混凝土裂缝宽度容许值探讨

1 引言

在<受弯构件裂缝宽度计算方法(Crack width of flexural members)>中列举了三种裂缝宽度的计算方法. 无论采用哪种方法计算, 得出的裂缝宽度值需要与裂缝宽度的允许值进行比较. 如果计算值超出允许范围, 那么需要对构件重新设计. 这个笔记总结了一些常用的裂缝宽度允许值(Permissible Crack Widths).

混凝土裂缝宽度的容许值(Tolerable Crack Width of Concrete)的图2

2 公路桥规

《公路桥规》规定, 在正常使用极限状态下, 钢筋混凝土构件的最大裂缝宽度, 应该按作用(或荷载)频遇组合并考虑长期效应组合影响进行验算, 且不得超过规定的裂缝限值[Wf]:(1) 在I类(一般环境), II类(冻融环境)和VII类(腐蚀环境)环境条件下的钢筋混凝土构件, 算得的最大裂缝宽度不应超过0.2mm;

(2) 处于III类(海洋氯化物环境),IV类(除冰盐等其它氯化物环境)和VI类(化学腐蚀环境)环境条件下的钢筋混凝土受弯构件, 允许裂缝宽度不应超过0.15mm.

(3) 处于V类(盐结晶环境)环境下的钢筋混凝土受弯构件, 允许裂缝宽度不应超过0.1mm.

注意: 《公路桥规》规定的混凝土裂缝宽度限值, 是对在作用(或荷载)频遇组合并考虑长期效应组合影响下与构件轴线方向呈垂直的裂缝而言, 不包括施工中混凝土收缩,养护不当及钢筋锈蚀等引起的其他非受力裂缝.

3 ACI Code

《ACI Code》规定: 对于内部环境(interior exposure)的混凝土, 最大裂缝宽度(critical crack width)是0.016 inch(0.4mm); 对于外部环境(exterior exposure)的混凝土, 最大裂缝宽度(critical crack width)是0.013 inch(0.3mm).

伊利诺伊大学(University of Illinois)的Kesler等人(1965) 提出了下面的允许准则: 对于内部环境,最大值为0.014 inch(0.4mm); 对于外部正常环境(normal exposure), 最大值为0.010 inch(0.3mm); 对于外部过量环境(aggressive exposure), 最大值为0.006 inch (0.2mm). 这个建议值与目前的ACI规范基本相同.

ACI 224R-80还给出了一个类似《公路桥规》的环境条件(exposure condition)与裂缝宽度允许值(tolerable crack widths)的对应关系:

1) 干燥的空气或保护膜(dry air or protective membrane): 0.016in (0.4mm);

2) 湿润、潮湿的空气和土(humidity, moist air, soil): 0.012in (0.3mm);

3) 除冰剂(deicing chemicals): 0.007in (0.2mm);

4) 海水、润湿和干燥(seawater, wetting and drying): 0.006in (0.2mm);

5) 挡水结构(water retaining structures): 0.004in (0.1mm).

4 Eurocode 2

《EuroCode 2》给出的裂缝宽度控制值在0.2mm到0.3mm之间, 如下表所示. 简单了解一下即可, 不再赘述.

混凝土裂缝宽度的容许值(Tolerable Crack Width of Concrete)的图3