混凝土构件提前承受荷载引起裂缝的分析与控制

析与控制

摘 要：裂缝是钢筋混凝土结构中常见的一种作用效应，混凝土结构裂缝是建筑界最常见的、较难避免的现象。裂缝轻，影响房屋的正常使用及混凝土的寿命；裂缝重则危及结构安全。本文作者从不同角度对混凝土构件提前承受荷载引起的裂缝进行了分类，分析了混凝土提前承受荷载引起裂缝的成因及预防措施和处理技术，以供同行借鉴。

关键词：混凝土结构；裂缝；预防措施；处理技术 1 混凝土构件提前承受荷载的裂缝

混凝土构件提前承受荷载的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。混凝土构件提前承受荷载的裂缝即不属于荷载作用下出现的裂缝，也不属于非荷载作用引起的裂缝。但在当今建筑施工工程中出现频率较高的一种裂缝，虽然不为人们所重视，但对结构却有一定的潜在破坏作用，应该引起建筑过程施工技术人员的足够重视。

2 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，混凝土构件提前承受荷载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。混凝土构件提前承受荷载的几种人为因素，首先是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，会加大钢筋混凝土构件在没有达到设计要求时就承受荷载的几率；其次是单纯地追求施工进度。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；第三是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，这样更促使钢筋混凝土构件提前承受荷载，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。

3 提前承受荷载构件产生裂缝的起因与发展 3.1 钢筋混凝土微裂缝的起因

首先是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。根据莫尚斯基的划分，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；其次是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。

3.2 混凝土提前承受荷载构件产生裂缝的扩展和断裂

混凝土裂缝的扩展和断裂都是在荷载作用下进行的。除了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，稳定裂缝引发阶段性的规律变化。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。

4 提前承受荷载构件产生裂缝的控制方法 4.1 在设计方面

（1）设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中如果因为整体构造或者是现实需求等原因造成的不良后果，我们需要全面考虑予以改善。

（2）积极采用补偿收缩混凝土技术。在所有的混凝土裂缝中，绝大多数都是因为自身的收缩而导致的，我们想要从根本上缓解这个问题，可以在混凝土中按照一定的比例添加外加剂来完善其自身的性能，经过较长一段时间的实践证实，这个方法是非常有效的。

（3）重视对构造钢筋的认识。在开展项目结构设计工作的时候，相关人员务必要关注结构中钢筋的数量的调配，尤其是那些主要的支撑结构中，需要产格的按照规范标准进行。

（4）采用适合的设计值。对于那些大体积的混凝土结构，我们做好依据六十天龄期混凝土强度的参数，进而适当的降低混凝土内部的石灰添加量，并且选用质量良好的掺合料。

4.2 在材料选择和混凝土配合比设计方面

(1)如果混合物料的性能不能满足施工需求，需要依靠添加剂来提升自身的综合性能的情况下，我们要采用科学的方法进行计算，确定添加量，最终达到提升物料质量的目的。

(2)组织施工人员进行学习，清楚的了解混凝土补偿收缩技术的内容，在选用附加剂的时候，要从自身需求出发，全面的考虑不同类型和添加量，在实际的添加前要进行实验操作，保证达到既定效果的前提下方能实施。

(3)从事物料配比制定的员工，需要到实地进行勘探，根据项目建造技术，施工条件，现场需求等内容，针对混凝土的坍落度进行计算，进而更加高效切实的完成工作。

4.3 在现场操作方面 4.3.1浇捣工作

在物料混合的过程中，需要进行振捣操作，在实际的操作中务必要保证严格的按照规范要求进行，并且参照混凝土坍落度来正确的计算出振捣时间长短，从根本上保证混合物料的质量。

4.3.2混凝土养护

在开展混凝土裂缝预防工作的时候，对已经建造完成的混凝土结构实施的养护工作非常的关键，其与混凝土发生的收缩程度存在密切的关联。这项工作的目的主要是保证结构的湿润度与标准相一致，在各项条件允许的情况下可以使用营水或流水的形式加以保养。

5 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。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。

参考文献：

[1]何星华,高小旺.建筑工程裂缝防治指南[ M ].北京:中国建筑工业出版社, 2005。

作者简介：刘向山（1977.10）男；汉族；工程师；现从事建筑工程管理。