鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制

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1.概述
20年來，在工民建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，一個相當(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，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，是一個迫切需要解決的技術(shù)難題。
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。
國內(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。
但是近年來大量裂縫的出現(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(1978～1979年)我國混凝土施工工藝產(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，低動性，現(xiàn)場攪拌混凝土轉(zhuǎn)向集中攪拌，轉(zhuǎn)向大流動性泵送澆注，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)度等級日趨提高
建筑結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度等級日趨提高，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。習(xí)慣上認(rèn)為：“強(qiáng)度等級越高安全度越大，就高不就低，提高強(qiáng)度等級沒壞處”。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，對于各種變形作用必然引起較大約束應(yīng)力。