng)是鋼筋混凝結構(gou)(gou)中(zhong)較為(wei)(wei)常見的(de)(de)一種裂縫(feng)形(xing)式。由于結構(gou)(gou)當(dang)中(zhong)不同(tong)(tong)構(gou)(gou)件之間所產生的(de)(de)應(ying)力(li)有所不同(tong)(tong),因此在應(ying)力(li)和(he)剛(gang)度較為(wei)(wei)薄弱的(de)(de)區域,通(tong)常是在結構(gou)(gou)的(de)(de)截面(mian)處,較容易出現結構(gou)(gou)裂縫(feng)。如建筑物墻角處及鋼筋混凝土樓(lou)板(ban)(ban)的(de)(de)板(ban)(ban)端處。
第二,溫度裂縫
溫度裂縫在(zai)鋼筋混凝土結構中最為多見。由于混凝土具有熱脹冷縮(suo)的(de)特性(xing),在(zai)受到外界溫度的(de)影響時,很容易出現干(gan)縮(suo)或(huo)膨脹的(de)現象,這(zhe)種裂縫在(zai)建筑的(de)表面較為常見。
第三,構造裂縫
構(gou)(gou)造(zao)裂(lie)縫的形成對(dui)鋼(gang)(gang)筋混(hun)(hun)凝土(tu)結構(gou)(gou)的影響(xiang)較為(wei)嚴重。其裂(lie)縫產生的原因(yin)是由于在混(hun)(hun)凝土(tu)材料的配比中(zhong),水灰的比重過大(da),以及材料鋪(pu)設出現(xian)松動和脫(tuo)落,或是在混(hun)(hun)凝土(tu)的澆(jiao)筑(zhu)和振搗操作(zuo)中(zhong)沒有按照規定的標準進行質量控(kong)制。另(ling)外,養護(hu)工作(zuo)不到位、過早結束脫(tuo)模工作(zuo)等都會使鋼(gang)(gang)筋混(hun)(hun)凝土(tu)結構(gou)(gou)出現(xian)構(gou)(gou)造(zao)裂(lie)縫。
第四,收縮裂縫(feng)混凝(ning)土(tu)結構在養(yang)護過程中
會(hui)逐漸的硬(ying)化、碳化及脫水(shui),這一(yi)過(guo)(guo)程(cheng)一(yi)直持續,即使達(da)到28天齡期也不會(hui)停止,這一(yi)特(te)性是(shi)水(shui)泥基混(hun)凝(ning)(ning)土的固有特(te)性,再加上混(hun)凝(ning)(ning)土硬(ying)化時發生化學反應再失掉~部(bu)分水(shui)分,因此整個(ge)過(guo)(guo)程(cheng)中均有混(hun)凝(ning)(ning)土收縮(suo)的現象出現,此時就會(hui)形成各種收縮(suo)裂縫(feng)。
2、鋼筋混凝土裂縫(feng)的形式(shi)
第一(yi),45o斜(xie)裂縫(feng)此種裂縫(feng)通常出(chu)現在建筑(zhu)物墻角(jiao)(jiao)處(chu),與水平面成夾(jia)角(jiao)(jiao)45o,因(yin)此被稱(cheng)為45o斜(xie)裂縫(feng)。
第二(er),長裂縫(feng)此(ci)種(zhong)裂縫(feng)常(chang)出現在建筑物的(de)(de)樓面板及屋面板的(de)(de)上表面,是由于(yu)房間內預(yu)埋管(guan)線(xian)造成的(de)(de)混凝土裂縫(feng),一(yi)般寬度(du)較小,肉眼幾不可(ke)見(jian)。
第(di)三,不規(gui)則裂(lie)縫(feng)裂(lie)縫(feng)呈散葉狀(zhuang)或龜裂(lie)狀(zhuang),一般出現在建筑結(jie)(jie)構項層(ceng)部(bu)位。在鋼筋混(hun)凝(ning)土結(jie)(jie)構的(de)跨中(zhong)及端部(bu)也會出現。
三、鋼筋混凝土(tu)裂(lie)縫的限制(zhi)范圍
有關混(hun)(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)現(xian)代(dai)實(shi)驗已經證(zheng)明了(le)鋼筋混(hun)(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)結(jie)構(gou)(gou)在使(shi)用(yong)之前就(jiu)已經存在著微(wei)裂(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)(feng)(feng)(feng),混(hun)(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)(feng)(feng)(feng)破壞(huai)就(jiu)是這些微(wei)裂(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)(feng)(feng)(feng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴展,因(yin)(yin)此(ci)鋼筋混(hun)(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)結(jie)構(gou)(gou)產生(sheng)裂(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)(feng)(feng)(feng)具(ju)有必(bi)然性,所(suo)以在實(shi)際使(shi)用(yong)中,鋼筋混(hun)(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)結(jie)構(gou)(gou)出現(xian)有限制(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)(feng)(feng)(feng)是允許的(de)(de)(de)(de)(de)(de),各國對(dui)鋼筋混(hun)(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)構(gou)(gou)件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)(feng)(feng)(feng)寬均有寬度(du)限值的(de)(de)(de)(de)(de)(de)規定(ding)(ding),如美國ACI規定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)混(hun)(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)裂(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)(feng)(feng)(feng)限制(zhi)值為:干燥(zao)空(kong)(kong)氣中0.4mm,潮(chao)濕(shi)空(kong)(kong)氣中為0.3mm;而我國的(de)(de)(de)(de)(de)(de)則(ze)是干燥(zao)空(kong)(kong)氣中為0.3mm,潮(chao)濕(shi)空(kong)(kong)氣中為0.2mm。一(yi)(yi)般的(de)(de)(de)(de)(de)(de),混(hun)(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)出現(xian)微(wei)小裂(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)(feng)(feng)(feng)時,只要修補措(cuo)施做(zuo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)適當,并不會影響結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)使(shi)用(yong)功能,另外(wai),寬度(du)在0.2mm以內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)(feng)(feng)(feng)是可以自行愈(yu)合(he)(he)(he)的(de)(de)(de)(de)(de)(de),其愈(yu)合(he)(he)(he)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原因(yin)(yin)是混(hun)(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氫(qing)氧化鈣(gai)與空(kong)(kong)氣中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)二氧化碳反應生(sheng)成(cheng)碳酸鈣(gai),既(ji)而再與氫(qing)氧化鈣(gai)結(jie)晶沉淀在裂(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)(feng)(feng)(feng)內,結(jie)果(guo)就(jiu)使(shi)得裂(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)(feng)(feng)(feng)自行密實(shi),猶如愈(yu)合(he)(he)(he)一(yi)(yi)樣,但愈(yu)合(he)(he)(he)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)前提條件是裂(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)(feng)(feng)(feng)中不能有水的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)動,水的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)動會克服晶體之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)合(he)(he)(he)力并將沉淀的(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶體帶走,因(yin)(yin)此(ci),對(dui)于一(yi)(yi)些地下鋼筋混(hun)(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)結(jie)構(gou)(gou),做(zuo)好減水及防(fang)水措(cuo)施對(dui)于防(fang)止混(hun)(hun)(hun)(hun)凝(ning)土(tu)裂(lie)(lie)(lie)(lie)縫(feng)(feng)(feng)(feng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)出現(xian)就(jiu)顯得極(ji)為重要。
四、當前(qian)鋼筋混凝土結構裂縫(feng)控制設計方面存(cun)在的問題(ti)
1、未重視結(jie)(jie)構設(she)計原則(ze)(ze)當前(qian)我國(guo)規范規定的(de)結(jie)(jie)構設(she)計原則(ze)(ze)為(wei):建筑結(jie)(jie)構的(de)設(she)計必(bi)須要滿(man)足(zu)承載力(li)極(ji)(ji)限(xian)狀態(tai)(tai)及正常(chang)(chang)使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)極(ji)(ji)限(xian)狀態(tai)(tai),前(qian)者(zhe)是保(bao)(bao)證(zheng)建筑結(jie)(jie)構不會(hui)發生破壞(huai)及失穩(wen)等破壞(huai)的(de)極(ji)(ji)限(xian)標準(zhun),而(er)(er)后者(zhe)則(ze)(ze)是保(bao)(bao)證(zheng)建筑結(jie)(jie)構不出現(xian)超(chao)過正常(chang)(chang)使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)狀態(tai)(tai)的(de)變形(xing)、裂縫(feng)以(yi)及可靠、耐(nai)久等其(qi)它影響正常(chang)(chang)使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)的(de)極(ji)(ji)限(xian)標準(zhun)。當前(qian)許多設(she)計人員只(zhi)注重滿(man)足(zu)承載力(li)極(ji)(ji)限(xian)狀態(tai)(tai),而(er)(er)正常(chang)(chang)使(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)極(ji)(ji)限(xian)狀態(tai)(tai)卻往(wang)往(wang)被(bei)忽視。
