混凝土裂缝的产生和预防.doc

河南质量工程职业学院毕 业 设 计（论 文） 题 目： 混凝土裂缝的产生和预防 系 别： 建筑工程系 专 业： 建筑工程技术 班 级： 10级技术1班 学生姓名： 胡吉珊 指导教师： 李丽莉 完成日期： 2012年10月 河南质量工程职业学院毕业设计（论文）任务书班 级10级工程技术1班学生姓名胡吉珊指导教师李丽莉设计（论文）题目混凝土裂缝的产生和预防主要研究内容混凝土裂缝产生的原因和预防措施主要技术指标或研究目标从混凝土的生产、施工和一切影响混凝土质量方面，来研究混凝土裂缝产生的原因并做出预防和处理措施。基本要求1收集文献资料，做好开题报告准备工作；2加工整理论文相关文献，完成开题报告；3根据文献资料，运用所学知识，撰写论文初稿、修改稿和终稿。要求论文结构严谨，逻辑性强，论述层次清晰，语言准确，文字流畅，对研究问题有独到之处，论文符合毕业论文撰写规范；4准备并完成论文答辩工作；5本论文全部完成后，完成论文的整理、装订工作，圆满完成毕业论文的全过程。主要参考资料及文献1 李东升.混凝土冬季施工M.北京:中国水利水电出版社.2001.2 高强.钢筋混凝土结构裂缝控制指南M.北京:化学工业出版社.2004.3 王铁成.混凝土结构(上)混凝土结构原理M.天津:天津大学出版社.2004.4 戚立荣.混凝土裂缝成因及防治措施J.水利建设与管理.20105程永胜.浅析钢筋混凝土施工中的钢筋质量控制J.工程建设与档案.2004 目录摘 要IABSTRACTII前言11混凝土裂缝的产生21.1混凝土产生裂缝的原因22混凝土应力温度分析22.1混度应力凝土温度分析23混凝土裂缝的预防措施33.1减轻温度应力33.2适时拆模,注重防护33.3适量加筋43.4使用外加剂43.5混凝土的早期养护53.6材料53.7配合比要求63.8施工要求64 混凝土裂缝的处理84.1表面处理84.2填充法84.3灌浆法84.4结构补强法8结束语10参考文献11致 谢12 摘 要混凝土是工程中使用普遍，用量广泛的一种混合材料，再目前的土木建筑工程，以混凝土结构占主导地位。虽然使用率高，但混凝土均匀性差，离散性大，特别容易产生裂缝的特性，是长期困扰着工程技术人员的难题。混凝土的裂缝是建筑工程中存在的普遍问题社会对工程的要求越来越高，质量可靠，经久耐用，外观美观。本文分析了混凝土裂缝产生的原因及温度应力的形成过程，阐述了预防裂缝产生的措施，以期为防止混凝土裂缝提供参考。关键词：混凝土；裂缝；成因；温度应力；预防措施ABSTRACTConcrete is engineering, dosage extensive use common a mixed materials,again the current civil engineering and construction of concrete structure, with dominant. Although utilization rate is high, but concrete uniformity is poor, discreteness, especially easy to crack characteristics, is long plagued the problem of engineering and technical personnel. Concrete cracking is existing in the construction of engineering the general problems of society needs more and more high, quality is reliable and durable, pleasing appearance. This paper analyzes the causes of cracking in concrete and temperature stress, expounds the forming process of the cracks in the prevention measures, to provide reference to prevent concrete crack.Keywords ：concrete; Crack; Causes; Temperature stress; Preventive measures 混凝土裂缝的产生和预防前言混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工与本身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，正是由于这些混凝土建筑和构件通常是带缝工作的，由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性和抗渗能力，影响建筑物的外观、使用寿命。严重将威胁到人的生命。混凝土裂缝的产生原因有很多，有变形产生的裂缝；有外载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。现将施工中混凝土裂缝产生的具体成因和处理措施介绍如下：混凝土裂缝的产生和预防1混凝土裂缝的产生 1.1混凝土产生裂缝的原因混凝土中产生裂缝有多种原因：主要有温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性；以及结构不合理、原材料不合格(如碱骨料反应)、模板变形、基础不均匀沉降等。地基变形时产生建筑裂缝的重要原因，当地基因各种力的牵引作用而发生不均匀时，会影响混凝土结构导致地基变形，产生裂缝。