1、第 3 章結(jié)構(gòu)裂損(縫)機(jī)理教學(xué)提示：結(jié)構(gòu)裂縫是工程事故的先兆，拒絕一切重大事故，首先必須從拒絕結(jié)構(gòu)裂縫開(kāi)始。因此，首先必須關(guān)注結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象，熟悉結(jié)構(gòu)裂縫機(jī)理。 教學(xué)要求：要求學(xué)生以偵察兵的態(tài)度去對(duì)待結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象，用敏銳的眼光去盯住敵人、分析敵情、拒絕事故。 結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題看似簡(jiǎn)單，其實(shí)蘊(yùn)含著相當(dāng)復(fù)雜的機(jī)理，稍有忽視就可能造成慘重的工程事故。結(jié)構(gòu)裂縫類(lèi)別繁多，產(chǎn)生的原因也是多種多樣的，要防止工程事故的發(fā)生，就要研究它。 3.1 結(jié)構(gòu)裂縫與工程事故之間的關(guān)系3.1.1 體溫失常和結(jié)構(gòu)裂縫人體的健康狀態(tài)，大多從體溫變化上反應(yīng)出來(lái)。體溫高低異常，一定是病的征兆。同樣，工程結(jié)構(gòu)是否在正常情況之下運(yùn)行？結(jié)

2、構(gòu)安全方面是否存在問(wèn)題？就必須先從結(jié)構(gòu)的變形和裂縫檢查開(kāi)始。結(jié)構(gòu)存在裂縫，就是工程有問(wèn)題，就是可能出現(xiàn)事故的預(yù)兆。因此， 關(guān)注裂縫、研究裂縫，是一件十分重要的工作。 3.1.2 疾病診斷和裂縫檢測(cè)疾病診斷，貴在及時(shí)。不能及時(shí)提前把疾病診斷出來(lái)，把病情控制、消除在其早期初發(fā)階段，而是等病情爆發(fā)，治療難度就大了，需要付出的代價(jià)就高了。有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師能從一個(gè)“健壯如?！钡娜说谋砻嫣卣骺闯銎涫欠褚选安∪敫嚯痢?，還不需要作多少病理檢測(cè)工作，憑摸脈搏、量體溫、看舌苔、觀氣色就能知病情，作診斷。同樣，有素養(yǎng)的工程師， 也應(yīng)該能從工程結(jié)構(gòu)中那些尚在早期孕育階段、被人們所忽視的細(xì)小裂縫，預(yù)見(jiàn)到其發(fā)展趨勢(shì)和安危狀態(tài)

3、，并及時(shí)采取措施，將事故隱患消除于萌芽狀態(tài)。這就是研究結(jié)構(gòu)裂縫機(jī)理的目的。如果對(duì)結(jié)構(gòu)裂縫采取視而不見(jiàn)的態(tài)度，任其發(fā)展，則很可能在一夜之間，構(gòu)成工程倒塌事故，造成人們生命財(cái)產(chǎn)的巨大損失。 3.1.3 結(jié)構(gòu)裂縫與工程事故結(jié)構(gòu)裂縫從其孕育階段裸眼難辨的微裂現(xiàn)象開(kāi)始，逐漸發(fā)育拓展，引起構(gòu)件損傷、結(jié)構(gòu)變形、體系失穩(wěn)，最后發(fā)展到工程坍毀。從這一發(fā)生發(fā)展的全過(guò)程看，有其必然性，也有規(guī)律。但從時(shí)間上看，則差異很大。有些裂縫發(fā)展緩慢，可以經(jīng)歷多少年，而結(jié)構(gòu)卻能堅(jiān)持不倒；而有些裂縫則發(fā)展迅猛，一夜之間，惡性循環(huán)，就可能發(fā)展成坍塌 第 3 章結(jié)構(gòu)裂損(縫)機(jī)理25事故。總之，結(jié)構(gòu)裂縫機(jī)理涉及到很多物理力學(xué)因素和工程

