鋼筋砼溫度裂縫的產生檢測計算及正確評定

摘要:通過本人經過多年的工作實踐積累在處理實際工作解決問題時結合有關規范，從以下三方面論述鋼筋溫度裂縫的產生檢測計算及正確評定。

關鍵詞:砼 溫度 裂縫 檢測 評定

0 引言

90年代國家對建筑市場壓縮投資實行宏觀調控，使一批正在興建中的項目緩建、停建，致使一些沒有封頂的高層建筑的中間層的鋼筋砼結構(柱、梁、板)客觀的改變了工作環境導致結構砼梁板產生溫度變形裂縫。這本是很自然的現象。然而由于甲乙雙方工作人員對溫度裂縫的產生原因，檢測計算評定和處理都缺乏必要的科學分析規范認識，雙方各持已見。使科研檢測、設計、質監站也難以按規范正確處理問題，本來就不影響結構安全度的問題，使工程一拖再拖，無法正常施工。以下是本人在多年的工作實踐中結合有關規范解決鋼筋砼溫度裂縫的產生檢測計算及正確評定。

1 鋼筋砼結構溫度裂縫的產生

物體熱脹冷縮的現象誰都不會公開反對，但一接觸鋼筋砼結構熱脹冷縮引起變形裂縫卻模糊起來，在溫度裂縫具體問題面前自動放棄“物體熱脹冷縮”的真理，甚至對國家標準規范允許出現裂縫表示懷疑，這是很不正常的，從而引起疾呼!也是筆者的目的所在。

1.1 關于溫度裂縫的產生原因 大量的工程結構變形實踐充分證明:溫度裂縫是由于鋼筋砼結構降溫變形而引起的。特別是在溫度變化較大時更加明顯，由此產生的收縮變形差，對鋼筋砼結構引起的約束力，一般在板內產生拉應力，而梁中則產生壓應力。降溫過程引起的應力狀態，一直到梁、板溫度達到平衡時才會消失，而收縮應力則將長期保持下去，所以說引起鋼筋砼結構(梁、板)溫度裂縫的主要原因是長期的收縮變形在砼結構中引起的拉應力造成的。

1.2 關于溫度裂縫的一般規律 根據多起溫縫工程實例的調查研究、檢測及計算處理，發現鋼筋砼結構(梁、板)受溫度影響產生的裂縫一般規律如下:

1.2.1 凡產生裂縫的工程施工季節多在最冷或最熱季節;

1.2.2 裂縫出現時間約在施工后1-3個月期間，此后趨于穩定;

1.2.3 裂縫方向:裂縫垂直橫肋，沿廠房縱向與主梁垂直;

1.2.4 加配抵抗溫度應力分布筋者，很少產生。

其溫度應力(FTX)按下列式計算:

fTX=α#8226;E#8226;T…………①

溫度變形(△L)計算公式如下:

△L =α#8226;T#8226;L…………②

2 裂縫對鋼筋徑結構耐久性影響

大量工程實踐指出:裂縫對鋼筋砼耐久性影響:主要是加劇結構砼和鋼筋的碳化和電化反應，從而降低砼耐久性。其主要反應如下:

2.1 砼碳化反應式:

Ca(OH)2+CO2——>CaCO3+H2O…………③

2.2 鋼筋的電化反應:

鋼筋銹蝕的電化反應主要是由水和氧氣的作用而生成不容性的Fe(OH)3，橘紅色層，結果造成鋼筋表層剝離掉層缺損現象，其化學反應如下:

Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2↑…………④

2Fe(OH)2+1/2O2+H2O=2Fe(OH)3…………⑥

在上述碳化和電化作用下，使砼壽命受到影響，因此對溫度引起的裂縫在超過規范允許寬度時，必須進行補縫處理，以保護鋼筋不產生銹蝕，從而確保結構的耐久性。

3 溫度裂縫工程實測

我區北海某工程，為整體式現澆鋼筋砼框架結構，一層樓板砼強度等級為C40，由于受建筑市場大氣候影響，資金不到位而停工。(1996年元月26日至2月6日施工完成一層樓板)，直到1996年6月上旬，由于甲乙雙方對板面裂縫的原因性質認識不一致，甚至發生較尖銳的爭論，應邀前往處理情況如下:

3.1 裂縫特征與規律。

3.1.1 裂縫出現時間。1996年3月14日拆模時，即施工后40天左右，開始出現裂縫，并隨露天曝曬時間的增多和延長;

3.1.2 裂縫的部位及走向:位于東南面的板裂縫多于西北面，這與墻板和樓板同時接受太陽輻射熱的強度有關。至1996年6月12日共出現19條裂縫，總長度約為84050mm。其中東南面13條占68.42%，西北面6條占31.58%，裂縫的走向，多數裂縫平行主筋，垂直于付筋和梁的方向。總平均裂縫率(e)2.22%:

[e=×100%=×100%，e=2.22%]

3.1.3 裂縫的寬度與形狀 裂縫寬度大小不同，從板上表面直接測量其寬度為0.25-0.7mm〔相應下部板底面，縫寬約為0.05-0.1mm，早7時冷時讀數〕

裂縫斷面形狀三角形(▽)，裂縫寬度隨太陽輻射熱量增加而減小，(所以觀測裂縫必須定時用讀數顯微鏡測數為準);

3.1.4 因該樓板實際已成為屋面板(使用環境改變了)，受太陽輻射熱影響長達半年。所以反復熱膨冷縮的影響，有16條裂縫直貫通到板底。(0.05-0.1mm)，占84.21%。

3.2 裂縫的測量計算及評定 因為結構性能檢驗規范規定的裂縫寬度(規范寬度)是指構件，受拉主筋中心處的寬度。而非構件的上下表面裂縫的寬度。所以我們試驗檢側人員直接測讀構件的上(下)表面非規范裂縫的寬度，必須經過幾何計算后，方能確定構件受力主筋中心處的寬度，即規范寬度，更不能把直接測讀的非規范裂縫寬度，誤當成規范裂縫寬度，導致錯判。這種認識往往是非檢測人員以外的同志常常產生錯覺之處。甚至爭論不休給施工造成不良影響。更不應當對國家財產造成不應有的損失。

經檢測δmax=0.7mm，δmax=0.3mm的非規范裂縫寬度，經幾何計算其規范裂縫寬度如下:

在相似三角形△aob與△doe中:

ab:ac=120:18 ∵ab=0.7

∴ac=δac==

故δac=0.105mm<0.3mm(規范規定寬度)

同理 當a′b′=0.3mm

δac==0.045mm<0.3

無疑，從板上表面直接測量的裂縫寬度δmax=0.3-0.7mm屬于非規范裂縫寬度，不能作為評定的依據。必須通過幾何計算相應規范裂縫寬度。δemax=0.045-0.105mm方能作為評定裂縫寬度的標準。這一標準裂縫寬度δHmax=0.045-0.105mm，遠遠小于GBJ321-90規定允許裂縫寬度按0.3mm的要求。

一層樓板在溫度影響下，其溫度應力與文形的計算如下:

3.2.1 溫度應力，(fx)按下式計算

fx=α#8226;E#8226;T

當T1=10℃時

fx1=α#8226;E#8226;T

=10×10-6(1/℃)×3.25×104(N/mm2)×10℃

∴fx1，=3.25MPa>1:8MPa[C40 ft=1.8MPa]

當T1=8℃時

fx2=α#8226;E#8226;T

=10×10-6(1/℃)×3.25×104(N/mm2)×8℃

∴fx2=2.6MPa>1.8MPa[C40 ft=1.8MPa]

當T1=6℃時

Fx3=α#8226;E#8226;T

=10×10-6(1/℃)×3.25×104(N/mm2)×6℃

∴fx2=1.95MPa>1.8MPa[C40 ft=1.8MPa]

3.2.2 在露天暴曬環境下砼溫度變形非規范(裂縫寬度)按下式計算:

ΔL1=δmax1

=α#8226;T#8226;L

=10×10-6(1/℃)×10℃×7000mm

∴δmax1=0.7mm

ΔL2=δmax1

=10×10-6(1/℃)×8℃×7000mm

∴δmax2=0.56mm

ΔL3=δmax3

=10×10-6(1/℃)×6℃×7000mm

∴δmax3=0.42mm

根據溫度應力(fx)=1.95-3.25Mpa(1.8Mpa及δmax=0.42-0.7 Mpa)，該工程樓板砼在低溫享節晝夜溫差(T)較大的情況下，其砼裂縫的出現是難以避免的局部出現不超過規范允許寬度的裂縫是不以人們的主觀意志為轉移的客觀現象。

基于上述裂縫性質(屬溫度變形)提出如下處理意見:

在甲、乙雙方及當地質監站反復討論統一認識以后，參考試驗檢測數據，盡快對裂縫進行柔性修補。即把裂縫采用柔性有機防水材料封閉，目的在于防止鋼筋銹蝕確保結構的耐久性。

4 結束語

因砼屬于系統工程，影響質量因素和不確定條件較多，施工、設計業主共同協商解決，確保工程質量，做好砼的質量，需要團結協作齊抓共營，共創砼質量豐碑，通過此工程實例對于鋼筋砼溫度裂縫的產生檢測計算及正確評定以得到較好的解決方案，防止鋼筋銹蝕確保結構的耐久性。