裂缝在多层建筑中可能会向上延伸至二层处，若建筑物地基的承载能力出现突变，沉降裂缝也有可能向建筑物德下方发展，甚至能布满整个建筑物。地基的变形决定了裂缝的大小、形状及方向，由于地基变形的应力相对较大，因此裂缝一般是贯穿性的。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗拉能力时，即会出现裂缝；许多混凝土的内部湿度变化很小或较慢，但表面湿度可能变化较大或剧烈。如养护不周、时干时湿；表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝；混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1/10左右，由于原材料不均匀,水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低、易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中,拉应力主要是由钢筋承担,混凝土只是承受压应力；在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则需依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其他外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。2混凝土应力温度分析2.1混凝土温度应力分析根据温度应力的形成过程可分为以下3个阶段：一是早期，自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束：一般约30 d，这个阶段水泥放出大量的水化热、混凝上弹性模量的急剧变化，由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。二是中期，自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化引起的，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。三是晚期，混凝土完全冷却以后的运转时期，温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前2种的残余应力相叠加。根据温度应力引起的原因可分为2类，一类是自生应力：边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如：桥梁墩身结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力,在中间出现压应力。另一类是约束应力，结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。这二种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用，要根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作，在大多数情况下，需要依靠模型试验或数值计算，混凝土的徐变使温度应力有相当大的松驰，计算温度应力时，必须考虑徐变的影响。3混凝土裂缝的预防措施3.1减轻温度应力为了防止裂缝，减轻温度应力可以从控制温度和改善约束条件方面着手。一、控制温度，措施如下：采用改善骨料级配，用干硬性混凝土、掺混合料、加引气剂或塑化剂等措施，以减少混凝土中的水泥用量；拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却，以降低混凝土的浇筑温度；热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度；施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施。二、改善约束条件，措施如下:合理地分缝、分块;避免基础过大起伏；合理地安排施工工序，避免过大的高差和侧面长期暴露；此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加强养护，防止表面干缩，特别是保证混凝土的质量十分重要，应特别注意避免产生贯穿裂缝，出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的，因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。 3.2适时拆模,注重防护在混凝土的施工中，为了提高模板的周转率，往往要求新浇筑的混凝尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间，以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模，在表面引起很大的拉应力，出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期，由于水化热的散发，表面引起相当大的拉应力，此时表面温度的气温较高，此时拆除模板，表面温度骤降必然引起温度梯度，从而在表面附加一拉应力，与水化热应力叠加，再加上混凝土干缩，表面的拉应力达到很大的数值，就有导致裂缝的危险，但如果在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料，如泡沫海绵等，或者对拆除模板的混凝土进行养护，来降低混凝土的温度，早期拆除模板的混凝土一般一天养护四到六次，混凝土的养护时间应当不少于15天，让混凝土的温度趋于正常温度，能够有效降低混凝土的收缩量防止混凝土裂缝的产生，对于防止混凝土表面产生过大的拉应力，具有显著的效果。 