4、環(huán)境條件，是十分復(fù)雜的問(wèn)題， 很值得深入研究。 3.2 結(jié)構(gòu)裂縫定義及其研究范圍為了便于對(duì)結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行研究，首先必須對(duì)結(jié)構(gòu)裂縫的定義和計(jì)劃研究的范圍做出規(guī)定。 3.2.1 定義凡是工程結(jié)構(gòu)都由具有一定材料強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成。所謂材料強(qiáng)度，實(shí)際上是指組成材料的分子結(jié)構(gòu)(微觀結(jié)構(gòu))之間具有足夠的黏附力、咬合力和內(nèi)聚力。由于某種外力或內(nèi)力的破壞作用，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)材料分子之間的黏附力、咬合力和內(nèi)聚力降低或消失，而使材料分子之間沿一定的界面線(xiàn)互相分離，這條分離線(xiàn)或分離界面即成為結(jié)構(gòu)裂縫。對(duì)這種內(nèi)在或外來(lái)的作用力產(chǎn)生的原因、性質(zhì)、及其后果進(jìn)行全過(guò)程研究，就是對(duì)結(jié)構(gòu)裂縫的研究。 3.2.2 范圍由于結(jié)構(gòu)類(lèi)型和結(jié)

5、構(gòu)體系種類(lèi)繁多，各種不同類(lèi)型和體系的結(jié)構(gòu)裂縫的性質(zhì)和機(jī)理也截然不同。本書(shū)所指的結(jié)構(gòu)裂縫，僅限于磚混結(jié)構(gòu)裂縫和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫，尤其是以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主體來(lái)進(jìn)行討論，暫不涉及鋼結(jié)構(gòu)裂縫、塑纖結(jié)構(gòu)裂縫和薄膜結(jié)構(gòu)裂縫等新內(nèi)容。 3.3 結(jié)構(gòu)裂縫機(jī)理結(jié)構(gòu)裂縫機(jī)理與以下多種表征著結(jié)構(gòu)裂縫特性的要素密切相關(guān)。 3.3.1 裂縫部位隨著裂縫所在建筑結(jié)構(gòu)上部位的不同，其開(kāi)裂機(jī)理的不同，產(chǎn)生的原因和后果也不同。因?yàn)椴煌慕Y(jié)構(gòu)部位有其不同的受力(荷載)條件和不同的抵抗(承載力)能力。因此也就有其不同的開(kāi)裂機(jī)理、發(fā)展趨勢(shì)和后果。根據(jù)部位不同，可以細(xì)分為以下幾種不同裂縫。 (1) 基礎(chǔ)裂縫。分布在獨(dú)立基礎(chǔ)上、條形

6、基礎(chǔ)上、筏板基礎(chǔ)上或箱型基礎(chǔ)上，多因地基沉降不均引起。以筏板上出現(xiàn)的貫通裂縫危險(xiǎn)性為最大。 (2) 墻面裂縫。分磚墻裂縫、剪力墻裂縫、填充墻裂縫等不同情況。 (3) 柱身裂縫。分水平裂縫與縱長(zhǎng)裂縫等情況，以縱長(zhǎng)裂縫危險(xiǎn)性為最大，而水平裂縫出現(xiàn)的幾率較高。 (4) 梁身裂縫。分梁底面裂縫、梁側(cè)面裂縫、梁端傾斜縫等幾種情況，以梁端傾斜裂縫危險(xiǎn)性為最大。梁底保護(hù)層裂縫較細(xì)微而密集，梁側(cè)立面棗核型裂縫最顯眼，容易引起關(guān)注。 25 (5) 節(jié)點(diǎn)裂縫。危險(xiǎn)性極大，加固處理難度最大。但出現(xiàn)幾率不高。 (6) 樓板裂縫。裂縫幾率最高，直接影響使用功能，最為用戶(hù)所關(guān)注，呼聲最高。 (7) 屋面板裂縫。機(jī)理復(fù)雜，

