房屋裂缝的特性、类型及成因(一)注册建筑师考试
文章作者 100test 发表时间 2009:02:07 21:50:51
来源 100Test.Com百考试题网
1、房屋裂缝的特性
房屋工程裂缝,主要表现在混凝土结构和砌体结构上,大多发生在施工或使用过程。房屋在正常使用中,趋于稳定少则三至五年,多则八至九年。房屋处于稳定后,再发生裂缝的就比较少了。
房屋裂缝有以下特性:
(1)裂缝易发性
近代科学关于工程研究及工程实践都说明,结构物的裂缝是不可避免的,房屋工程也是一样。“裂缝是人们可以接受的一种材料特征,因为微裂的存在,是材料本身固有的一种物理性质。若对建筑物抗裂要求过高,必将付出巨大的经济代价,这是不划算的。科学的态度,应是将其有害程度控制在允许范围内。”
在工程实践中,由变形变化(温度、收缩、不均匀沉陷),引起的裂缝约占80%以上,由荷载引起的裂缝约占20%左右。
裂缝有微观裂缝和宏观裂缝之分。微观裂缝是肉眼看不见的,肉眼可见裂缝范围一般以0.05mm为界(实际最佳视力可见0.02mm的裂缝)。小于0.05mm的裂缝,称为“微观裂缝”;大于或等于0.05mm的裂缝,称为“宏观裂缝”,宏观裂缝是微观裂缝扩展的结果。
(2)裂缝安全性
现实生活中,“见裂色变”的人,大有人在。一看到房屋裂缝,就认为房屋不安全,就会垮。工程质量投诉人,持这种观点的屡见不鲜。其实不然,并不是所有的裂缝都是房屋危险的征兆,只有那些影响结构承载能力、稳定性、刚度以及节点构造可靠性的裂缝,可能危及建筑物的安全使用。而大量常见的裂缝,如温度、收缩、约束裂缝等,并不危及建筑结构安全。试验表明:普通混凝土构件内力不到极限荷载的30%(混凝土应力达到抗拉强度,钢筋应力达50~60Mpa左右),便出现裂缝,裂缝宽度在0.05~0.1mm左右,这种裂缝对结构的安全度没有影响,还可承受70%~80%的极限荷载。
据有关设计规范及试验资料,混凝土最大裂缝宽度的控制标准大致如下:
①无侵蚀介质,无防渗要求,0.3~0.4mm;
②轻微侵蚀,无防渗要求,0.2~0.3mm;
③严重侵蚀,有防渗要求,0.1~0.2mm;
大量工程实践证明,我国目前大致按下表的界限,来处理裂缝,效果尚可。
修补与不修补的缝宽界限(mm)
环境工程重要程度 区分 |
耐久性(结构所处环境) |
防水防气,防射线要求 |
恶劣的 |
中等的 |
轻微的 |
(A)必要修补的 |
大中小 |
0.5以上 0.6以上 0.7以上 |
0.6以上 0.7以上 0.8以上 |
0.8以上 0.9以上 1.0以上 |
0.2以上 0.2以上 0.2以上 |
(B)不必要修补的 |
大中小 |
0.2以下 0.3以下 0.4以下 |
0.3以下 0.4以下 0.5以下 |
0.4以下 0.5以下 0.6以下 |
0.05以下 0.05以下 0.05以下 |
主要指结构的腐蚀状况,有承载力不足的结构物裂缝应另行考虑。介于(A)及(B)之间者根据使用条件酌情处理。
(3)裂缝特状性
裂缝的形状,可分为:
①表面的;
②贯穿的;
③纵向的;
④横向的;
⑤上宽下窄的;
⑥“枣”核形的;
⑦对角线式的;
⑧垂直的;
⑨斜向的;
⑩外宽内窄的;
⑾纵深的(深度达1/2厚度)。
裂缝形状与结构受力状态有直接关系,一般裂缝的方向同主拉应力方向垂直,但在砌块结构中和结构物的变截面处,剪应力可能同裂缝平行(纯剪裂缝)。
同一条裂缝的宽度是不均匀的。裂缝宽度是指较宽区段的平均宽度。较宽区段,是指该裂缝长度10%~15%的较宽范围,此段的平均裂缝宽度为该裂缝的最大宽度,以δmax表示。在裂缝长度的10%~15%较窄区段内,确定的平均宽度为该裂缝的最小裂缝宽度,以δmin表示。在最大与最小之间取平均裂缝宽度,以δ?表示(为最大与最小的平均值)。