3.3适量加筋加筋对大体积混凝土的温度应力影响很小，因为大体积混凝土的配筋率极低，只是对一般钢筋混凝土有影响。在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下，钢筋的各项性能是稳定的，而与应力状态、时间及温度基本无关。钢筋的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小，在温度变化时两者间只发生很小的内应力。由于钢筋的弹性模量为混凝土弹性模量的7-15倍，当混凝土应力达到抗拉强度而开裂时，钢筋的应力将不超过100-200 kg/cm2。因此，在混凝土中要想利用钢筋来防止细小裂缝的出现很困难。但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多、间距小、宽度与深度较小，而且如果钢筋的直径细而间距密时，对提高混凝土抗裂性的效果较好。例如：在绑扎地下室剪力墙时，剪力墙外部钢筋绑扎时要加麻丝钢筋，在绑扎时要特别注意钢筋绑扎的均匀性，这可以较好的防止混凝土因温度收缩而造成剪力墙出现裂缝。混凝土和钢筋混凝土结构的表面常常会发生细而浅的裂缝，其中大多数属于干缩裂缝。虽然这种裂缝一般都较浅，但其对结构的强度、抗渗性和耐久性仍有一定危害。3.4使用外加剂为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。例如使用减水防裂剂,其主要作用：一、混凝土中存在大量毛细孔道，水蒸发后毛细管中产生毛细管张力，使混凝土干缩变形。增大毛细孔径,可降低毛细管表面张力，但会使混凝土强度降低。这个表面张力理论早在20世纪60年代就已被国际上所确认。二、水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂可使混凝土用水量减少25%。三、水泥用量也是混凝土收缩率的重要因素，掺加减水防裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少15%的水泥用量，其体积用增加骨料用量来补充。四、减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减少沉缩变形。五、提高水泥浆与骨料的粘结力，提高混凝土抗裂性能。六、混凝土在收缩时受到约束产生拉应力，当拉应力大于混凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效提高混凝土抗拉强度，大幅提高混凝土的抗裂性能。七、掺加外加剂可使混凝土密实性好，可有效地提高混凝土的抗碳化性，减少碳化收缩。八、掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当，在有效防止水泥迅速水化放热基础上，避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩增加。九、掺外加剂混凝土和易性好，表面易摸平，形成微膜，减少水分蒸发，减少干燥收缩。许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能,在工程实践中应多进行这方面的试验比单纯地靠改善外部条件，会更加简捷十、在混凝土中掺入膨胀剂，水泥混凝土在硬化过程中产生体积膨胀，这部分膨胀可以部分或全部补偿硬化过程中冷缩和干缩，减少或避免混凝土的开裂。现在膨胀剂有UEA膨胀剂，FH复合膨胀剂，FN-M明矾石膨胀剂；PG硫铝酸盐型膨胀剂等等。其中UEA膨胀剂应用较多，在混凝上中掺入10%一12%，其限制膨胀率0.02%-0.04%,可在钢筋中建立0.2-0.7MPa预压力，从而抵消混凝土在硬化过程中产生的全部或大部分拉应力。3.5混凝土的早期养护混凝土早期养护的主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到如下效果：一、使混凝土免受不利温、湿度变化的侵袭，防止有害的冷缩和干缩；实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。从温度应力观点出发，保温应达到下述要求：1)防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度；2)防止表面裂缝；3)防止混凝土超冷，应该设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度；4)防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。二、使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是相互关联的，混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求。但由于蒸发、浇筑过程等原因常引起水分损失，从而推迟或防碍水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到这种不利的影响。因此，混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视该时期的养护。3.6材料 一、水泥的选择，一般情况下，低热和中热的水泥在施工中应用比较广泛，以确保水泥活性为前提，可适当采用细度较小的水泥，同时减少水泥用量， 从而水泥产生水化热时放量及放热速度下降，坚决杜绝劣质水泥进入施工现场。 二、骨料的选择按施工设计的具体要求，最好选用粒径较大的石子，且要保证其级配优良。