7、原因多樣，涉及屋面防水功能，處理難度大。 3.3.2 裂縫產(chǎn)狀裂縫產(chǎn)狀的不同，也表征著裂縫原因、裂縫性質(zhì)、裂縫機(jī)理的不同。裂縫產(chǎn)狀可以分為以下幾種不同類(lèi)型，以便進(jìn)行研究。 PP(1) 平行密集型。這種裂縫表明作用力大，而且穩(wěn)定；力的傳遞直接而且均勻；構(gòu)件質(zhì)地均勻，抵抗力均衡。比如簡(jiǎn)支鋼筋混凝土梁跨中梁底所見(jiàn)平行密集型裂縫(如圖 3.1 所示)。又如壓力機(jī)下混凝土試塊上的密集型平行剪脹裂縫(如圖 3.2 所示)。 P(a) 梁側(cè)面 (b) 梁底面 圖 3.1 梁底密集型平行張拉裂縫圖 3.2 壓力機(jī)下混凝土試塊上的密集型平行剪脹裂縫(2) 傾斜成組型。這種裂縫多出現(xiàn)在墻上，表明原因單一，有規(guī)律性

8、，多因地基變形引起，或溫度應(yīng)力引起。比如磚混結(jié)構(gòu)房屋底層外縱墻兩端所見(jiàn)的成組傾斜裂縫和頂層外縱墻兩端所見(jiàn)的成組傾斜裂縫(如圖 3.3 所示)。 1221222222222212111111111冷縮冷縮 沉降沉降圖 3.3 磚房結(jié)構(gòu)外墻上的成組傾斜裂縫注：1. 地基沉降成組傾斜裂縫； 2. 降溫冷縮成組傾斜裂縫。 (3) 分散雜亂型。表明外力多樣或多變，結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部也同時(shí)存在病灶或質(zhì)地不均等毛病。比如膨脹土地基上的磚墻上裂縫(如圖 3.4 所示)。 (4) 樹(shù)枝狀展開(kāi)型。此種裂縫必有特殊原因，須作專(zhuān)門(mén)研究。以膨脹土地基上的框架填充墻裂縫為典型(如圖 3.5 所示)。 圖 3.4 膨脹土地基上的

9、磚墻分散雜亂型裂縫圖 3.5 膨脹土上的框架填充墻樹(shù)枝狀展開(kāi)型裂縫3.3.3 裂縫走向裂縫走向指出現(xiàn)在墻面上裂縫的傾向而言，分以下幾種情況。 (1) 水平裂縫：多見(jiàn)于梁底墻面上的水平裂縫，門(mén)窗過(guò)梁端的墻面水平裂縫，或墻勒腳處的水平裂縫。 (2) 垂直裂縫：由于一般墻體，尤其是磚砌墻體的抗拉能力低，所以墻身上的垂直裂縫比較多見(jiàn)。 (3) 傾斜裂縫：根據(jù)裂縫偏離垂直位置的度數(shù)與方向的不同，可以按其不同的方位角來(lái)表示傾斜裂縫的特征，傾斜方向與裂縫原因和裂縫機(jī)理有著密切的關(guān)系。 3.3.4 裂縫傾角由于墻的方位角的不同和裂縫傾斜度的不同，裂縫原因、裂縫機(jī)理以及裂縫的嚴(yán)重程度也迥然不同。 3.3.5 裂

10、縫尺度裂縫尺度應(yīng)用寬度、深度與長(zhǎng)度三個(gè)尺寸來(lái)表示比較全面?，F(xiàn)行設(shè)計(jì)與施工規(guī)范只關(guān)注裂縫寬度，而對(duì)裂縫深度與裂縫長(zhǎng)度不加限制，不予關(guān)注，是不全面的。 3.3.6 裂縫年齡裂縫年齡是表征裂縫特性的一個(gè)重要指標(biāo)，可以劃分為以下三個(gè)年齡段。 (1) 孕育期微裂縫：一般裸眼很難分辨，宜用放大鏡或顯微尺進(jìn)行檢測(cè)。 (2) 青壯期新裂縫：青壯期新裂縫指正在成長(zhǎng)發(fā)育中的結(jié)構(gòu)裂縫。因?yàn)檎诎l(fā)育期， 所以其變化極大，檢測(cè)時(shí)應(yīng)特別標(biāo)明檢測(cè)時(shí)間和氣溫情況。 (3) 老年期舊裂縫：裂縫進(jìn)入老年期后，裂口已被塵垢和油漬污染，表明開(kāi)裂作用已趨穩(wěn)定，不再有發(fā)展，可進(jìn)行裂縫封閉和加固處理了。 3.4 結(jié)構(gòu)裂縫分類(lèi)為了表述方便，

