钢筋混凝土裂缝的一般评定及裂缝对结构危害的初探

1、 前言

     钢筋混凝土结构破坏倒塌的工程质量事故，绝大多数是从裂缝的扩展开始的；其实，只要仔细观察不难发现，普通的钢筋混凝土结构又一般都是带裂缝受力工作的，如果借助仪器，甚至还可以发现裂缝是时刻发生变化的，随着裂缝的发展变化，结构构件的耐久性和适用性会不同程度的降低，严重的甚至会导致结构构件的破坏；所以研究裂缝的形态、分析裂缝产生的原因和裂缝对结构功能的影响并加以控制是一个十分重要的课题。

2、裂缝的形态判定及对裂缝的修补加固措施

2.1裂缝的形态

     裂缝的形式多种多样；从裂缝的宽度来分，可分为微裂缝和宏观裂缝；一般将混凝土材料在化合过程中产生的宽度小于0.05mm的裂缝称之为微裂缝；它是混凝土材料固有的一种物理性质，微裂缝的产生几乎是不可避免的，它的分布不规则且不贯通；这种细微裂缝如果不扩展或是扩展在一定范围的话，它对一般的工业和民用建筑的正常使用是不会造成危害的；故这类裂缝又称为无害裂缝。但是，在实际使用过程中，因为混凝土结构的抗拉强度要比抗压强度低得多，所以在荷载作用下或是进一步产生温差和干缩的情况下，微裂缝会开始扩展并逐渐相互贯通，从而出现较大的、肉眼可见的裂缝，这种裂缝称之为宏观裂缝，这种裂缝的宽度一般大于0.05mm。同时，按裂缝对结构影响的不同，裂缝又可以分为结构性裂缝和非结构性裂缝，非结构性裂缝主要是由于水泥硬化干缩、外界温度和湿度变化、施工缝处理不当、钢筋腐蚀等原因造成的；而结构性裂缝主要是由受力引起的，所以结构性裂缝又叫荷载裂缝，它是工程中最常见的裂缝。

2.2裂缝状态的判定

通过对建筑物外观检查，可能会发现各种质量问题，其中裂缝是最为常见的现象之一。构件上出现裂缝后，首先须要判定裂缝是否稳定（裂缝是否已经停止扩展），裂缝是否有害；根据裂缝的形成原因和特性定性的判定结构受力的状态，评定结构的安全度、刚度以及抗裂度等性能，从而找出相应的防治修补措施。

2.2.1裂缝是否稳定可以根据观测和计算的方法判定

    （1）观测：定期对裂缝宽度、长度进行观测、记录。观测的方法可在裂缝的个别区段及裂缝顶端涂上石膏，用读数放大镜读出裂缝的宽度。如果在相当长的时间内石膏没有开裂，则说明裂缝已经停止扩展，趋于稳定状态。但这里也要注意有些裂缝是随时间和环境变化而变化的，譬如贯穿温度裂缝在冬天由于混凝土冷缩而增大，夏天则因材料的膨胀而缩小。又如收缩裂缝初期的发展速度迅速，在1～2年内方可趋于稳定状态；这些裂缝变化都是正常现象。所谓发展中不稳定裂缝，主要是随时间持续不断增大的荷载裂缝和沉降裂缝等。钢筋混凝土结构在各种荷载作用下，一般在受拉区是允许带裂缝工作的，只要裂缝发展是稳定的，宽度在规范允许的范围内都是正常的。但是，裂缝稳定的结构，裂缝会不会继续扩展还要视外界的环境是否稳定，环境的变化可能引起旧的裂缝继续扩展，甚至还会出现新的裂缝，所以还应根据构件所处的具体环境加以分析。

（2）计算：对于适筋梁，钢筋的应力σ_s是影响裂缝宽度的主要因素，因此可以通过对混凝土梁在按荷载短期效应组合下裂缝截面处纵向钢筋应力的计算来判定裂缝是否稳定，计算公式如下：

             σ_ss=M_S/   A_Sηh₀

式中：A _s— 受拉钢筋的总面积；

      η— 裂缝截面处内力臂长度系数，通常取η=0.87;

       h₀—截面有效高度；

如果计算钢筋的应力σ_ss小于0.8f_y（f_y为钢筋强度设计值），则可认为裂缝的是处于稳定状态，否则，裂缝是不稳定的。

2.2.2裂缝是否有害的判定

   判定裂缝是否有害，原则上根据裂缝的危害程度和后果而定，一般认为下列情况的裂缝是有害的：

（1）                        

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