【分析】混凝土為何會出現(xiàn)豎向裂縫和斜向裂縫？
混凝土為何會出現(xiàn)豎向裂縫和斜向裂縫？
1、概述
正常狀態(tài)下，由于混凝土的抗拉強度較低，在使用荷載作用下， 鋼筋混凝土構(gòu)件是帶裂縫工作的。我國現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(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，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。混凝土結(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，裂縫也會導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)剛度的減小。因此，對于結(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。
當裂縫對結(jié)構(gòu)受力影響不大時，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、壓力灌漿法等進行修補。
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、檢測情況
為了科學的分析裂縫出現(xiàn)的原因，確保結(jié)構(gòu)的安全，對該樓存 在裂縫的梁的混凝土強度、梁的撓度及梁體上的裂縫進行了檢測。
1) 檢測采用混凝土鉆孔機，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 試驗室內(nèi)加工成高徑比為1∶1 的標準試件，自然干燥后，依據(jù)《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》對混凝土芯樣進行現(xiàn)齡期抗壓強 度試驗，檢測結(jié)果表明，本次所取混凝土芯樣的現(xiàn)齡期抗壓強度 均達到設(shè)計要求的混凝土抗壓強度。
2) 在該樓裂縫數(shù)量較多或裂縫較寬且具備測量條件的梁，進行了梁撓度測量，測量結(jié)果表明，所測梁的跨中撓度均未超過《混 凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(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，通常混凝土在凝結(jié)硬化過程 中會發(fā)生體積收縮。對于框架結(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， 會在其內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，但混凝土材料的極限抗拉強度較低，當 梁內(nèi) 部產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土的極限抗拉強度時，就會造成混 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較少，次梁上鋼筋對混 凝土收縮的約束較主梁上鋼筋對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。試驗表明，混凝土構(gòu)件內(nèi)力不到30% 極限荷載時，便會出現(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，存在裂縫的樓層是在上一年的7 月～8 月間施工，當?shù)貧鉁剌^高且空氣干燥，水分蒸發(fā)較快，當構(gòu)件表面失水較快時，構(gòu)件表面就會出現(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，邊跨梁體干縮較嚴重，故裂縫在部分主梁梁端會表現(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度滿足設(shè)計要求，表明了現(xiàn)有的梁裂縫與混凝土材料強度無關(guān); 所測梁的撓度未超過《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》所要求的撓度限值，且裂縫的最大寬度僅為0．22 mm，對結(jié)構(gòu)的安全無影響。
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