11、可將裂縫按其所在的結(jié)構(gòu)部位來(lái)劃分結(jié)構(gòu)裂縫種類(lèi)。為了理論分析工作的方便，也可按裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分類(lèi)。 3.4.1 按裂縫所在的結(jié)構(gòu)部位分類(lèi)如前述，可按裂縫所在部位的不同，分為基礎(chǔ)裂縫、墻、柱裂縫、梁、板裂縫等多種裂縫。從不同的裂縫類(lèi)型就可判斷和識(shí)別其不同的性質(zhì)。這也是在最初進(jìn)行裂縫檢測(cè)階段的裂縫分類(lèi)方法，為的是讓檢測(cè)報(bào)告的讀者先對(duì)裂縫分布情況和事故嚴(yán)重程度知道個(gè)輪廓。 3.4.2 按裂縫成因分類(lèi)在進(jìn)行裂縫機(jī)理分析、尋找事故原因階段，最適于按裂縫成因分類(lèi)。這種分類(lèi)方法多出現(xiàn)于裂縫研究報(bào)告。但在裂縫處理與結(jié)構(gòu)加固階段，為了表述和操作方便，仍以按裂縫所在部位分類(lèi)比較直觀。 1. 荷載超限裂縫 由于結(jié)

12、構(gòu)所承受的荷載超過(guò)了允許限額規(guī)范和設(shè)計(jì)規(guī)定的極限荷載，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)了其材料允許強(qiáng)度而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)裂縫，稱(chēng)為荷載超限裂縫。隨著外部荷載條件的不同與內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)的不同，又可細(xì)劃分為下面幾種不同的結(jié)構(gòu)裂縫類(lèi)型。細(xì)分裂縫類(lèi)型的目的，只是為了便于進(jìn)行結(jié)構(gòu)裂縫機(jī)理的研究。 (1) 彎折裂縫脆裂狀，字型，比如梁的變形(撓度)太大引起梁底混凝土保護(hù)層崩裂所呈現(xiàn)的裂縫。 (2) 彎拉裂縫撕開(kāi)狀，刀口型，比如梁底受拉主筋屈伏之初所形成的梁底彎曲張拉裂縫。 (3) 軸拉裂縫張拉狀，棗核型，比如梁側(cè)立面上由于冷縮變形引起的軸向張拉裂縫。 (4) 剪切裂縫錯(cuò)口狀，滑移型，比如筏板或無(wú)梁樓板沖剪破壞所引起滑移錯(cuò)動(dòng)

13、裂縫。 (5) 剪拉裂縫錯(cuò)動(dòng)狀，分離型，比如鋼筋混凝土梁端節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)的張開(kāi)型剪切裂縫。 (6) 剪壓裂縫錯(cuò)動(dòng)狀，閉合型，比如鋼筋混凝土梁端節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)的閉合型剪切裂縫。 (7) 剪脹裂縫松散狀，崩裂型，比如橋梁支座下由于壓力集中引起的剪脹裂縫， 呈松散狀，崩裂型。 (8) 壓屈裂縫碎損狀，雜亂型，比如壓力機(jī)下混凝土試塊最后屈伏階段所呈現(xiàn)的碎損裂縫。 (9) 扭剪裂縫無(wú)規(guī)則，扭損型，比如地震條件下框架柱節(jié)點(diǎn)附近出現(xiàn)的無(wú)規(guī)則裂縫。荷載超限裂縫將在第 4 章專(zhuān)門(mén)討論。 2. 地基下沉裂縫 地基下沉裂縫是建筑物上的常見(jiàn)裂縫，也是機(jī)理比較復(fù)雜、危險(xiǎn)性比較大的一種裂縫。其特性是源于地基的不均勻下沉，因此裂縫必然

