混凝土产生裂缝及预防措施

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 混凝土产生裂缝及预防措施 摘要：本文介绍了混凝土的内在 原因及外部因素所引起的混凝土开裂问 题，通过原理的分析和实际经验提出了 解决裂缝产生的原因及解决预防措施。 中国论文网 /4/view-12877242.htm 关键词：混凝土裂缝 预防措施 1 概述 混凝土结构物的裂缝可分为微观 裂缝和宏观裂缝。微观裂缝是指那些肉 眼看不见的裂缝，主要有三种：一是骨 料与水泥石粘合面上的裂缝，称为粘着 裂缝；二是水泥石自身的裂缝，称为水 泥石裂缝；三是骨料本身的裂缝，称为 骨料裂缝。微观裂缝在混凝土结构中的 分布是不规则、不贯通的。反之，肉眼 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 看得见的裂缝称为宏观裂缝，产生宏观 裂缝的原因有三种。一是由外荷载引起 的，这是发生最为普遍的一种情况，即 按常规计算的主要应力引起的；二是结 构次应力引起的裂缝，这是由于结构的 实际工作状态与计算假设模型的差异引 起的；三是变形应力引起的裂缝，这是 由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因 素引起结构的变形，当变形受到约束时 便产生应力，当此应力超过混凝土抗拉 强度时就产生裂缝。 2 微观裂缝产生的原因分析 2.1 混凝土的徐变 混凝土在长期 恒荷载的作用下，变形随着时间的持续 而增加的变形称为徐变，不包括收缩、 膨胀和温度变形。徐变试验采用的荷载 一般为破坏荷载的 30%左右。 混凝土的徐变主要是由其中的水 泥浆产生的。骨料在许可荷载作用下不 会产生徐变。但是，骨料对水泥石的徐 变有约束作用，骨料用量越多，弹性模 数越大，约束作用越大，即徐变越小。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 也就是说，徐变主要是在持续荷载的作 用下。由于胶凝体中的水分缓缓压出和 水泥石的黏性流动、微细空隙的闭合、 结晶内部的滑动以及微细裂缝的发生等 各种因素累加起来的。因此，水泥的性 质与用量、混凝土的水灰比、粉煤灰的 掺量、水化程度、养护和试验期间的温 湿度、龄期以及应力大小、荷载种类和 试件大小等，对徐变都有一定的影响。 应该指出，在徐变变形中，实际 上也包含一部分可以恢复的弹性变形在 内。在荷载作用期间，徐变速度会越来 越慢。 混凝土的徐变特性对钢筋混凝土， 特别是对预应力混凝土及大体积混凝土 的温度应力计算，影响很大。对于一般 受力构件，常常能消除一部分集中应力 的影响，能将力自混凝土传递到钢筋上， 使混凝土中的应力重新分布而变得均匀； 会减少不均匀收缩产生的应力，减少裂 缝开展，有利于防止结构物裂缝的形成。 但是，在预应力结构中，徐变则能引起 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 预应力的损失。在大体积混凝土中，受 约束的混凝土在受到水化温升和冷却降 温作用时，徐变又可能是产生开裂的原 因。因此，徐变对混凝土构件既能产生 有利的影响，也能产生不利的影响。 2.2 混凝土配合比 降低单位用水 量，在满足施工和易性的条件下，如果 水泥用量维持不变，用水量越少，水灰 比越小。则混凝土的质量越好，如果水 灰比维持不变，用水量越少，水泥用量 也越省，同时混凝土的体积变化也越小。 因此，在设计与施工中，应力求采用低 流动度的混凝土，以尽量降低混凝土的 单位用水量 选用最佳含砂率，混凝土的组成 材料以石子为主体，砂子填充石子的空 隙，水泥浆则将砂石胶成一体。石子级 配越好、砂率越小、石子用量越多，则 总表面子越小，需要的水泥浆也越少。 此种配合比，单位用水量减少，水泥亦 可节省，而且混凝土的性能也较好。这 样不仅能节省水泥的用量，混凝土产生 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 裂缝的可能性也大大减小。 3 宏观裂缝产生的原因分析 3.1 体积变形 混凝土的体积变形 包括干缩变形、水泥在硬化过程中引起 的变形（自身体积变形） 、温度变形和 外荷载引起的变形。 研究混凝土体积变形的目的在于 它是产生裂缝的主要原因之一。混凝土 处于自由状态时，体积变形并无多大危 害，但当受到基础、钢筋或相邻部件的 抑制时，体积变形就会产生拉应力而引 发裂缝。因此，通常总是希望混凝土具 有较小的体积变形。 