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关于混凝土-我的几点感悟（十）: 热度 1 wenbaolian 2017-9-25 06:23; 14 关于规范的理解与应用写正文之前，我要感谢几位师长和朋友。首先是廉慧珍老师和闻德荣老师两位前辈，第一节我提到过廉老师鼓励我把一些想法写出来，闻老先生还把系列文稿推荐杂志转发，这也使我有了不断写下去的勇气，首先感谢两位前辈。我以前在建委下属咨询处的领导颜处对我讲：任何时候不要保守，不要自己限制自己，要勇于与大家分享你得收获，整理你思路的同时对自己也是提高，不要固守一点，要放开胸怀，他说这是他多年做咨询的感受。在我写文稿期间，宋少民老师也专门发微信鼓励说：作为学者要有自己的独立见解和独立思考，每章节写一两个观点，这种形式很好。我是学习者，各位是学问者，都简称学者吧！王栋民老师专门让他的博士生和研究生加我微信交流，以期共同提高！中国建材情报所的孙继承博士电话与我说：闻博士，咱出本书吧，主要以工程案例鉴定分析为主，把你的案例丰富在里面，肯定广受欢迎！还要感谢旅日归国的美女博士王欣教授，王博士曾是我在咨询处的领导，现在在天津城建大学做专职教授，有次我与王博士闲聊，说起我这些年从南忽到北、从东悠到西，一路忽悠、鉴定混凝土质量缺陷的趣事，她建议我整理下写出来：与大家分享是件乐事，你会有成就感和意想不到的收获！这不，意外收获来了！前几天开会，有人要加我微信，说总看我文章，网上看我要发言就专门过来参会，还特意从新加坡带了咖啡和巧克力，会场上见到了新加微友 ——宁建树老总，一见如故，令我尤其感动！还有韶关的黄总、山西宋总等等许许多多新老朋友，不一一列出，会议前总电话问：去吗？你要去我也去见个面，谢谢各位鼓励和支持！闲言不赘，这次还是从一次质量缺陷分析鉴定说起。某施工单位，做预制箱梁，不幸开裂，从箱梁中间开裂，其实这也是比较常见的质量问题。我遇到很多。关键是：当地从未干过大的工程，这几片梁 40米，还没有进行张拉，开裂了谁也不敢拍板用还是不用。他们关心的问题是两个：施工方和搅拌站关心的问题是：裂缝怎么产生的？搅拌站态度很明确，我们问题我们负责，是配比问题还是材料问题？找不出原因就无法避免。业主方和地方质检站以及监理单位关心的问题是：这几片梁还能不能用！我去了现场，因为这种问题必须要去现场，光看图片很容易走偏的。我详细了解了情况，勘察现场，得出初步结论：第一，裂缝不是配比和原材原因，至少不是主因，养护占主要，然后告诉他们注意哪些，就不会再裂第二，裂缝总归是不好的，但这种裂缝对承载没大影响，经过修补密封，赶紧张拉，可以继续使用，不张拉裂缝会不断延长至通透。然后，我自以为完事大吉就走了，这种事我见的太多了！而两周后，施工方给我电话，几片梁被废了，砸了，直接损失近八十万。当时老实说我很震惊，震惊之余还是震惊，八十万呀，就这么没了！败家呀！！！况且这是我出道以来第一次鉴定结论被否，至今也是唯一一次，有点懵圈的感觉用赵本山小品的话来讲，我这资深大忽悠反被忽悠，脸面无光呀！后来，我进一步了解到：业主和当地质监都没接触过大的工程，我走后心里还是不踏实，就又专门组织了专家组讨论，讨论的结果是：混凝土梁是预应力构件，属于 A类，A类结构是不能有裂缝的，既然有裂缝就不能使用。老实说当时我有点气急败坏了，对他们讲：糊涂，这样的结论谁出的？你们也糊涂，竟然也信？为此我有专门给他们又上了一课！普及下相关知识太重要了！！！第一，先普及下，预应力怎么一回事！（注：公式复杂不再详述推导过程，有兴趣同志可在教科书上查阅）在钢筋混凝土结构中，当混凝土承受的拉应力达到其抗拉极限强度 ftk，或混凝土拉应变达到其极限应变ε tu （约为 0.0001~0.00015，即100~150µεme）时，混凝土就要开裂。由于粘着力的作用，钢筋与周围混凝土具有相同的变形。