14、首先出現(xiàn)在基礎(chǔ)面上，如地基梁、筏板基礎(chǔ)等敏感的部位；然后出現(xiàn)在建筑物周?chē)睦漳_和散水坡上，并逐步反應(yīng)在底層墻的窗臺(tái)下和窗角上、底層框架柱的節(jié)點(diǎn)附近。只有發(fā)展到極嚴(yán)重階段，底層結(jié)構(gòu)剛度被極大削弱以后，才逐漸向上層擴(kuò)展。同樣，地基下沉裂縫也可細(xì)分為多類(lèi)，這些內(nèi)容將在后面第 5 章中專(zhuān)門(mén)討論。 3. 變形失調(diào)裂縫 長(zhǎng)期以來(lái)，人們?cè)诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，其精力基本上完全集中用在結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算工作上， 并滿(mǎn)足于力學(xué)上的數(shù)字平衡，而對(duì)于變形協(xié)調(diào)條件的關(guān)注卻很不夠。其實(shí)，用仿生學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)分析與研究工程事故，就不難悟出：變形協(xié)調(diào)條件往往比力學(xué)平衡條件更為重要。變形失調(diào)對(duì)結(jié)構(gòu)裂縫來(lái)說(shuō)要更為敏感，更容易發(fā)展成坍塌事故。在

15、工程結(jié)構(gòu)中，變形失調(diào)現(xiàn)象主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 1) 溫濕度變化引起的變形失調(diào) 溫濕度變化是一種每時(shí)每刻都存在的無(wú)法規(guī)避的客觀規(guī)律。而熱脹、冷縮、濕脹、干縮，又是所有建筑材料的物理屬性。因此，溫濕度變化引起的結(jié)構(gòu)變形失調(diào)現(xiàn)象是一種最普遍也是最嚴(yán)峻的現(xiàn)象。由于變形失調(diào)，進(jìn)一步加劇了結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生發(fā)展。 2) 線(xiàn)脹系數(shù)(材料性能)不同引起的變形失調(diào) 每一種材料都有其不同的線(xiàn)脹系數(shù)，就拿磚石、混凝土和鋼材這幾種最基本的建筑材料來(lái)說(shuō)，其線(xiàn)脹系數(shù)也都有差別舉例如下。 (1) 磚石砌體的線(xiàn)脹系數(shù)a0.5 105 。 c(2) 素混凝土的線(xiàn)脹系數(shù)a 0.75 105 。 R.c(3) 鋼筋混凝土的線(xiàn)脹系數(shù)

16、a1.0 105 。 (4) 鋼材的線(xiàn)脹系數(shù)a c1.2 105 。 建筑物所有結(jié)構(gòu)都是由多種建筑材料組合而成，因此，即使在溫濕度條件相同的情況下各種材料也就是結(jié)構(gòu)的各個(gè)部位均有不同的脹縮變形現(xiàn)象存在，很難協(xié)調(diào)，裂縫現(xiàn)象也就很難避免。 3) 構(gòu)件剛度分布不均引起的變形失調(diào) 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度是與構(gòu)件斷面的慣性矩和彈性模量密切相關(guān)的，結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形則與結(jié)構(gòu)剛度成反比。結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間如果各自擁有的剛度互不適應(yīng)，或結(jié)構(gòu)體系的剛度分布不均勻，則必然引起結(jié)構(gòu)的變形失調(diào)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫。 4) 構(gòu)件斷面內(nèi)的變形失調(diào) 壓彎構(gòu)件的結(jié)構(gòu)計(jì)算是建立在平斷面假定和平衡設(shè)計(jì)假定基礎(chǔ)之上的。要維持這兩個(gè)假定的成立，就必須滿(mǎn)足構(gòu)件

