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彭亮

（凌云集团，杭州310008）

摘 要: 混凝土在浇筑完成后，其强度是在逐渐的增长过程，但在混凝土拆模后或拆模后一段时间内，经常发现混凝土裂缝出现，而裂缝的位置基本上都位于梁、墙的中部，对于裂缝何时产生，裂缝如何延展，经常困扰着施工现场人员，因此如何预测混凝土裂缝是我们研究的课题。

关 键 词: 裂缝，混凝土损伤，损伤因子

Study on the relationship between concrete strength

                           and temperature crack

                      Peng Liang

(LingWin Group, Hangzhou 310008, China)

Abstract: In concrete pouring is completed, its strength is in the process of gradually increase, but in concrete after dismantle or dismantle after a period of time, often find concrete cracks appear, and the location of the crack are mostly in the middle of the beam, wall, for crack when to produce and how crack extension, often plagued by personnel on the construction site, so how to predict the concrete crack is a project of our research.

Keywords: Crack, concrete damage, damage Parameter

1 引言

    施工现场大量的混凝土裂缝产生，产生了巨大的危害，但混凝土如何产生裂缝，在何时产生裂缝一直是施工现场最迷茫的问题，因此本文通过对施工现场最常用的C30混凝土的研究，来揭示这一过程，主要目的就是总结混凝土裂缝产生的原因，分析其内部机理，提出一种普遍适用的方法，为施工现场加强防护增强理论依据。

2 工程背景

    以某工程地下室剪力墙产生的裂缝为例，见下图：

图1 某工程地下室外墙裂缝图

Fig.1 Cracks in exterior wall of basement of a project

    该工程为地下室三层，轴距平均为8.4m,地下室剪力墙厚度的参数如下表所示：

其配筋如下表所示：

    在12月份浇筑完地下室一层剪力墙后，地下室负二层～负三层6-8轴部位(柱距均为8.4m)产生裂缝，经过检测裂缝最大宽度达到0.40mm，经取芯后发现均为贯穿性裂缝。

图2 混凝土在裂缝处的钻芯取样

Fig.2 Drill core sample 

of concrete at crack

3 混凝土损伤模型

    混凝土在浇筑初期强度逐渐增长，但此时混凝土在承受外部荷载之前就已经有微“损伤”，比如骨料与骨料之间的气泡、裂缝等，而外部荷载加速了各种损伤环境的发展并逐渐累积，而在荷载尚未达到可使混凝土各配合比的材料发生屈服或发生塑性流动前，混凝土裂缝已经完全开展导致破坏。所以传统意义上的塑性变形对混凝土造成的破坏比重一般较小。通常混凝土的非线性应力-应变曲线就专门针对由细微裂缝产生的劣化过程，因此建立连续介质损伤力学混凝土CDM模型是解决混凝土结构损伤评估的重要手段。

    混凝土本质上既有刚度退化又有塑性变形，但为简化分析，将混凝土作为宏观各向同性材料对它的变形和失效机理进行研究，引用Lubliner

和Lee and Fenves模型中的各向同性受拉和受压塑性代替混凝土的非弹性行为，它由于基于各向同性假设，适合于混凝土在前期承受温度的循环荷载作用，也兼顾拉压塑性应变导致的弹性刚度退化及温度循环荷载作用下的刚度恢复。

图3 混凝土塑性损伤模型

Fig.3 Plastic damage model of concrete

    混凝土在前期几乎不存在受压损伤，主要原因在于温度导致的混凝土膨胀受拉，混凝土在单轴受拉下超出弹性范围的部分均定义为受拉损伤，受拉应力数据可以表示为开裂应变   的函数。

    超出弹性部分的受拉应力-应变数据以     的形式正值输入，开裂应变定义为总应变减去材料无损伤的弹性应变，即

-

，如图4所示。

    ，   —为无损伤的混凝土受拉弹性应变和考虑损伤的混凝土受拉弹性应变;

注    ，   —为卸载点的应变和应力; 

