关于钢筋混凝土构件产生裂缝的机理及其特征
就混凝土自身而言,产生裂缝的机理一般是由于混凝土材料(包括水泥、粗细骨料)变形及约束所引起的内应力大于材料的抗拉强度的缘故。对于钢筋混凝土构件因受力、变形、某些环境因素的影响而产生的裂缝,一般可用“粘结一滑动”的机理予以解释。混凝土可见裂缝的发生和开展,是钢筋与混凝土之间不能再保持变形协调而出现相对滑动的结果;裂缝宽度在本质上是裂缝之间受拉混凝土拉伸变形与受拉钢筋变形之差。混凝土裂缝的
性质和严重程度在明确以下特征后才能确认。
(1)裂缝发生在构件上的部件、裂缝的数量和疏密程度、裂缝的分布状态。
(2)裂缝的表面宽度和长度、裂缝的深度。
(3)裂缝的走向,如竖向、横向、纵向、斜向、沿钢筋方向等。
(4)裂缝的形状,如上宽下窄、下宽上窄、枣核形、八字形等。
(5)裂缝是表面裂缝(仅出现在浅层表面)、深层裂缝(延伸至构件断面相当深度处),还是贯通裂缝(延伸至整个断面,将构件分离);是否有析出物(胶凝物、铁锈、其他化合物),是否引起材料剥落(如混凝土保护层、钢筋锈皮剥落等)。
(6)裂缝随时间发展情况等。死缝是指已被胶凝物封死的裂缝,稳定裂缝是指不再随时间和环境的变化而发展的裂缝,准稳定裂缝是指长期以来基本不变化或变化缓慢的裂缝,不稳定裂缝则是指随外界因素变化而增长的裂缝。
在上述的6项特征描述中,*重要的是裂缝宽度,因为它直接影响混凝土对钢筋的保护能力,也即直接影响钢筋混凝土构件和结构的承受能力。钢筋混凝土构件的裂缝宽度与以下因素有关:
(1)受拉钢筋直径越粗,裂缝宽度越大。
(2)受拉钢筋若为光圆钢筋,则比螺纹钢筋及其他变形钢筋的裂缝宽度大。
(3)受拉钢筋的拉应力越大,则裂缝宽度越大。
(4)受拉钢筋的混凝土保护层越厚,裂缝宽度越大。
不满足相关规范的,需要进行加固处理,以满足后续的使用要求:
通常来说,房屋的加固应该遵循安全有效、经济合理、施工方便的原则,加固过程还应避免或减少对原有建筑的损坏。根据加固所要达到效果的不同,结构加固可以分为以下两种:
1. 间接加固法
间接加固的方法,是通过增加一些构件,使原结构的荷载传递改变途径,从而使结构达到合理理想的受力状态,保证在各种荷载组合时结构的可靠性。结构设计中常用的加固方法有:
(1)锚杆静压桩基础补强法,常用在暨有房屋基础承载力不足或房屋纠偏加固中,在原有基础或承台上埋设反力锚杆并设置压桩孔,利用房屋的自重,压入小型钢筋混凝土预制桩,加大结构基础承载能力或减小房屋不均匀沉降,采用该方法须注意设置压桩孔时对原有基础的损伤。
(2)增设抗震墙加固,常用在抗震承载力不满足要求的多层钢筋混凝土结构房屋中。如对早期设计的单跨框架结构的加固,在合理的位置增设抗震墙后,将原有单跨框架变为多跨框架或者框架抗震墙结构,从而满足结构抗震要求,采用该方法时须注意增设抗震墙下的基底应力可能会加大。
(3)增设钢支撑法,能够加强结构的抗震性能,采用钢支撑法自重较轻,但对施工操作的要求较高,且连接节点较为复杂。