減輕超靜定構件溫度裂縫病害的初探

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時下許多超靜定鋼筋混凝土結構水平構件，在混凝土硬化過程中，收縮裂縫發(fā)生，這些收縮裂縫在降溫時的溫度應力作用下發(fā)展。

鋼筋混凝土受彎構件的試驗研究表明，構件在開裂時的彎矩只是破壞彎矩的20%左右。對于民用建筑工程，施工期間的構件自重和施工荷產(chǎn)生的彎矩，已遠大于此數(shù)值，所以許多一般水平受彎構件在在填充墻砌筑之前，已經(jīng)開裂。

“由于結構在外荷載作用下的破壞和倒塌是從裂縫擴展開始的，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)А.флолейт教授的鋼筋混凝土強度理論就指出,如正常配筋受彎構件的破壞狀態(tài)是指受拉區(qū)鋼筋到達屈服強度，受壓區(qū)混凝土到達受彎的抗壓強度，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)(鋼筋應力只有40～60MPa)，裂縫擴展，受壓區(qū)塑性不斷發(fā)展，最后達到完全破壞。此時破壞荷載往往是裂縫出現(xiàn)荷載時的3～5倍，因此，很多大型鋼筋混凝土結構，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構帶有輕微裂紋是完全正常的，結構是安全的，恐懼是不必要的。”【1】

“大家知道，鋼筋混凝土結構是由石頭、砂子、水泥和水組成的，是一個混合起來的東西，相互之間有一定的縫隙。加上混凝土中的水??每立方米混凝土中有約200公斤的水，充滿在混凝土當中，占用一定的空間。當這些水揮發(fā)以后，就留下空間，形成實際上的縫。石頭有時候本身也有裂隙，因為它是泵上來的。由此看來，混凝土天生就是會產(chǎn)生縫隙的材料。

“我們再看看另一個原因，這是一個技術上的原因，是一個導致鋼筋混凝土結構的建筑物產(chǎn)生裂縫的更重要的原因。

“大家知道混凝土是脆性材料，由鋼筋和混凝土結合在一塊的，但鋼筋卻是韌性材料，它們兩者在一起工作，彈性模量相差很大，如圖所示，這還只是一般的情況。至于兩者的強度差別就更大。因此，兩種材料在一起共同發(fā)揮作用，只有犧牲混凝土，這時就必然產(chǎn)生裂縫。請看圖，鋼筋在下面，要使鋼筋受力，如果每個平方公分受力1600～2000公斤，要保持不產(chǎn)生裂縫，那么彈性模量為1比5的話，混凝土必須承受400～500公斤的力，但我們知道一般的混凝土的抗壓強度為每平方公分20公斤左右，因此，要使鋼筋參加工作，比較多地承受力，混凝土勢必裂開。”【2】

超靜定鋼筋混凝土大梁裂縫較多，但情況一般并不嚴重，全部是發(fā)生在梁腹部的豎向裂縫，每條裂縫都是兩頭尖，中間寬呈橄欖狀，裂縫寬度一般為0.05～0.2mm。同一工程的裂縫寬度隨構件所處的部位和混凝土的強度等級不同而不等。筆者在調研過程中，詳細量測了某5×5跨框架（南北方向進深8.4m，由A、B、C、D、E、F等6榀框架；東西方向開間8m，由1、2、3、4、5、6等6榀框架）結構的裂縫，在同一樓層，東西方向梁的裂縫比南北方向梁的裂縫數(shù)量多，且裂縫寬度寬；中部各跨梁的裂縫比內部其他跨多而寬，邊跨最輕。裂縫寬度從寬到窄降量排列依次為C、D軸→3、4軸→B、E軸→2、5軸→A、F軸→1、6軸。筆者認為這是符合超靜定結構“作用按剛度分配的原則”??剛度愈大的分到的作用就愈大。這種現(xiàn)象在別墅類建筑的板類構件溫度縫中也相當明顯，即使雙向板兩個方向的尺寸只相差5%,也會發(fā)現(xiàn)平行于長邊方向的裂縫比平行于短邊方向的裂縫來得嚴重，或前者有、后者無，或前者寬、后者窄。另外我們還發(fā)現(xiàn)該工程3層梁的裂縫規(guī)律與其他各層相同，但是各部位的裂縫寬度都比其他樓層相應部位的裂縫寬度大，后來了解到，當時為搶進度，將3層梁板的混凝土強度等級由其他樓層的C30提高到了C40。