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图4 混凝土塑性损伤模型应力-应变关系图

Fig.4 Stress-strain diagram of concrete

plastic damage model

    ，   ——分别为混凝土的受拉塑性应变和受拉非弹性应变。

受拉损伤数据通过公式将非弹性应变转化为塑性应变：

4 数值计算分析

    本工程中该地下室在浇完地下室一层时发现地下三层和地下二层出现裂缝，并不意味着拆模后该墙未出现裂缝，只是裂缝的扩展并未被发觉。在11月近30天的时间，地表温度差异很大，通过查询得到该地市11月温度曲线图：

图5 XX市11月温度曲线图

Fig. 5 Temperature curve of XX City in November

而C30混凝土的受拉应力-应力曲线图为：

图6 C30混凝土受拉应力-应变曲线图

Fig.6 Tensile stress-strain curve of C30

concrete

    将上述应力应变参数结合本工程的配筋情况，按墙长8.4m，墙高4.5m，厚度400mm的混凝土墙，现场实际调研后发现第二天拆模、第三天拆模、第四天拆模及第五天拆模进行实测和模拟，发现强度越低，混凝土越容易从中间开裂，裂缝也越大，随着混凝土强度的升高，混凝土裂缝变多，但裂缝宽度也越小，到最后混凝土裂缝变成不可变见，如下图所示：

图7 第二天拆模时混凝土裂缝位置图

Fig.7 Location of concrete cracks during mold removal on the second day

图8 第三天拆模时混凝土裂缝位置图

Fig.8 Location of concrete cracks during mold removal on the third day

图9 第四天拆模时混凝土裂缝位置图

Fig.9 Location of concrete cracks during mold removal on the fourth day

图10 第五天拆模时混凝土裂缝位置图

Fig.10 Location of concrete cracks during mold removal on the fiveth day

    上述计算中，按当月当时的环境分别进行试验和计算，拆模时温度平均在11℃左右，此时模内混凝土表面温度平均在53℃，混凝土的温降迅速产生温度应力，导致混凝土中部断裂能骤升，混凝土产生破坏。

    另外，据本人对现场混凝土长期监测、回弹和研究发现，混凝土的表面温度对混凝土单轴抗压强度造成直接影响，混凝土的表面温度越低，混凝土强度增长较慢，强度增长曲线越平滑，见下图所示：

图10 混凝土温度-强度变化曲线

Fig.10 Temperature-strength curve of

concrete

    在当前温度下的早期混凝土阶段，混凝土的抗拉强度增长缓慢，混凝土上升段的应力-应变斜率较平缓，拆模时内外温差产生的温度应力是导致裂缝的主要因素。

   随着气温的降低，抗拉强度的增长曲线相对平缓，见下图所示：

图11 第四天拆模时混凝土裂缝位置图

Fig.11 Relation curve between early tensile strength and age of concrete

图12 混凝土的模内温度

Fig.12 Internal temperature of concrete in formwork

图13 不同龄期内拆模产生温度应力

Fig.13 Temperature stress generated by mold removal in different age periods

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    近年来集团创标创杯的项目越来越多，可以说符合创标创杯条件的项目都作了相应的创优计划及部署。为何建筑施工企业要想法设法得去创优？工程创优对于企业有什么样的意义？

    建筑业市场僧多粥少，竞争日益激烈，要在众多的建筑施工企业中脱颖而出，被业主所选择，需要依靠更优质的管理和更优质的质量以及更好的合同履约来取胜。

    现阶段招投标的评分机制也融入了创优的成分，且越来越广泛，业主对于拟建工程的创优也越来越重视，简而言之，谁的创优业绩更好更多，谁将拥有更多的市场。创优工程已成为建筑企业的命脉，是建筑企业的第二张名片。

    有人说，创优就是资料员的事情，只需要创优申报材料做得好看就可以报奖，这种观念滑天下之大稽。没有过硬的工程实体质量作为依托，申报材料做得再好看，现场评审这关，终究是会原形毕露。打铁还需自身硬，实体质量达不到优质的工程参与报奖只会是让申报企业脸面全无。

    工程的创优工作要以以下四个方面作为基石。

    一、业主的支持

    创优工作不是建筑施工企业一个单位的事情，各方参建单位均参与其中，设计的优化，监理的监督，业主的支持。“优”意味着更精细，更精致，也

意味着更高的投入。需要业主方投入更多得资金用于工程的创优。

    二、公司的重视

    创优工作需要依靠公司的优秀资源，要有专业的人才进行创优指导，并有资金上的支持。

    三、优质的施工团队

    精品工程的创建离不开优秀的、强力的项目管理团队，制作详细的创优策划，整理细部节点做法。创优是一个长期的过程，需要依靠全体项目管理团队始终有创优的精气神，稍有松懈，创优将成为口号。