以降低水泥用量和水的用量，同时有效避免混凝土收缩、 泌水现象的发生。选用粒径稍大的中粗砂作为细骨料，同时对砂子的含泥 量进行控制，以减少混凝土干缩现象的产生，避免产生过多的水化热，从而有效避免混凝土裂缝的产生。3.7配合比要求 一、混凝土配合比应根据原材料品质、混凝土强度等级、混凝土耐久性以及施工工艺对工作性的要求，通过计算、试配、调整等步骤选定。设计配合比时，水灰比不宜过高，且要适当减少水合水泥的用量。在混凝土搅拌环节，必须保证计量原材料，按照设计要求确定搅拌时间，还要注意对混凝土塌落度的控制，以防止混凝土拌合物在出机时温度过高 二、混凝土最小胶凝材料用量不应低于300kg/m3，其中最低水泥用量不应低于220kg/m3配制防水混凝土时最低水泥用量不宜低于260kg/m3。混凝土最大水胶比不应大于0.45。 三、单独采用粉煤灰作为掺合料时，硅酸盐水泥混凝土中粉煤灰掺量不应超过胶凝材料总量的35%，普通硅酸盐水泥混凝土中粉煤灰掺量不应超过胶凝材料总量的30%。预应力混凝土中粉煤灰掺量不得超过胶凝材料总量的25%。 四、才哦能够矿渣粉作为掺合料时，应采用矿渣粉和粉煤灰复合技术。混凝土中掺合料总量不应超过胶凝材料总量的50%，矿渣粉掺量不得大于掺合料总量的50%。 五、配制的混凝土除满足抗压强度、抗渗等级等常规设计指标歪，还应考虑满足抗裂性指标要求。有条件时，使用温度应力试验机进行抗裂混凝土配合比的优选。3.8施工要求 一、大体积混凝土施工前，宜对施工阶段混凝土浇筑体的温度、温度应力及收缩应力进行计算，确定施工阶段混凝土浇筑体的温升峰值，里表温差及降温速率的控制指标，制定相应的温控的技术措施。一般情况下，温控指标宜不大于下列数值： 混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值为40；混凝土浇筑体的里表温差（不含混凝土收缩的当量温度）为25；混凝土浇筑体的降温速率为2.0/d；混凝土浇筑体表面与大气温差为20。 二、超大体积混凝土施工，应按设计要求留置变形缝，当设计无规定时，宜采用下列方法： 第一、后浇带的设置和施工应符合现行国家有关规范的规定；跳仓法施工：底板分段长度不宜大于40m，侧墙和顶板分段长度不宜大于16m。跳仓间隔施工的时间不宜小于7d，跳仓接缝处按施工缝的要求设置和处理。第二、分层浇筑，把握振捣力度，尽量做到适度、均匀地振捣，禁止任意预留施工缝。混凝土浇筑环节要注意两点：第一，控制浇筑浇筑质量。对混凝土进行浇注时，要振捣到表面泛浆的程度，且要均匀插点，完成浇筑后，将表面抹平、压实。在这一环节，要注意分层浇筑、分层捣实，确保下层初凝前一层的混凝土已紧密结合。第二，注意浇筑时间，高温条件下不要进行混凝土的浇筑。第三、在高温季节浇筑混凝土时，混凝土入模温度应小于30，应避免模板和新浇筑的混凝土直接受阳光照射。混凝土入模前模板和钢筋的温度以及附近的局部气温均不应超过40。混凝土成型后应及时覆盖，并应尽可能避开炎热的白天浇筑混凝土。 第四、在相对湿度较小、风速较大的环境下浇筑混凝土时，应采取适当挡风措施，防止混凝土失水过快，此时应避免浇筑有较大暴露面积的构建，雨期施工时，必须有防雨措施。 第五、混凝土养护期间应注意采取保温措施，防止混凝土表面温度受环境因素影响（如暴晒、气温骤降等）而发生剧烈变化。养护期间混凝土浇筑体的里表温度不宜超过25、混凝土浇筑体表面与大气温差不宜超过20。大体积混凝土施工前应制定严格的养护方案，控制混凝土内外温差满足设计要求。 第六、混凝土的拆模时间需考虑拆模时的混凝土强度外，还应考虑到拆模时的混凝土温度不能过高，以免混凝土接触空气时降温过快而开裂，更不能在此时浇凉水养护。混凝土内部开始降温以前以及混凝土内部温度最高时不得拆模。一般情况下，结构或构件混凝土的里表温差大于25、混凝土表面与大气温差大于20时不宜拆模。大风或气温急剧变化时不宜拆模。在炎热和大风干燥季节，应采取逐段拆模、边拆边盖的拆模工艺。 第七、分层浇筑，把握振捣力度，尽量做到适度、均匀地振捣，禁止任意预留施工缝。混凝土浇筑环节要注意两点：第一，控制浇筑浇筑质量。对混凝土进行浇注时，要振捣到表面泛浆的程度，且要均匀插点，完成浇筑后，将表面抹平、压实。在这一环节，要注意分层浇筑、分层捣实，确保下层初凝前一层的混凝土已紧密结合。第二，注意浇筑时间，高温条件下不要进行混凝土的浇筑。4 混凝土裂缝的处理4.1 表面处理法：包括表面涂抹和表面贴补法 表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补（土工膜或其它防水片）法适用于大面积漏水（蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝）的防渗堵漏。例如：墙面开裂大部分是由于墙体的水泥出现裂缝，或墙体“保温板”的接缝开裂而造成的，或是新旧墙搭接处出现裂缝，或是水电工开槽后线槽与原墙连接处开裂，大部分不是装修的质量问题，而是建筑上无法克服的缺陷。为了追求最好的装饰效果，可以用装修来弥补建筑缺陷：一、如大面积出现裂缝的话，将开裂处墙面基底凿成“U”型状，“U”型槽间距大于20CM以上，并对凿好的基底进行凿毛处理，再挂钢丝网。 二、在将墙面基底处理干净后，先在墙面上贴上一层的确良布、牛皮纸或报纸，利用纤维的张力，来保证乳胶漆漆膜的完整。这种办法比较简单易行，但效果一般。 三、将墙面表面的保温板去掉，或将水泥墙面除去，在保温层外面先安装一层石膏板或“五厘板”，然后在上面做乳胶漆。这种做法可以将不规则的裂纹全部去除，裂缝的地方一般就是板材之间的接缝，比较好处理。但这种办法造价较高、施工难度大。 四、采用带有弹性的装饰材料。目前，有一种，“弹性腻子”可以在一定程度