17、斷面內(nèi)的變形協(xié)調(diào)條件。也就是斷面中性軸不變，中性軸以上的壓縮變形和中性軸以下的拉伸變形，以及混凝土的極限壓縮變形和鋼筋的極限拉伸變形都必須滿(mǎn)足變形協(xié)調(diào)條件。否則，就將在斷面內(nèi)出現(xiàn)變形失調(diào)，引起結(jié)構(gòu)裂縫甚至坍毀。 5) 梁板之間的變形失調(diào) 梁與板是結(jié)構(gòu)體系中的兩個(gè)重要成員，梁板之間的變形不協(xié)調(diào)將導(dǎo)致抵抗力偏低的板面會(huì)出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。而較嚴(yán)重的板面裂縫會(huì)直接導(dǎo)致板的使用功能喪失，比如板面滲漏， 地面磚碎裂、室內(nèi)裝修污損，這些最為用戶(hù)所忌諱與關(guān)注。因此對(duì)梁板變形協(xié)調(diào)問(wèn)題給予高度關(guān)注是很有必要的。 6) 梁、柱之間的變形失調(diào) 梁與柱是結(jié)構(gòu)體系中的中流砥柱，相當(dāng)于支撐人體的脊 ，來(lái)不得半點(diǎn)含糊。梁與柱之間

18、的變形不協(xié)調(diào)，比如強(qiáng)梁弱柱，則必然在柱上出現(xiàn)裂縫，形成薄弱環(huán)節(jié)，導(dǎo)致坍塌危險(xiǎn)。與其走強(qiáng)梁弱柱路線(xiàn)，冒結(jié)構(gòu)坍塌之險(xiǎn)，倒不如走強(qiáng)柱弱梁之道，讓裂縫首先出現(xiàn) 在梁上，形成塑性鉸，放松對(duì)柱的約束程度。雖然體系的整體剛度削弱了，承載能力衰減了，但尚能維持不倒?fàn)顟B(tài)，免于坍塌之險(xiǎn)。當(dāng)然最理想的路線(xiàn)是謀求梁柱之間的變形協(xié)調(diào)， 只是由于影響梁柱變形協(xié)調(diào)的因素太多，這條路線(xiàn)難度極大。 7) 框架與填充墻之間的變形失調(diào) 填充墻本來(lái)并不承受荷載，填充墻上出現(xiàn)些許裂縫也無(wú)關(guān)緊要。但是如果框架與填充墻之間的變形嚴(yán)重失調(diào)，墻面裂縫現(xiàn)象特別嚴(yán)重，在當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)居住環(huán)境高標(biāo)準(zhǔn)、高裝修、高質(zhì)量要求特別強(qiáng)烈的條件下，墻面裂縫嚴(yán)重?fù)p壞

19、墻面裝飾，這是很難被人們接受的。因此， 從設(shè)計(jì)與施工角度如何防止框架與填充墻的變形失調(diào)也成了重要課題。 8) 結(jié)構(gòu)體系內(nèi)部的系統(tǒng)變形失調(diào) 作為結(jié)構(gòu)體系，如框架體系、框剪體系，框筒體系、剪力墻體系其體系內(nèi)的剛度分布必須是協(xié)調(diào)的，系統(tǒng)內(nèi)部彼此之間的剛度必須是互相適應(yīng)的。否則，必然出現(xiàn)體系整體變形不協(xié)調(diào)的問(wèn)題。 9) 上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的剛度可以說(shuō)是無(wú)限大的，而地基的剛度，尤其是軟弱地基的剛度則極小，彼此之間必然存在變形不協(xié)調(diào)的問(wèn)題，最容易導(dǎo)致地基不均勻沉降，引起結(jié)構(gòu)裂縫甚至整體坍塌事故。 關(guān)于變形失調(diào)裂縫問(wèn)題將在第 7 章再作進(jìn)一步深入探討。 4. 溫濕脹縮裂縫 溫濕脹縮裂縫是變形失調(diào)裂縫中的主體，所