    四、科技创新

    创优工程必须要具有一定的技术含量，如QC成果，新技术应用示范工程，BIM运用等，在创优中均属于加分项。

    工程创优，是一项综合性的系统工程，需要各部门及各责任单位的配合和支持。施工企业必须站在更高的高度及要求去制定创优措施，收集同行的优秀经验做法、创新工艺、细部做法，来提升企业的创优管理水平。通过工程创优能够使团队建立质量文化意识，安全文化意识，通过工程创优，建造精品工程，为业主提供质量有保证的产品，从而使企业更富有竞争力。

（作者：技术研发部 钟伟明）

［9］ 孙从亚，逯静洲，王凤达． 基于高斯积分算法的混

凝土损 伤 模 型-中国重要会议论文全文数据库 ［C］

． 武汉，2008．Sun Congya，Lu Jingzhou，Wang Fengda． Concrete damage model based on Guass integration，Important conference papers database in China［C］． Wuhan， 2008． ( in Chinese)

［10］ Mander J B，Priestley M J N，Park Ｒ． Theoretical

stress-strain model for confined concrete［J］． Journal of Structural Engineering，1988，114 ( 8 ) : 1804- 1826．

［11］ 中华人民共和国住房和城乡建设部． GB 50010—

2010 混凝土结构设计规范［S］． 北京: 中国建筑工业出版社，2010．

Ministry of Construction of the People’s Ｒepublic of China． GB 50010—2010 Code for design of concrete structures ［S］． Beijing: China Architecture and Building Press，2010． ( in Chinese)

［12］ 张劲，王庆扬，胡守营，等． ABAQUS 混凝土损伤塑性模型参数验证［J］． 建筑结构，2008( 8) : 127- 130．

Zhang Jin，Wang Qingyang，Hu Shouying，et al． Pa- rameters verification of concrete damaged plastic mod-el of ABAQUS［J］． Building Structure，2008 ( 8) : 127-130． ( in Chinese)

［13］ 中华人民共和国建设部． GB 50010—2002 混凝土结构设计规范［S］． 北京: 中国建筑工业出版社， 2002．

Ministry of Construction of the People’s Ｒepublic of

China． GB 50010—2002 Code for design of concrete

structures ［S］． Beijing: China Architecture and Building Press，2002． ( in Chinese)

［14］ 梁兴文，邓明科，张兴虎，等． 高性能混凝土剪力 墙性能设计理论的试验研究［J］． 建筑结构学报， 2007( 5) : 80-88．

Liang Xingwen，Deng Mingke，Zhang Xinghu，et al．Experimental study on performance-based seismic de- sign of high performance concrete shear wall［J］

．Journal of Building Structures，2007( 5) : 80-88． ( in

Chinese)

［15］ 雷拓，钱江，刘成清． 混凝土损伤塑性模型应用研究［J］． 结构工程师，2008( 2) : 22-27．

Lei Tuo，Qian Jiang，Liu Chengqing，et al． Applica-

tion of damaged plasticity model for concrete［J］．Structural Engineers，2008 ( 2 ) : 22-27． ( in Chinese) 

5 结语

    1)混凝土的早期水化热反应是裂缝控制的关键，该阶段养护工作是确保应力-应变曲线正常发展关键，同时严格控制工人的拆模时间，配备足够数量的模板确保模板正常周转，侧模的拆除控制主要根据水化热的反应时间，不能过早拆除。

    2)拆模时间越早，混凝土产生水化热所需的水份也大量蒸发，也越容易产生裂缝。

    3)混凝土墙中间产生竖向裂缝，一般都是由于拆模过早导致，混凝土未达到足够强度，其抗拉强度不足，此时混凝土处于塑性变形阶段是产生中间竖向裂缝的根本原因。

参考文献：

.［1］ ABAQUS analysis user’s manual v6．10 ［M］．ABAQUS Inc，2010．

［2］ ABAQUS theory manual v6． 10［M］． ABAQUS Inc，2010．

［3］ 李杰，陈建兵，吴建营． 混凝土随机损伤力学( 第三稿) ［Z］． 上海: 同济大学．

Li Jie，Chen Jianbing，Wujianying． Stochastic dam-

age mechanics of concrete ( 3rd draft) ［Z］．Tongji U-

niversity． ( in Chinese)