2、簡化計算,導致與(yu)實際受(shou)力(li)(li)不符很多的(de)(de)設計人員在計算鋼筋混凝土結(jie)構(gou)(gou)時,為求(qiu)簡單,往(wang)往(wang)將(jiang)(jiang)復(fu)雜(za)受(shou)力(li)(li)體系(xi)簡化為簡單的(de)(de)結(jie)構(gou)(gou),如將(jiang)(jiang)雙(shuang)向板當單向板計算,這樣計算出的(de)(de)配筋往(wang)往(wang)與(yu)實際的(de)(de)受(shou)力(li)(li)情況不符,導致結(jie)構(gou)(gou)構(gou)(gou)件局部產(chan)生裂縫。
3、忽視(shi)了結構(gou)設(she)計(ji)的(de)(de)整體(ti)性(xing)(xing)由于現在(zai)設(she)計(ji)的(de)(de)分工,設(she)計(ji)人(ren)員往(wang)(wang)往(wang)(wang)是你計(ji)算你的(de)(de)梁,我設(she)計(ji)我的(de)(de)柱,忽視(shi)了結構(gou)本身的(de)(de)整體(ti)性(xing)(xing)及協(xie)調(diao)性(xing)(xing),建(jian)筑結構(gou)的(de)(de)設(she)計(ji)是一個整體(ti)性(xing)(xing)的(de)(de)設(she)計(ji),在(zai)計(ji)算以及配筋時,必(bi)須(xu)考慮到結構(gou)與(yu)結構(gou)之間、構(gou)件與(yu)構(gou)件之間的(de)(de)變形協(xie)調(diao)問題,同(tong)時,相臨結構(gou)構(gou)件在(zai)角邊處(chu)的(de)(de)應力影響(xiang)現象也要重視(shi)。
五、鋼筋(jin)混凝土結(jie)構的裂縫控制在結(jie)構設計方面的對策
1、合理簡化結構體系根據實際情況,對復雜(za)的(de)結構體系進行合理簡化,運用概念設(she)計(ji)理念,對實際存在而又被忽略的(de)變形(xing)及受力要在計(ji)算配筋(jin)時(shi)加以考(kao)慮,對于結構易出(chu)現(xian)裂縫部位,可根據經驗采取適當的(de)措施進行預防。
2、結構的(de)(de)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)及布置要(yao)盡量(liang)規(gui)則結構的(de)(de)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)及布置不規(gui)則時,由于各方(fang)向上結構的(de)(de)剛(gang)度(du)不一,因此產生的(de)(de)變形(xing)也不盡相同,在(zai)結構的(de)(de)剛(gang)度(du)薄弱處易形(xing)成裂縫。因此在(zai)設計時應盡量(liang)保(bao)證結構形(xing)狀(zhuang)(zhuang)以及結構布置的(de)(de)規(gui)則性。
3、對(dui)(dui)板(ban)類構件裂(lie)縫控制采(cai)取(qu)防治措施對(dui)(dui)于易出現(xian)裂(lie)縫的(de)(de)(de)屋面(mian)及(ji)樓面(mian)鋼(gang)砼(tong)構件,在結構設計時可采(cai)用(yong)預應力混(hun)(hun)凝土,在樓面(mian)板(ban)預埋管(guan)線時,對(dui)(dui)管(guan)線進行支(zhi)架(jia)固定(ding),在管(guan)線交叉處要采(cai)用(yong)專門設計的(de)(de)(de)接線盒以(yi)減(jian)少鋼(gang)筋混(hun)(hun)凝土板(ban)的(de)(de)(de)剛度(du)削弱。
六、結語
鋼(gang)(gang)筋(jin)混凝(ning)土結(jie)構(gou)裂(lie)(lie)縫是(shi)工程中(zhong)常見的(de)(de)(de)(de)質量通病,但(dan)它的(de)(de)(de)(de)出現并(bing)非(fei)與荷載作(zuo)用有直(zhi)接的(de)(de)(de)(de)關系,大量的(de)(de)(de)(de)研究表明(ming),裂(lie)(lie)縫的(de)(de)(de)(de)出現是(shi)由于(yu)結(jie)構(gou)自身(shen)的(de)(de)(de)(de)變形(xing)所引起的(de)(de)(de)(de),要想盡量減少(shao)結(jie)構(gou)裂(lie)(lie)縫的(de)(de)(de)(de)出現,就必(bi)須(xu)在結(jie)構(gou)設(she)計過程當中(zhong)綜合考慮(lv)各方面(mian)的(de)(de)(de)(de)因素,嚴格遵(zun)守相關設(she)計規范及準(zhun)則,當前(qian)預應力(li)鋼(gang)(gang)筋(jin)混凝(ning)土的(de)(de)(de)(de)出現,已經使得鋼(gang)(gang)筋(jin)混凝(ning)土結(jie)構(gou)能夠設(she)計成為不(bu)開(kai)裂(lie)(lie)的(de)(de)(de)(de)形(xing)式,但(dan)如何(he)進一(yi)步做好鋼(gang)(gang)筋(jin)混凝(ning)土結(jie)構(gou)設(she)計裂(lie)(lie)縫控制(zhi)的(de)(de)(de)(de)工作(zuo),還是(shi)一(yi)個值(zhi)得深入探(tan)討的(de)(de)(de)(de)課題。