【毕业设计】混凝土结构裂缝的成因及防治措施

中央广播电视大学毕业论文题目_混凝土结构裂缝的成因及防治措施专业_土木工程_年级_13秋_学号_学生姓名_指导教师_论文完成日期2015年10月南京广播电视大学毕业设计（论文，作业）课题审批表教学单位盖章专业13秋土木工程学生类别开放（本）科课题名称混凝土结构裂缝的成因及防治措施填报时间2015年月日课题内容简介混凝土裂缝指的就是混凝土浇筑过程中，混凝土结构由于内外因素配比、天气等的作用，凝固后出现裂缝的现象。混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题。1混凝土裂缝产生的原因11、设计的原因12、材料的原因13、混凝土配合比设计原因14、现场操作方面2混凝土裂缝的防治措施21合理设计适当地加强构造配筋，确定裂缝的控制宽度处理好构件中抗与放的关系22优选原材料选择合适的混凝土强度等级及水泥品种减少水泥的用量用优良的砂、石原材料23改进配合比采用适合的水灰比利用混凝土的后期强度，降低水泥用量及时调整施工配合比24提高施工质量浇捣工作混凝土养护混凝土的降温和保温工作3。总结对于混凝土裂缝的控制是一个综合性的问题，需要经过设计、施工及使用方等多方面的配合，根据混凝土裂缝产生的原因有针对性的选择对应的解决方案，施工时严格控制施工质量，基本上就能有效的控制混凝土裂缝的产生。指导教师姓名欧小平参加学生姓名周婧指导教师意见混凝土裂缝的控制是施工中常见的问题，本选题符合专业要求，及工程实际，同意此选题，结合工程实例进行写作。签名欧小平市校审核意见审核部门盖章年月日混凝土结构裂缝的成因及防治措施（南京电大江宁分校土木工程专业周婧1332101250392）【内容摘要】混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。文章根据混凝土裂缝的定义、混凝土结构裂缝的种类，主要从设计的原因、材料的、混凝土配合比设计的原因、现场操作方面的原因等进行探讨，分析混凝土结构裂缝产生原因。根据研究和工程实际，从合理设计、优选原材料、改进配合比、提高施工质量等方面，提出混凝土裂缝的合理防治措施及治理方法。另外通过工程实例分析混凝土裂缝产生的原因，从而得出混凝土裂缝的控制是一个综合性的问题，需要经过设计、监理、施工及使用方等多方面的配合，根据混凝土裂缝产生的原因有针对性的选择对应的解决方案，施工时严格控制施工质量，基本上就能有效的控制混凝土裂缝的产生，从而确保整个工程质量的安全、稳定。【关键词】混凝土裂缝成因措施目录1混凝土裂缝产生的原因111设计的原因112材料的原因113混凝土配合比设计的原因214现场操作方面原因22混凝土裂缝的防治措施321合理设计322优选原材料323改进配合比324提高施工质量33工程概况431工程概况433裂缝的处理74总结7近年来，我国基础建设得到迅猛发展，各地兴建了大量的混凝土建筑。在建筑物的建造和使用过程中，有关因出现裂缝而影响工程质量甚至导致结构垮塌的报道屡见不鲜。混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”，经常困扰着工程技术人员。其实，如果采取一定的设计和施工措施，很多裂缝是可以克服和控制的。实际上，混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因，比如温度和湿度的变化，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）等。混凝土结构裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分为外荷载引起裂缝、温度裂缝、收缩裂缝、塑性裂缝等。1混凝土裂缝产生的原因11设计的原因在设计阶段，由于设计存留的隐患造成混凝土结构产生裂缝。1）设计中对结构构件截面突变或是洞口引起应力集中，若相应的构造措施处理不当，必然引起完工后构件产生裂缝；2）设计时对构件施加预应力不当。12材料的原因1水泥的影响水泥的安定性、强度和含碱量的高低等会导致混凝土的裂缝产生。定性不合格，水泥中游离的氧化钙含量超标，造成混凝土抗拉强度的下降。