第6章溫濕脹縮裂縫

第6章溫濕脹縮裂縫由于材料的固有屬性，溫度變化必然引起材料的體積變化；對于吸水材料，也會隨著材料的含水量（濕度）變化而發(fā)生體積變化。溫（濕）度變化，引起結(jié)構(gòu)構(gòu)件體積變化，會在自身和相連接的構(gòu)件中產(chǎn)生內(nèi)力，當(dāng)溫濕度變化引起的內(nèi)力發(fā)展到一定程度后，就會引起結(jié)構(gòu)自身開裂或與之相連接的構(gòu)件開裂。在研究溫濕脹縮裂縫時(shí)，常將濕度變化引起的體積變化換算成當(dāng)量溫度，與溫度合并計(jì)算。（濕度引起的體積變化計(jì)算比較困難）以下均稱溫度裂縫。一、脹縮變形及應(yīng)力1.溫度變形：

濕度變形計(jì)算，無法直接進(jìn)行，只能取極限狀態(tài)量進(jìn)行換算，取極限當(dāng)量溫度15oC.

2.脹縮應(yīng)力計(jì)算公式

γ為約束系數(shù)，反映約束強(qiáng)弱，在0~1.0之間。3.脹縮變形應(yīng)力產(chǎn)生條件：（1）溫度變化溫度變化存在：自身溫度變化環(huán)境溫度變化（2）約束條件限制運(yùn)動的作用：有內(nèi)外約束兩種。常用約束系數(shù)表示。（3）線脹系數(shù)與材料有關(guān)三、溫度脹縮裂縫在有約束的前提下，溫度變化結(jié)構(gòu)構(gòu)件（自身或相接構(gòu)件上）會產(chǎn)生（拉、壓）內(nèi)力和應(yīng)力。自身和約束體的抗力較差的先開裂。降溫（冷縮）變形往往與干燥收縮變形疊合，加劇結(jié)構(gòu)開裂程度。1.冷縮裂縫是在結(jié)構(gòu)受到外約束后，在降溫達(dá)到一定程度后產(chǎn)生裂縫。一般多發(fā)生在結(jié)構(gòu)自身上。（1）板面冷縮裂縫現(xiàn)澆大面積板塊（一般邊長30m以上）可能出現(xiàn)，包括樓屋面板和墻板。常常將板穿透裂開。（2）板角冷縮切角裂縫因板受到板的鄰邊梁、墻的約束而發(fā)生

（3）大體積混凝土結(jié)構(gòu)表面裂縫和內(nèi)部裂縫；（a）表面裂:

(b)內(nèi)部裂縫：（4）框架梁軸向冷縮裂縫（5）冬季拆模板過早、結(jié)構(gòu)面降溫過快引起的冷縮裂縫。常見于大體積混凝土和地下室外墻板。2.熱脹裂縫發(fā)生在結(jié)構(gòu)的約束體上。一般多發(fā)生在約束體上。（1）女兒墻底及屋面板下的水平裂縫和墻頂?shù)男绷芽p。水平裂縫墻頂斜裂縫1墻頂斜裂縫2（2）火災(zāi)裂縫火災(zāi)會在結(jié)構(gòu)體上產(chǎn)生裂縫：a.結(jié)構(gòu)表面裂縫--火烤爆裂b.結(jié)構(gòu)背火面裂縫--兩面溫差大，背火面脹裂。三、溫度應(yīng)力計(jì)算（略）對于不同的研究對象，計(jì)算參數(shù)及計(jì)算模型建立也不同。

比如框架結(jié)構(gòu)冷縮應(yīng)力計(jì)算

⊿1

⊿2

⊿3

⊿4四、關(guān)于脹縮裂縫預(yù)防措施：

（1）“抗”以提高抵抗溫度變化產(chǎn)生的拉力為準(zhǔn)，如：施加預(yù)應(yīng)力、加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗拉能力（加大配筋量）、使用抗拉能力墻的材料（如纖維混凝土）等。但這類措施使用，代價(jià)很高，且效果有限。（2）“放”放松約束，減少約束力。在支座處加滑動支點(diǎn)、減小結(jié)構(gòu)的長度（設(shè)置伸縮縫）放的措施也會增加造價(jià)，在伸縮縫處施工難度大。

設(shè)置伸縮縫只能減少溫度溫度裂縫寬度、不能減少溫度應(yīng)力值。從理論計(jì)算看，要想控制混凝土結(jié)構(gòu)的溫度裂縫在允許的寬度內(nèi)，要求伸縮縫間距不得大于30m。砌體結(jié)構(gòu)不得大于25m。（3）“抗放結(jié)合”我國現(xiàn)行規(guī)范基本上采取此類方法。既限制結(jié)構(gòu)的長度，又加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗裂措施。如：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010—2010中，就