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济南宏桥加固:工程结构的裂缝分析(一)

返回列表 来源:宏桥建设集团 浏览: 发布日期:2020-07-01 10:46

  裂缝是工程结构中一个非常重要的损伤症状之一,几乎所有的工程结构在出现问题时或之前总是以裂缝损伤的形式发出警告;这就好比人在生病时,经常会伴随着发热、无精打采等外部症状。裂缝出现后,其裂缝的位置、长度、度及分布特征(中间宽两头窄或宽度均匀等)、走势、是否贯穿整个构件等信息在鉴定时能够帮助技术鉴定人员判断出裂缝产生的原因、裂缝的类型以及裂缝的危害性等。通常我们把裂缝划分为两大类,即受力裂缝与非受力裂缝。受力裂缝是指由外荷载直接作用引起的裂缝;非受力裂缝一般指由材料收缩、温度变化和不均匀沉降等非荷载因素产生的裂缝下面就工程结构鉴定中经常遇到的混凝土与砌体损伤裂缝进行阐述。

  1)混凝土结构构件中裂缝

  (1)裂缝的类型及产生原因

  受力裂缝由拉、压、弯、剪、扭影响因素之一或相互组合在混凝土构件上产生的裂缝。旦构件上出现此类裂缝,且裂缝宽度超过规范相应的限值时,则表明构件的承载力不足。

  沉降裂缝通常指地基基础的不均匀沉降,造成上部结构中产生附加内力,这个附加内力在结构设计时是没有考虑的。当这个附加内力达到一定程度后,就在主体结构中产生不同类型的裂缝。例如某多层钢筋混凝土房屋,由于桩基设计时未考虑上浮的抗拔力在雨季桩基出现不同程度的上浮,中间大四周小。此时框架梁端部出现了弯曲、剪切裂缝(图2-25(a),柱端出现竖向受压裂缝以及水平的受拉裂缝(图-25(b)),混凝土板中也出现贯穿的受拉裂缝等。

  干缩裂缝(又称龟裂)发生在混凝土结硬前最初几个小时。裂缝呈无规则状,纵横交错。裂缝宽度较小,大多为0.05~0.15mm

  沉缩裂缝是指混凝土在结硬前没有沉实或沉实能力不足而产生的裂缝,通常发生在混凝土梁与板构件中。

  混凝土构件中温度裂缝有表面温度裂缝和贯穿温度裂缝两种前者多数发生在大体积混凝土中,水泥在水化过程中要释放出一定的热量,而大体积混凝土结构构件断面较大表面系数相对较小,所以水泥水化产生的热量聚集在结构内部不易散失,外部与自然环境直接接触容易降温,随着内部热量的越积越高,内外温差增大容易在混凝土表面产生裂缝贯穿温度裂缝通常发生在构件由于温度骤降产生收缩但是其端部受到一定程度的约束不能自由移动,因此在构件中产生拉伸变形,导致贯穿裂缝的形成。

  张拉裂缝是指在预应力混凝土张拉过程中,由于反拱过大,端部的局部承载力、受拉边承载力不足等原因引起的裂缝。

  锈胀裂缝是由于混凝土构件中的钢筋发生锈蚀,锈蚀部分的体积膨胀在外围混凝土中产生拉应变。当混凝土中的拉应变超过混凝土的极限拉应变时,则产生锈胀裂缝。此部分内容详见第四章。

  除了上述产生混凝土裂缝的原因外,还有很多因素,例如水泥的体积安定性、碱集料反应等22体积安定性是指水泥硬化过程中体积变化的均匀性,如果水泥中含有较多的游离CaO、MgO或SO3,就会使水泥的结构产生不匀变形甚至破坏。游离的CaO和MgO水化作用很慢,它们往往在水泥凝结硬化后还继续进行水化作用,使得已经发生均匀体积变化而凝结(水泥在水化过程中一般都会产生均匀体积变化,这时对凝结后的混凝土质量并无影响)的水泥浆体继续产生剧烈的不均匀体积变化。这种再生的体积变化,严重时会发生使混凝土开裂甚至崩溃的质量事故。游离的SO3能在水泥凝结硬化后继续与水化酸铝钙作用,形成大量体积膨胀的水化硫铝酸钙(钙矾石)晶体,在凝结后的水泥浆体内产生膨胀应力,破坏水泥浆体结构。碱集料反应是指水泥中的碱,如a(OH)2和易生成NaOH的Na2O,与集料中的活性SiO2发生反应,生成碱的硅酸盐凝胶体,吸水膨胀,引起混凝土开裂的现象;它使混凝土的耐久性下降,严重时还会使混凝土失去使用价值。

  (2)裂缝状态的判定

  混凝土结构构件中出现裂缝之后,判定裂缝的状态即裂缝是否稳定以及裂缝是否有害非常重要。在鉴定结论中,如果确定裂缝是稳定的,可以采取相应的有效修补或加固方法;如果裂缝是不稳定的,在采取针对裂缝的修补或加固方法之前,应采取有效的措施治理产生裂缝的原因,如控制不均匀沉降的继续发展等。判定混凝土结构构件中的裂缝是否稳定,可以通过观测或计算手段来确定。观测最常用的办法就是采用带刻痕的玻璃片粘贴在裂缝处,如果裂缝继续发展则会拉断带刻痕的玻璃片;如果位于室内非潮湿环境,也可以在裂缝处涂抹石灰膏来判断裂缝是否处于发展阶段。计算的手段主要是依据混凝土结构构件发生裂缝处的钢筋应力水平,例如普通的钢筋混凝土受弯梁跨中弯曲裂缝的宽度与梁底受

  拉钢筋的应力水平是成正比的。如果此处钢筋的应力水平处于屈服阶段以下,同时所受的

  荷载处于正常水平,则裂缝基本处在一个较为稳定的状态。

  混凝土结构构件上一旦出现裂缝,对混凝土构件的使用性、耐久性甚至其安全性都有不同程度的损害。一般认为以下裂缝是有害的:①损害建筑物使用功能的裂缝;②裂缝宽度超过规范的限值;③沿钢筋的纵向裂缝;④混凝土梁受压区出现受压裂缝;⑤严重降低度或影响建筑整体性的裂缝;⑥严重损害建筑结构美观的裂缝。