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
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　　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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