钢筋混凝土结构裂缝的危害分析与控制

邢志

摘要：钢筋混凝土结构在我国是一种应用广泛的建筑结构形式。本文所探讨的钢筋混凝土结构裂缝是指在钢筋混凝土结构尚未达到规定的受荷强度前，由于承受了较大的荷载而引起的裂缝，这种裂缝在当今建筑施工工程中出现频率较高，并不为人们所重视，但对结构却有一定的潜在破坏作用，探讨钢筋混凝土结构裂缝的起因，发展以及提前承受荷载对钢筋混凝土结构的危害，以引起现场施工人员的注意。

关键词：混凝土裂缝；扩展；断裂；危害

1混凝土构件提前承受荷载的几种人为因素

在一项建筑工程的施工中，往往受很多人为因素的影响，这就使混凝土构件往往提前承受荷载。

首先没有一套优秀的施工组织设计方案，往往造成施工工序混乱，没有合理的施工程序，就会加大钢筋混凝土构件在没有达到设计要求就承受荷载的几率。

其次单纯地追求施工进度也是构件提前承受荷载的一个重要因素。在工程项目建设中开发商和施工方都想尽快得到经济效益回报。对开发商来说，早一天完工，早一天获得经济效益。对施工方来说，很多施工机械是租来的，人员是雇用的，多一天多付一天工钱。故不考虑雨天、冬季等自然因素的影响而一味地要求加快工期。

再次提前拆模对于钢筋混凝土构件提前承受荷载也有很大的影响。在施工现场，有时为了加速模板的周转、节约材料常常在钢筋混凝土构件尚未达到规定的拆模强度就提前拆模的现象，这样更促使钢筋砼构件提前承受荷載，特别是承重模板，往往是造成钢筋混凝土构件裂缝、破坏结构的重要因素。

2提前承受荷载构件产生裂缝的起因与发展

2.1钢筋混凝土微裂缝的起因

由于固体粒子的沉降作用，混凝上混合料在浇灌成型的过程中和在凝结以前，一般要发生不同程度的分层现象。粗大颗粒沉积于下部，多余的水份被挤上升或积聚在粗集料的下方形成水膜，致使混凝土的宏观堆聚结构不均匀。凝混土中的粗集料的下方往往还会发生内分层见（图1）。根据莫尚斯基的划分，图中区域1，即粗集料的下方称为充水区域，含水量最大，水分蒸发后则形成孔穴，是混凝土中最薄弱的部分，常是混凝土渗水的主要通道和裂缝的发源地。

在混凝土中起胶结作用的是水泥石。水泥石和集料界面的粘结强度决定了裂缝的出现和发展。水泥石和集料界面的粘结强度，往往是混凝土中的最薄弱环节，特别是在粗集料下侧的孔穴部位，尤为薄弱。事实上，在承受荷载作用之前，混凝中往往存在着微裂缝。这是由于水泥石的收缩，在集料界面上产生了拉应力和剪应力，如果应力超过了水泥石和集料的粘结强度，则生成细小裂缝。

可见，混凝土中微裂缝的存在是由于混凝土材料本身的性质所造成的。

2.2混凝土裂缝的扩展和断裂

混凝土裂缝的扩展和断裂都是在荷载作用下进行的。由（图2）我们可以看出：除上述由于混凝土收缩引起的微裂缝以外，在荷载的作用下还会产生新的微裂缝。这些裂缝随荷载的增加而发展扩大，直至断裂为止。加荷初期，出现一批微裂缝，随荷载的增加，微裂缝的数目也剧增，正如（图2）中稳定裂缝引发阶段所示的规律变化。随着荷载的继续增加，发生裂缝的扩展。但是，如果保持应力水平不变，则裂缝的扩展也停止，这个阶段称为稳定的裂缝扩展阶段。当应力达到一定水平时（极限强度的70%-90%），在荷载不变的情况下，裂缝的扩展也会自发进行，这个阶段称为不稳定的裂缝扩展阶段。这时不管荷载增加与否，均会导致混凝土的破坏。混凝土裂缝所处的阶段完全取决于混凝土结构构件的应力与该构件混凝土的极限强度的比值。比值越大，裂缝的危险特征越大。在荷载作用下，混凝土的裂缝首先发生在水泥石和集料的界面上，最后发生在水泥石或砂浆基体内和集料颗粒内。

3提前承受荷载对混凝土结构的危害

承前所述，显然混凝土构件提前进入使用状态，其极限强度必然低于设计的混凝土极限强度。此时，混凝土构件中应力与其极限强度的比值必然增大，这就意味着提前承受荷载将使构件抵抗外荷载的能力大为削弱。由图2可以看出，在任何应力状态下，加荷到极限荷载的40%-60%前，不致发生明显的危险象征；加荷到极限荷载的70%-90%时，在荷载不变的情况下，裂缝也会自行扩展。这样，由于混凝土极限强度的降低，必然造成裂缝出现和发展的各阶段的提前进行。这就促成了构件在低应力条件下出现了不该出现的裂缝。尽管混凝土构件的强度随龄期的延长而增长，但是这些在早期引发和扩展的裂缝却永久地保留在混凝土构件之中。这些裂缝在一定程度上削弱了构件的截面抵抗能力，随着荷载的增加及荷载长期作用，裂缝还会缓慢地发展。格雷菲斯的脆性断裂理论认为：在一定应力状态下，混凝土中裂缝达到临界宽度后就处于不稳定状态，它会自行扩展，以至断裂。有些混凝土工程交付使用一阶段后，又出现严重的裂缝，其原因就在于此处。

4如何防止提前承受荷载引起的裂缝

应尽量避免让钢筋混凝土结构在低强度下提前进入工作状态，施工中应严格遵照施工规范进行，保证混凝土强度在未达到规定强度要求时，不承受荷载。特别是承重结构的承重模板的拆除，务必在混凝土达到规定的拆模强度后进行。这就要求施工技术管理人员要严格管理，才能保证结构交付使用后能正常工作，才能全面提高工程质量。具体措施如下：

（1）在建设工程开工之前，施工现场管理人员要做好施工组织设计方案并且督促其严格执行。

（2）保证模板拆除时间，严格按照规范执行。现浇结构的模板及其支架拆除使混凝土强度，应符合设计要求；当设计无具体要求时，应符合下列规定：

侧模，在混凝土强度能保证其表面及棱角不因拆除模板而受损坏后，方可拆除。

底模，在混凝土强度符合下表规定后，方可拆除现浇结构。

拆模时所需混凝土强度表（按设计的混凝土强度标准值得百分率%）

（3）已拆除模板及其支架的结构，在混凝土强度符合设计混凝土强度等级的要求后，方可承受全部使用荷载；当施工荷载所产生的效应比使用荷载的效应更为不利时，必须经过核算，加设临时支撑。