对裂缝状态的客观描述,起码应能给出有关裂缝间距及裂缝宽度的最大、最小及平均值,即使是一条裂缝,其宽度也应有最大、最小及平均值,这会更加接近实际工程状况。
混凝土裂缝宽度的量测:
混凝土裂缝宽度,是指其表面裂缝的最大宽度。靠近钢筋处的裂缝宽度为内部裂缝宽度。混凝土裂缝表面较宽,内部较窄。量测时,在裂缝处,先量测表面裂缝宽度,然后将裂缝凿开,清理干净后,量测靠钢筋处的裂缝宽度。在凿开裂缝的过程中,靠近裂缝附近的混凝土一般很松动,松动宽度大约为250~300 mm,此段混凝土称作“裂缝疏松带”,此区域内混凝土微裂较多,混凝土和钢筋的粘着力,已大部分遭到破坏。非“裂缝疏松带”的混凝土还是非常密实。
裂缝在深度方面,可归纳为三种:浅表裂缝、纵深裂缝、贯穿裂缝。表面裂缝及非贯穿性的纵深裂缝不引起渗漏,也不降低承载力,一般不处理。对于贯穿性裂缝,缝宽超过0.1~0.2 mm就会引起渗漏,必应处理。
(4)裂缝运动性
裂缝运动包含两种意思:一是裂缝宽度的扩展与缩小;二是裂缝长度的延伸及裂缝数量的增加。裂缝的稳定运动是正常的。裂缝的不稳定运动,是不正常的,要防止。
结构物建成后的最初二、三年内,裂缝的运动较为显着,随着时间的推移,裂缝的波动幅度逐渐衰减,最后趋于稳定状态,只在微小的变动幅度内运动。
结构上任何裂缝及变形缝,在周期性温差或周期性反复荷载作用下,产生周期性的扩展或闭合,这就是裂缝的运动。例如,许多防水工程冬季渗漏,夏季停止,就是这种道理。有些裂缝产生不稳定性的扩展,应考虑加固措施。
裂缝分为愈合、闭合、运动、稳定的及不稳定的等。例如,防水工程(结构), 产生0.1~0.2 mm的裂缝时(水头压力在10m以下),开始有些渗漏,水通过裂缝同水泥结合,形成氢氧化钙,浓度不断增加,生成胶凝物质胶合了裂缝。此外,氢氧化钙与空气水分带入的二氧化碳结合,发生碳化,形成白色碳酸钙结晶,使原裂缝封闭,裂缝仍然存在,但渗漏停止,这就是裂缝的自愈现象。这种裂缝不影响结构物永久使用,是稳定的。
结构的初始裂缝,在后期荷载作用下,有可能在压应力作用时闭合。裂缝仍然存在,但是稳定的。试验资料,一条宽度为0.12 mm的裂缝,开始漏水量500mL/h,一年后漏水只有4mL/h。另一个试验,裂缝宽0.25 mm,开始漏水量10000mL/h,一年后只有10mL/h。
(5)裂缝渗漏性
裂缝引起的各种不利后果中,渗漏水占60%。
水分子的直径约0.3×10-6mm,可穿过任何肉眼可见的裂缝(以0.05 mm为界)。但实际情况不是这样的,如上述试验资料。裂缝在0.1~0.2mm,虽然不能完全胶合,但可逐渐自愈。
a3ρH
12бηd
据试验,当裂缝宽度超过自愈范围以后,裂缝漏水量与裂缝宽度成三次方比例。
石川(承压水)公式:Q= ·L
cρga3
12η
·L
12η
12η
松下(非承压水)公式Q=
式中:Q—裂缝漏水量;
η——液体粘度;
g——重力加速度;
a——裂缝宽度;
c——经验常数;
ρ——液体密度;
L——裂缝长度;
б——经验系数;
d——壁厚。
cρga3
12ηm2
·L
如果,把裂缝分散,即把a宽的裂缝分散为m条,则m条裂缝的总漏水量为:
Q=
由上式可知,漏水量与m2成反比例。据此,可通过合理的配筋借以达到“分散裂缝”目的,可大大地减少渗漏。因此,地下大体积混凝土采用自防水,取消防水的作法,是完全可行的。
地下工程渗漏程度可分为:
①无润水——无潮湿痕迹, 无渗水;
②润水——有潮湿痕迹无渗水现象,包括自愈裂缝;
③渗水——以一滴一滴的滴水形成渗水;
④漏水——以缓慢连续流水形式漏水;
⑤喷水(柱水)——以压力水柱形式向室内喷涌。
渗漏水的形式,可分为“点”式,“线”式和“面”式。如对拉螺栓孔、预留管孔等为点式渗漏。裂缝、伸缩缝、施工缝等为线式渗漏。由于一片片的蜂窝麻面及混凝土酥松,引起渗漏为面式渗漏。
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