混凝土的体积变形主要以干缩为 主，干缩变形主要由水泥浆中吸附水分 的蒸发而产生。当混凝土在空气中硬化 时，水泥石中的含水硅酸钙凝胶体逐渐 失去水分而干燥，因而产生收缩，除了 干缩外，由于碳化作用也会产生收缩， 因此实际上干缩变形常常包括碳化收缩。 而结构物的收缩要小。当上层收缩，下 层不收缩而约束上层收缩时，就会产生 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 收缩裂缝。 混凝土的干缩受使用材料、配合 比、构件尺寸和形状、养护条件、外加 剂的影响很大。水泥用量多、水灰比大， 干缩率则大;在水泥用量相同的情况下， 含砂率越大，则收缩率越大；骨料的种 类不同，产生的收缩也不相同，主要是 由于骨料的弹性模数、吸水率差别造成 的。为了减少干缩应改善骨料级配，增 大粗骨料的粒径和用量，减少水泥浆的 用量；加强养护，特别是早期养护，使 混凝土有充分的湿度条件；此外，调整 水泥中的矿物成分，掺入减水剂等化学 外加剂，增加钢筋含量等，对减少干缩 都有一定的作用。 3.2 干缩与裂缝 混凝土的收缩分 为以下三种：塑性阶段由于表面蒸发或 下层的干混凝土吸水产生的收缩称为塑 性收缩。由于强度不高容易产生塑性开 裂；在硬化阶段仍然会蒸发一部分水， 造成干燥收缩，称为干收缩，干收缩一 部分不可恢复，一部分由于吸水膨胀可 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 以恢复；由于水泥水化作用失水产生的 收缩称为自身收缩，这种收缩很小。干 收缩和自身收缩都会造成水泥石体积压 缩。 3.3 产生干缩的原因 当混凝土干 燥时，首先是毛细管内的游离水被蒸发， 然后引起水化硅酸钙表面的水被引至毛 细管内接着蒸发，从而引起水泥石收缩。 但收缩的体积小于失去水的体积，因为 先失去的游离水不产生收缩。混凝土的 收缩会延续很长的时间，但收缩速度会 随着时间的延长而降低，收缩量会随着 空气相对湿度的降低而增加。水胶比、 胶凝材料用量多的混凝土自身收缩大， 混凝土中细粉粒含量多的自身收缩大， 大流动度、自密实混凝土自身收缩大， 掺硅灰或矿渣粉的混凝土自身收缩较大； 但掺加粉煤灰和石灰石粉的混凝土由于 减缓了水化，自身收缩则较小。混凝土 除了干缩外，在碳化时也产生收缩。在 水分存在的条件下，二氧化碳生成碳酸 与氢氧化钙反应生成碳酸钙，这种收缩 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 称为碳化收缩。碳化收缩字表至里，但 速度缓慢。另外，集料中含有的活性氧 化硅与水泥和外加剂中的碱反应而产生 膨胀，以及钢筋锈蚀物体膨胀、温度变 化、风化冻融都会引起开裂。 防止开裂的措施：通常可以根据 裂缝产生的原因及影响开裂的因素，有 针对性的采取一些措施。以减少和防止 裂缝的产生。 在配比设计和选材方面，可以做 到尽量减少水泥和水的用量，减少细粉 颗粒和黏土的含量，增大骨料粒径，增 加骨料用量，掺加粉煤灰和某些外加剂 等，以减少收缩量；在施工中，应采取 减小泌水、降低浇筑温度、加强养护和 表面防护、加强模板支护、防止模板变 形等措施；设计上应充分考虑各种约束 作用而采取合理配筋，合理布设收缩、 膨胀缝的间距，适当地应用膨胀剂和钢 钎维混凝土。 4 针对大体积混凝土产生裂缝原 因分析及解决措施 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 4.1 分析裂缝产生原因 建筑工程 中大体积混凝土结构中，由于截面面积 大，水泥用量多，水泥水化热所释放的 水化热会产生较大的温度变化，由此形 成的温度收缩应力是导致混凝土开裂的 主要原因。由于混凝土内外温差值比较 大形成温度变化梯度，使混凝土内部产 生压应力，表面产生拉应力，表面拉应 力超过混凝土的抗拉能力就会形成混凝 土表面裂缝。贯通裂缝的产生是由于混 凝土在强度发展到一定程度，混凝土逐 渐降温，这个降温差引起的变形加上混 凝土失水引起的体积收缩变形及受到结 构构件的约束应力所引起的拉应力，超 过混凝土抗拉强度时就会产生截面的贯 穿裂缝。 4.2 解决大体积混凝土裂缝产生 的措施 保温养护是大体积砼施工的关 键环节，其目的主要是降低大体积砼浇 筑块体的内外温差值以降低砼块体的自 约束应力，其次是降低大体积砼浇筑块 体的降温速度，充分利用砼的抗拉强度， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 以提高砼块体体承受外约束的抗裂能力， 达到防止或控制温度裂缝的目的，同时