因而，混凝土即将开裂时，钢筋中的应力 ss =ε tu Es = (0.0001~0.00015) × 2.0 × 10 5 = 20-30MPa 事实上，钢筋的设计应力要远远大于此值：对于 R235，fsd=195MPa；对于HRB335，fsd=280MPa。即混凝土开裂时，钢筋只发挥了其设计强度的1/10左右。在设计荷载作用下，钢筋的应力是按其设计强度 fsd取值，这意味着，在使用阶段，钢筋混凝土结构的受拉区总是要出现裂缝的。随着冶金工业的发展，钢材的强度不断提高。目前，国产高强钢丝和钢绞线的抗拉强度标准值已达 1860MPa。如果将这种高强钢材直接配置在混凝土中，按设计荷载作用下钢筋应力达到其抗拉强度标准值的 1/2就是930MPa，这时钢丝周围混凝土的拉应变为 et = 0.0048 这个应变相当于混凝土极限拉应变 (0.0001)的40多倍，这将引起混凝土的严重开裂，结构根本无法正常使用。即使提高混凝土的强度等级，其抗拉强度提高很小，仍解决不了抗裂问题。所以说，在钢筋混凝土结构中，由于混凝土抗拉强度低，容易开裂，高强度钢筋和高标号混凝土根本无法充分发挥作用。解决钢筋混凝土结构裂缝问题的积极措施是，设法预先在混凝土中造成一种预压应力，用以抵消外荷作用下所产生的拉应力，使混凝土的整个截面在外力作用下始终处于受压工作状态，这样也就不会出现拉应力，从而限制裂缝的出现。这种预先加过应力的混凝土称为预应力混凝土。 2 预应力混凝土分类在预应力混凝土结构设计中，通过设置适当的预加力和偏心距提供压应力。预加力的大小和偏心取决于设计期望达到的应力状态。在预加力和外荷载共同作用下（桥规规定为短期效应组合），按照控制截面受拉区边缘出现的拉应力情况（如简支梁跨中截面下缘），分为： 1）全预应力混凝土结构（PC-Prestressed Concrete） 2）部分预应力混凝土结构（PPC-Partial Prestressed Concrete）（ 1）全预应力混凝土（PC）在一切荷载组合情况下（短期效应组合），都必须保持全截面受压，不允许出现拉应力的预应力混凝土称为全预应力混凝土。全预应力混凝土具有抗裂性好，刚度大，可节省普通钢筋等优点，但也发现存在一些严重的缺点： 1）反拱过大，并由于混凝土徐变的影响不断发展； 2）由于预加力过大，易于产生平行于预应力钢筋的纵向裂缝。（ 2）部分预应力混凝土（PPC）针对全预应力混凝土由于预加力过大所引起的问题，从 1960年开始，国际工程界就开始了适当减小预加力、降低预应力混凝土抗裂要求的讨论，逐步形成了部分预应力混凝土的概念。所谓部分预应力混凝土，指在预加力和外荷载作用下（短期效应组合），允许出现拉应力或允许出现裂缝的预应力混凝土。 A类构件：在短期效应下，控制截面受拉边缘允许出现拉应力，但应控制拉应力不得超过允许值，即不允许开裂。 B类构件：在短期效应下，允许出现裂缝，但对最大裂缝宽度加以限制。 3 对于混凝土预制梁的设计要求预应力结构有两类，先张和后张，现在一般都是后张法：后张法得施工步骤如下： (a)浇筑梁身混凝土，并预埋套管，形成孔道； (b)穿进预应力钢筋，待混凝土结硬后，进行张拉； (c)锚固钢筋，传力于混凝土，压注水泥浆，填塞孔道。 4 预应力结构的受力图分析钢束张拉锚固后，梁受到预加力的作用向上挠曲，梁脱离底模变为两端支承，梁的自重随即参加工作。即在预施应力阶段，梁将受到预加力和自重 MGk的共同作用，下面是其受力模式分析图。可以看出，预应力梁张拉完以后，全断面是受压的，受压的混凝土是不可能产生裂缝的，除非压坏了。正常工作阶段，也就是有了荷载以后，受力模式图如下，梁底出现了拉应力，但在允许范围内，不会开裂：随着压力继续增大，超载了，或是量的承载力不足，则出现以下情形：底部开裂这是不允许的。从以上的分析可以看出，所谓 A类构件不允许出现裂缝，指的是梁底在运营阶段不允许，也就是对于成桥而言，不适于还在梁场的构件，因为这意味着承载力不够，就要出现安全事故了。