20、以在裂縫分類(lèi)中將它單獨(dú)列出，以便引起關(guān)注。溫濕脹縮裂縫是建筑物上最常見(jiàn)的裂縫。有人宣稱(chēng)“世界上沒(méi)有不裂縫的建筑物”，指的就是溫濕脹縮裂縫實(shí)在很難避免。因?yàn)闇貪穸仁强陀^環(huán)境賦予結(jié)構(gòu)構(gòu)件的一種物理屬性，它既無(wú)處不在，無(wú)時(shí)不在，又隨時(shí)在變化著，導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部微結(jié)構(gòu)(分子) 的脹縮變形，因而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，引起裂縫。但是構(gòu)件在自由脹縮條件下并不產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力， 也不至于出現(xiàn)裂縫，只有在受約束條件下，其自由脹縮被限制了，才會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力和裂縫。因此，產(chǎn)生溫濕脹縮裂縫的前提條件有三個(gè)： 1) 約束條件。約束條件隨約束程度而變，百分之百受約束時(shí)稱(chēng)全約束，可用約束系數(shù) 1.0 來(lái)表達(dá)；百分之百放松時(shí)為不約束，可用約束

21、系數(shù)0 來(lái)表達(dá)。多數(shù)結(jié)構(gòu)的受約束條件只是部分約束，隨約束程度的高低不同調(diào)整約束系數(shù)，變化幅度在 01 之間，用約束系數(shù)g 來(lái)表述。 2) 線(xiàn)脹系數(shù)。由于建筑材料的不同，其物理性能、線(xiàn)脹系數(shù)也完全不同。因此，即使在約束程度相同，溫濕度條件相同的情況下，不同材料組成的結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間也會(huì)產(chǎn)生不同的脹縮量，形成脹縮應(yīng)力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫。線(xiàn)脹系數(shù)用 表示。 3) 溫(濕)差幅度。溫(濕)差幅度是隨環(huán)境氣候條件而變化的，即使像沿海地帶氣候比 較溫和，溫(濕)差變化幅度比較小，但季節(jié)性溫差也在 30以上，加上干濕脹縮當(dāng)量溫差， 計(jì)算溫差則在 40以上。內(nèi)陸干熱嚴(yán)寒地區(qū)，計(jì)算溫差一般都在 60以上。最突出的地區(qū)比

22、如格里木盆地，其晝夜溫差就達(dá) 30，季節(jié)性極限溫差在 70以上，因此其溫(濕)脹縮變形的計(jì)算溫差應(yīng)當(dāng)在 80以上。如此大的計(jì)算溫差，如此強(qiáng)烈的脹縮變形作用，再加上強(qiáng)大的脹縮應(yīng)力，導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象自然是很?chē)?yán)重的，也很難被控制的。 關(guān)于溫度脹縮裂縫問(wèn)題將在第 6 章專(zhuān)門(mén)討論。 5. 早期自生裂縫 根據(jù)形成機(jī)理的不同，早期自生裂縫又可細(xì)分為以下三種類(lèi)型： 1) 早期自生微裂縫 混凝土的早期自生微裂縫發(fā)生在水泥水化過(guò)程中，由于水泥水化形成的水泥石的收縮作用，混凝土?xí)纬陕阊垭y辨的微裂縫，出現(xiàn)在水泥石與粗細(xì)骨料接觸的界面上。這種微裂縫系水泥薄膜的化學(xué)作用收縮所致，并不會(huì)影響混凝土的后期強(qiáng)度，也與混凝土

23、中、后期在環(huán)境條件變化和荷載應(yīng)力狀態(tài)下出現(xiàn)的危險(xiǎn)性結(jié)構(gòu)裂縫無(wú)關(guān)。但由于高強(qiáng)混凝土或高性能混凝土的水泥用量大，一般為普通混凝土水泥用量的 2 倍左右，因此所含的水泥石薄膜比普通混凝土要厚得多，所以高性能混凝土或高強(qiáng)混凝土的早期自生微裂縫也比普通混凝土要嚴(yán)重得多，因而有人對(duì)高強(qiáng)混凝土或高性能混 凝土的推廣與應(yīng)用產(chǎn)生了疑慮，實(shí)際上是沒(méi)有必要的，因?yàn)楦邚?qiáng)混凝土的強(qiáng)度中包含了這種影響。 2) 早期吸附分離裂縫 含水量偏高的塑性混凝土在初凝前后的失水干燥過(guò)程中，受周?chē)稍锬０宓奈阶饔?，在毛?xì)吸附作用影響半徑范圍內(nèi)的邊沿混凝土向模板移動(dòng)。而在吸附半徑以外的混凝土則保持原地不動(dòng)，甚至由于內(nèi)聚力作用，還向中央

