鋼筋混凝土結構裂縫的危害分析與控制

邢志

（丹東華盛房地產開發有限公司 遼寧丹東 118000）

摘 要：鋼筋混凝土結構在我國是一種應用廣泛的建筑結構形式。本文所探討的鋼筋混凝土結構裂縫是指在鋼筋混凝土結構尚未達到規定的受荷強度前，由于承受了較大的荷載而引起的裂縫，這種裂縫在當今建筑施工工程中出現頻率較高，并不為人們所重視，但對結構卻有一定的潛在破壞作用，探討鋼筋混凝土結構裂縫的起因，發展以及提前承受荷載對鋼筋混凝土結構的危害，以引起現場施工人員的注意。

關鍵詞：混凝土裂縫；擴展；斷裂；危害

1 混凝土構件提前承受荷載的幾種人為因素

在一項建筑工程的施工中，往往受很多人為因素的影響，這就使混凝土構件往往提前承受荷載。

首先沒有一套優秀的施工組織設計方案，往往造成施工工序混亂，沒有合理的施工程序，就會加大鋼筋混凝土構件在沒有達到設計要求就承受荷載的幾率。

其次單純地追求施工進度也是構件提前承受荷載的一個重要因素。在工程項目建設中開發商和施工方都想盡快得到經濟效益回報。對開發商來說，早一天完工，早一天獲得經濟效益。對施工方來說，很多施工機械是租來的，人員是雇用的，多一天多付一天工錢。故不考慮雨天、冬季等自然因素的影響而一味地要求加快工期。

再次提前拆模對于鋼筋混凝土構件提前承受荷載也有很大的影響。在施工現場，有時為了加速模板的周轉、節約材料常常在鋼筋混凝土構件尚未達到規定的拆模強度就提前拆模的現象，這樣更促使鋼筋砼構件提前承受荷載，特別是承重模板，往往是造成鋼筋混凝土構件裂縫、破壞結構的重要因素。

2 提前承受荷載構件產生裂縫的起因與發展

2.1鋼筋混凝土微裂縫的起因

由于固體粒子的沉降作用，混凝上混合料在澆灌成型的過程中和在凝結以前，一般要發生不同程度的分層現象。粗大顆粒沉積于下部，多余的水份被擠上升或積聚在粗集料的下方形成水膜，致使混凝土的宏觀堆聚結構不均勻。凝混土中的粗集料的下方往往還會發生內分層見（圖1）。根據莫尚斯基的劃分，圖中區域1，即粗集料的下方稱為充水區域，含水量最大，水分蒸發后則形成孔穴，是混凝土中最薄弱的部分，常是混凝土滲水的主要通道和裂縫的發源地。

在混凝土中起膠結作用的是水泥石。水泥石和集料界面的粘結強度決定了裂縫的出現和發展。水泥石和集料界面的粘結強度，往往是混凝土中的最薄弱環節，特別是在粗集料下側的孔穴部位，尤為薄弱。事實上，在承受荷載作用之前，混凝中往往存在著微裂縫。這是由于水泥石的收縮，在集料界面上產生了拉應力和剪應力，如果應力超過了水泥石和集料的粘結強度，則生成細小裂縫。

可見，混凝土中微裂縫的存在是由于混凝土材料本身的性質所造成的。

2.2混凝土裂縫的擴展和斷裂

混凝土裂縫的擴展和斷裂都是在荷載作用下進行的。由（圖2）我們可以看出：除上述由于混凝土收縮引起的微裂縫以外，在荷載的作用下還會產生新的微裂縫。這些裂縫隨荷載的增加而發展擴大，直至斷裂為止。加荷初期，出現一批微裂縫，隨荷載的增加，微裂縫的數目也劇增，正如（圖2）中穩定裂縫引發階段所示的規律變化。隨著荷載的繼續增加，發生裂縫的擴展。但是，如果保持應力水平不變，則裂縫的擴展也停止，這個階段稱為穩定的裂縫擴展階段。當應力達到一定水平時（極限強度的70%-90%），在荷載不變的情況下，裂縫的擴展也會自發進行，這個階段稱為不穩定的裂縫擴展階段。這時不管荷載增加與否，均會導致混凝土的破壞。混凝土裂縫所處的階段完全取決于混凝土結構構件的應力與該構件混凝土的極限強度的比值。比值越大，裂縫的危險特征越大。在荷載作用下，混凝土的裂縫首先發生在水泥石和集料的界面上，最后發生在水泥石或砂漿基體內和集料顆粒內。

3 提前承受荷載對混凝土結構的危害

承前所述，顯然混凝土構件提前進入使用狀態，其極限強度必然低于設計的混凝土極限強度。此時，混凝土構件中應力與其極限強度的比值必然增大，這就意味著提前承受荷載將使構件抵抗外荷載的能力大為削弱。由圖2可以看出，在任何應力狀態下，加荷到極限荷載的40%-60%前，不致發生明顯的危險象征；加荷到極限荷載的70% -90%時，在荷載不變的情況下，裂縫也會自行擴展。這樣，由于混凝土極限強度的降低，必然造成裂縫出現和發展的各階段的提前進行。這就促成了構件在低應力條件下出現了不該出現的裂縫。盡管混凝土構件的強度隨齡期的延長而增長，但是這些在早期引發和擴展的裂縫卻永久地保留在混凝土構件之中。這些裂縫在一定程度上削弱了構件的截面抵抗能力，隨著荷載的增加及荷載長期作用，裂縫還會緩慢地發展。格雷菲斯的脆性斷裂理論認為：在一定應力狀態下，混凝土中裂縫達到臨界寬度后就處于不穩定狀態，它會自行擴展，以至斷裂。有些混凝土工程交付使用一階段后，又出現嚴重的裂縫，其原因就在于此處。

4 如何防止提前承受荷載引起的裂縫

應盡量避免讓鋼筋混凝土結構在低強度下提前進入工作狀態，施工中應嚴格遵照施工規范進行，保證混凝土強度在未達到規定強度要求時，不承受荷載。特別是承重結構的承重模板的拆除，務必在混凝土達到規定的拆模強度后進行。這就要求施工技術管理人員要嚴格管理，才能保證結構交付使用后能正常工作，才能全面提高工程質量。具體措施如下：

（1）在建設工程開工之前，施工現場管理人員要做好施工組織設計方案并且督促其嚴格執行。

（2）保證模板拆除時間，嚴格按照規范執行。現澆結構的模板及其支架拆除使混凝土強度，應符合設計要求；當設計無具體要求時，應符合下列規定：

側模，在混凝土強度能保證其表面及棱角不因拆除模板而受損壞后，方可拆除。

底模，在混凝土強度符合下表規定后，方可拆除現澆結構。

（3）已拆除模板及其支架的結構，在混凝土強度符合設計混凝土強度等級的要求后，方可承受全部使用荷載；當施工荷載所產生的效應比使用荷載的效應更為不利時，必須經過核算，加設臨時支撐。

參考文獻：

張平生.鋼筋混凝土結構構造手冊[M]. 北京：北京冶金工業出版社