还在应用的《公路桥涵养护规范 J T G - H 1 1 - 2 0 0 4 》规定的桥梁裂缝最大限值。也可以看到，这裂缝要求是对桥梁养护的要求。那么，对于预制场的梁怎么要求呢？首先要明确的是，现场的梁在张拉前肯定不适于预应力规范。发达国家经过几十年的发展，到了 20世纪80年代初，钢筋混凝土结构裂缝宽度限值的确定原则已达成共识：第一个原则是在使用荷载作用下，钢筋混凝土构件裂缝宽度不致引起钢筋的严重锈蚀，降低结构的耐久性；第二个原则是构件表面裂缝的宽度不应损害结构的外观，引起使用者的惊恐和不安。调查研究表明宽度为0.4～0.5mm的混凝土裂缝宽度是一般人可以接受的。我国规范在 2000年以后对普通混凝土不同的规范要求如下：单位mm 规范年平均相对湿度 TB1005-2010 JTG D62-2004 CCES 01-2004 GB/T50476-2008 GB50010-2010 JTJ275-2000 长期干燥小于 60% 0.2 0.2 0.4 0.4 0.2 0.2 中等湿度 60 % ～ 90% 0.2 0.2 0.3 0.3 0.2 0.2 潮湿，极少干燥 90 % 以上，长期与水接触 0.2 0.2 0.3 0.3 0.2 0.2 永久潮湿永久处于水下， 100% 0.2 0.2 0.3 0.3 0.2 0.3 干湿交替与水并非长期接触 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.25 90年代后国外规范要求如下：单位mm 规范年平均相对湿度 ACI318-99 CEB-FIP(1990) BS8110-2:1985 NS3473.E （ 2004 ） EN 1992-1-1 ： 2003(E) EN1992-2:2002 长期干燥小于 60% 0.4 0.3 0.3 0.4 0.4 0.3 中等湿度 60 % ～ 90% 0.4 0.3 0.3 0.4 0.3 0.3 潮湿，极少干燥 90 % 以上，长期与水接触 0.4 0.3 0.3 0.4 0.3 0.3 永久潮湿永久处于水下， 100% 0.4 0.3 0.3 0.4 0.4 0.3 干湿交替与水并非长期接触 0.4 0.3 0.3 0.4 0.3 0.3 美国规范 ACI138规范自1999年版开始取消了以往室内、室外区别对待裂缝宽度允许值的做法，认为在一般的大气环境条件下，裂缝宽度控制并无特别意义，但也做了0.4的要求；欧盟规范EN1992-1.1认为“只要裂缝不削弱结构功能，可以不对其加以任何控制”，“对于干燥或永久潮湿环境，裂缝控制仅保证可接受的外观；若无外观条件，0.4mm的限值可以放宽”。这里再明确下：所谓裂缝的要求，不是要不要废，而是要不要修！！！对于我们前面提到的预应力梁而言，上部的裂缝是允许的，而且前面已经分析，加载预应力后，基本全断面受压，不再有裂缝。更何况，虽然产生裂缝，与受力方向是垂直的，并不影响结构的传力路径！已故陈蔚凡老先生曾做过一个实验：把混凝土试件劈裂后再放一起，做抗压实验，发现对抗压强度基本没明显影响，这也说明，在传力路径不变的情况下，裂缝并不明显降低承载力！上部带裂缝的预应力梁肯定要尽量避免，但从承载角度，可以继续使用！这个工程出现了很诡异的一幕：施工单位不懂规范、业主不懂规范、监理单位不懂规范、质监部门不懂规范、专家乱用规范，造成八十万白白损失！一点感悟就是：病害诊断就像中医出诊，不了解药效药理千万别乱下虎狼药，下了药即便不能起死回生也得人畜无害！必须掌握相关规范要求和来龙去脉，不可望文生义！裂缝应该最大限度采取措施避免，但切勿谈缝色变、见缝就废，分清原因，一废了之是不负责任的，社会资源巨大浪费，可惜呀！！！以后翻看了我文章避免损失的，别忘了请我喝酒哟（待续）; 9629 次阅读|8 个评论

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