閱讀 4537 次 關于混凝土穿透性非結構性裂縫中的幾個問題

 

 

    本文中的穿透性非結構性裂縫指裂縫沿構件厚度兩側的總穿入深度超過一半的裂縫。在從事混凝土結構工程質量的檢查工作多年后，我們發現在處理混凝土穿透性非結構性裂縫問題時常常出現無據可依的現象，這使得如何控制混凝土穿透性非結構性裂縫和相應的處理方法帶有一定的經驗性和主觀性。

 

    2．1  規范標準方面

    我國的建筑、交通、港口等行業的混凝土設計規范均對混凝土的裂縫控制寬度作了規定，這主要是基于結構的耐久性而非整體性要求做出的。裂縫的存在一個方面會形成有害物質侵入的通道，另一方面還會破壞結構的整體性。除裂縫寬度外，裂縫的走向、深度也是影響結構整體性的重要因素。對于裝配式結構而言，通過在接頭處的特定構造措施使得結構的整體性得到保證后，結構可以像現澆整體結構一樣工作；而穿透性非結構性裂縫則使現澆整體結構的整體性變差，導致結構的實際作用機理與設計假定存在偏差。可以說截止目前關于穿透性非結構性裂縫對結構整體性影響的研究是不夠的。雖然有研究結果表明產生穿透性非結構性裂縫后構件的受壓承載能力和受彎承載能力并未受到顯著影響，但同時也有研究表明[1]在反復荷載作用下彎剪構件中出現的貫通裂縫使構件整體性被破壞，進而構件承載能力較靜載作用下有所降低。由于實際結構中使用荷載作用下有所降低。由于實際結構中使用荷載作用下的染式構件及地震荷載作用下的梁柱構件實際的受力狀態均不是單純的受彎或受壓狀態，因而很有必要制定標準來反映帶穿透性非結構性裂縫（破壞了結構的整體性）的彎剪構件與無裂縫構件在承載性能方面的差異。

 

    另外，由于火災、銹蝕、施工不當等均會使鋼筋與混凝土之間產生粘結裂縫，如何在計算構件承載能力時考慮粘結裂縫的影響是混凝土結構裂縫檢測中遇到的另一無據可依的問題。

 

    2．2  計算理論方面

    不加分析地利用現澆整體混凝土設計規范提供的公式來計算帶穿透性非結構性裂縫構件的承載能力是欠妥的，這是因為多數構件的控制荷載是彎剪復合作用，而構件裂縫處的剪力會對其附近一定范圍內的應力分布產生不利影響。研究表明橫向使裂縫的存在會使裂縫附近一定區段的縱筋粘結降低，出現內粘結裂縫，而內粘結裂縫的發展則會使構件的作用機理在局部區段由梁作用轉為拱作用。同時，穿透性非結構性裂縫的存在也使受力裂縫傾向于在已有裂縫處發生，導致受力裂縫的走向發生改變。

 

    直接依據裝配式混凝土結構設計規范提供的構造措施來判定帶穿透性非結構性裂縫構件的承載能力則會出現對裂縫不利影響估計過大的問題，因為對多數帶穿透性非結構性裂縫構件而言，裂縫的初始狀態并不是完全貫通的。

 

    雖然有不少文章表明可用有限元法來計算混凝土構件的承載問題，但由于裂縫附近材料的應力應變變化比較劇烈，裂縫的發展更決定于縱筋及箍筋的細部構造，必須有非常精細的網格劃分才能與之匹配，同時裂縫后單元本構關系目前尚不成熟。困此，用有限元方法來計算帶裂縫構件承載能力的做法短期內尚不能進入實用和普及階段。

目前廣為應用的PKPM系列軟件屬于設計軟件，在用該軟件來計算已加固構件（如采用碳纖維加固及粘鋼加固[7]）及帶損壞構件對整個結構體系工作產生的影響之前必須保證能出現假定的的塑料鉸并能滿足規范要求的轉動能力。

 

    2．3  工程實踐方面

    由于缺乏確定穿透性非結構性裂縫對整體性影響程度的規范規定及計算帶穿透性非結構性裂縫構件承載能力的實用方法，加之檢查時構件的外觀表現并不對應于控制荷載，在工程實踐方面對裂縫問題的處理上存在不同的觀點：一種觀點認為發現裂縫就要處理；一種觀點認為裂縫無害，只要不影響耐久性就不必處理；一種觀點甚至認為裂縫是有益的。

 

    對于這幾種觀點，應該一分為二地看待：首先裂縫的確使人產生不舒服的感覺，而且裂縫的存在造成了有害物質侵入的通道，并最終影響到結構未來的安全性，同時裂縫的存在也破壞了結構的整體性，使得裂縫附近一定區段內的應力分布發生變化，改變裂縫的走向并最終影響到結構的安全性；其次，結構的確是以裂縫擴展的形式來工作的，在裂縫擴展的過程中，構件的抗力模式在不斷更新（能保持整個結構的穩定）直到整個構件的承載能力耗盡。

 

    3．解決混凝土穿透性非結構性裂縫問題的幾條途徑。

    由于存在上述這些技術困難，可通過以下途徑進行改善：

    （1）建造過程中的房屋其實是一個時變結構，這需要檢查人員在分析裂縫原因時綜合考慮各種因素，既要考慮施工荷載、溫度荷載又要考慮到材料的實際齡期強度。

    （2）發展優質高效的裂縫灌漿技術，因為該方法可同時解決裂縫對結構耐久性和整體性的不良影響，從而避免糾纏于帶穿透性非結構性裂縫構件承載能力的算法問題。

    （3）發展可考慮穿透性非結構性裂縫影響的構件承載能力計算理論，為必要情況下的技術促裁服務。

 

[1].王傳志，滕智明.鋼筋混凝土結構理論

[M] .中國建筑工業出版社.1985年3月，P398

[2] .潘振華.關于火災后建筑結構鑒定加固技術及理論的探討[J] .東南大學學報（自然科學版），2002年增刊P232.

[3] .潘振華，朱獲濤，王慶霖.銹蝕率與極限粘結強度關系的實驗研究工作[J] .工業建筑，2000.5

[4] .國家標準《混凝土結構設計規范》（GB50010—2002）

[5] .R.帕克，T.波利.鋼筋混凝土結構（上）

[M] .重慶大學出版社，1985年，P179

[6] .潘振華，楊炳成.剪切斜裂縫發生后鋼筋混凝土梁抗剪加固實驗研究[J] .建筑技術開發，2006.7

[7] .潘振化，楊炳成.粘鋼抗彎加固時鋼板與混凝土界面作用機理研究[J] .建筑技術開發，2006.2