［4］ 秦浩，赵宪忠．ABAQUS混凝土损伤因子取值方法研究［J］结构工程师，2013(12)：27-32．

Qin Han，ZHAO Xianzhong． Study on the ABAQUS Damage Parameter in the Concrete Damage Plasticity Model［J］．Structural Engineers，2013(12)：27-32．

［5］ Lee J，Fenves G L． Plastic-damage model for cyclic

loading of concrete structures［J］． Journal of Engi- neering Mechanics，1998，124( 8) : 892-900．

［6］ Krajcinovic D，Fonseka G U． The continuous damage

theory of brittle materials，Part 1: General Theory ［J］． Journal of Applied Mechanics，1981，48( 4) : 809-815．

［7］ 赵雷，陈虬． 混凝土构件的一种新的分段线性化损

伤模型［J］．重庆交通学院学报，1996 ( 3) : 27-33.Zhao Lei，Chen Qiu． A new modified linearized dam- age model for concrete members［J］． Journal of Chongqing Jiaotong Institute，1996( 3) : 27-33． ( in Chinese)

［8］ 王中强，余志武． 基于能量损失的混凝土损伤模

型［J］． 建筑材料学报，2004( 4) : 365-369．

Wang Zhongqiang， Yu Zhiwu． Concrete damage

model based on energy loss［J］． Journal of Building

Materials，2004( 4) : 365-369． ( in Chinese)

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    近年来集团创标创杯的项目越来越多，可以说符合创标创杯条件的项目都作了相应的创优计划及部署。为何建筑施工企业要想法设法得去创优？工程创优对于企业有什么样的意义？

    建筑业市场僧多粥少，竞争日益激烈，要在众多的建筑施工企业中脱颖而出，被业主所选择，需要依靠更优质的管理和更优质的质量以及更好的合同履约来取胜。

    现阶段招投标的评分机制也融入了创优的成分，且越来越广泛，业主对于拟建工程的创优也越来越重视，简而言之，谁的创优业绩更好更多，谁将拥有更多的市场。创优工程已成为建筑企业的命脉，是建筑企业的第二张名片。

    有人说，创优就是资料员的事情，只需要创优申报材料做得好看就可以报奖，这种观念滑天下之大稽。没有过硬的工程实体质量作为依托，申报材料做得再好看，现场评审这关，终究是会原形毕露。打铁还需自身硬，实体质量达不到优质的工程参与报奖只会是让申报企业脸面全无。

    工程的创优工作要以以下四个方面作为基石。

    一、业主的支持

    创优工作不是建筑施工企业一个单位的事情，各方参建单位均参与其中，设计的优化，监理的监督，业主的支持。“优”意味着更精细，更精致，也

意味着更高的投入。需要业主方投入更多得资金用于工程的创优。

    二、公司的重视

    创优工作需要依靠公司的优秀资源，要有专业的人才进行创优指导，并有资金上的支持。

    三、优质的施工团队

    精品工程的创建离不开优秀的、强力的项目管理团队，制作详细的创优策划，整理细部节点做法。创优是一个长期的过程，需要依靠全体项目管理团队始终有创优的精气神，稍有松懈，创优将成为口号。

    四、科技创新

    创优工程必须要具有一定的技术含量，如QC成果，新技术应用示范工程，BIM运用等，在创优中均属于加分项。

    工程创优，是一项综合性的系统工程，需要各部门及各责任单位的配合和支持。施工企业必须站在更高的高度及要求去制定创优措施，收集同行的优秀经验做法、创新工艺、细部做法，来提升企业的创优管理水平。通过工程创优能够使团队建立质量文化意识，安全文化意识，通过工程创优，建造精品工程，为业主提供质量有保证的产品，从而使企业更富有竞争力。

（作者：技术研发部 钟伟明）