24、地帶(相反方向)蠕動(dòng)聚集。因而在中間地帶形成了一條沿周邊走向的塑性混凝土裂縫，稱(chēng)之為塑性分離縫，如圖 3.6 所示。 關(guān)于早期自生微裂縫的更深入分析參見(jiàn)第 8 章。 3) 早期沉落阻滯裂縫 地槽或干模板 4干模板2345圖 3.6 吸附分離塑性裂縫圖注：1. 吸附力；2. 內(nèi)聚力；3. 分離縫； 4. 地槽或干模板；5. 澆筑方向。 高流動(dòng)性混凝土入模搗固成型以后，還有一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的依靠自重作用沉落的過(guò)程。在其自動(dòng)沉落過(guò)程中，如果遇到貼近側(cè)模板的水平鋼筋或水平預(yù)埋件的阻滯或遇到模板水平接口的阻滯作用，使沉落作用不能順利地連續(xù)地完成，就會(huì)在阻滯線(xiàn)以下形成一條水平的阻滯裂縫。如圖 3.7 與圖 3.

25、8 所示。 4 61. 2. 5 34231圖 3.7 剪力墻或深梁頂?shù)某谅渥铚芽p圖 3.8 柱身混凝土水平沉落阻滯裂縫注：1. 剪力墻或深梁 ；2. 墻頂水平粗筋；3. 混凝土沉落；4. 粗筋底沉落阻滯裂縫。 注：1. 模板水平接口；2. 柱身水平裂縫；3. 柱頂預(yù)埋鐵板；4. 柱頂水平裂縫；5. 厚模板； 6. 薄模板。 6. 其他特殊反應(yīng)裂損 以上五種裂縫是最常見(jiàn)的裂縫。但在很多情況下，裂縫形成的原因及其開(kāi)裂機(jī)理很特殊，并不屬于以上的常見(jiàn)裂縫，而是由于以下幾種特殊反應(yīng)所致。 1) 雜散電流腐蝕裂損 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)雜散電流的原因是由于結(jié)構(gòu)材料質(zhì)地不勻、組織多變，形成電位差；或因存

26、在漏電現(xiàn)象和靜電感應(yīng)現(xiàn)象，形成雜散電流，構(gòu)成對(duì)鋼筋的電化學(xué)腐蝕， 導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫。 2) 堿骨料反應(yīng)裂損 澆筑混凝土用的碎石或卵石中如果含有較多的活性骨料，比如蛋白石、方石英、流紋巖、安山巖、白云石等，會(huì)與水泥的高堿度發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生體積膨脹的膠體，從內(nèi)部將混凝土脹裂、崩開(kāi)、剝落，這種裂損往往無(wú)法救治。 3) 氯離子腐蝕裂損 氯離子對(duì)鋼筋混凝土有強(qiáng)烈的腐蝕作用。氯離子富集于沿海地區(qū)的潮濕空氣中，更富集于海水和海砂中，因此，受潮汐直接的海港碼頭堤岸工程，用海水和海砂代替自來(lái)水和河砂澆筑混凝土的一切工程，受氯離子的腐蝕作用最嚴(yán)重。還有北方冬天直接撒氯鹽防凍的路面、橋梁工程，用氯化鈣防凍進(jìn)行冬季施工的工程，都受到氯離子直接腐蝕作用。 4) 酸腐蝕裂損 普通硅酸鹽水泥混凝土沒(méi)有耐酸腐蝕能力，在與各種酸類(lèi)及硫酸鹽接觸的環(huán)境中，自然有酸性腐蝕問(wèn)題，必須考慮。 5) 鹽漬土腐蝕碎損 鹽漬土腐蝕混凝土的現(xiàn)象比氯離子腐蝕現(xiàn)象更可怕，這是一個(gè)新課題。我國(guó)內(nèi)