水泥的强度不够，水泥受潮或超期，使混凝土强度达不到设计值，从而导致混凝土开裂。水泥含碱量较高（如超过06），同时使用含碱活性的骨料，在混凝土拌和中产生碱离子，造成混凝土酥松、膨胀开裂。2砂、石骨料的影响砂石的粒径、级配、杂质含量。砂石粒径太小、级配不良、空隙率大，将导致水泥和拌和水用量加大，影响混凝土的强度，使混凝土收缩加大。砂石中云母的含量较高，将削弱水泥与骨料的粘结力，降低混凝土强度。砂石中含泥量高，造成水泥和拌和水用量加大，降低了混凝土强度和抗冻性、抗渗性。3外加剂、掺和料的影响首先，混凝土外加剂、掺和料选择不当或掺量不当，会严重增加混凝土收缩。其次，外加剂、掺和料的氯化物等杂质含量较高，可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入的氧气和水分发生锈蚀反应。13混凝土配合比设计的原因配合比设计不当直接影响砼的抗拉强度，是造成砼开裂不可忽视的原因。配合比不当指水泥用量过大，水灰比大，含砂率不适当，骨料种类不佳，选用外加剂不当等，这几个因素是互相关联的。有关试验资料显示用水量不变时，水泥用量每增加10，混凝土收缩增加5；水泥用量不变时，用水量每增加10，混凝土强度降低20，混凝土与钢筋的粘结力降低1014现场操作方面原因1）施工现场，骨料一般露天堆放，夏季高温时，运达工地的水泥、砂、石常是滚烫的，搅拌后有时还要经长距离运输才能到达浇筑点，这样浇筑的混凝土构件常因内外温差过大而在凝结硬化早期出现温度裂缝。再者，在高空浇注混凝土，风速过大、烈日暴晒，混凝土收缩值增大，可导致裂缝的产生。或运输时漏浆改变了浆骨比、运距较远而受烈日照射或雨淋改变了水灰比。2）施工质量的影响混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。混凝土保护层过厚，或乱踩已绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，导致构件的有效高度减小，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。混凝土浇筑过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，容易在浇筑数小时后发生裂缝，既塑性收缩裂缝。度控制设计不合理，浇筑温度过高，通水冷却不及时，对水化热计算不准，新浇混凝土气温骤降又无保温措施或保温效果太差，引起混凝土内部温度过高或内外温差过大，从而产生温度裂缝。凝土初期养护时急剧干燥，使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝。2混凝土裂缝的防治措施根据大量研究和工程实际，从合理设计、优选原材料、改进配合比、提高施工质量等方面，可以预防混凝土裂缝的产生。21合理设计适当地加强构造配筋，合理地选用钢筋直径和间距。选用直径细而间距密的配筋方案，能较好的提高混凝土的抗裂性。确定裂缝的控制宽度。确定各种混凝土的允许裂缝宽度后，根据其裂缝宽度要求进行设计，也是控制混凝土裂缝的有效措施之一。在建筑设计中应处理好构件中抗与放的关系。所谓抗就是处于约束状态下的结构，没有足够的变形余地时，为防止裂缝所采取的有力措施，而所谓放就是结构完全处于自由变形无约束状态下，有足够变形余地时所采取的措施。设计人员应灵活地运用抗一放结合、或以抗为主、或以放为主的设计原则。来选择结构方案和使用的材料。22优选原材料根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级，尽量避免采用早强高的水泥。减少水泥的用量，将水泥用量尽量控制在450KG/M3以下，以减少水化热量。用级配优良的砂、石原材料，含泥量应符合规范要求。23改进配合比应采用低水灰比、低用水量，以减少水泥用量。利用混凝土的后期强度，降低水泥用量。配合比设计人员应深入施工现场，依据施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面等情况，合理选择好混凝土的设计坍落度，针对现场的砂、石原材料质量情况及时调整施工配合比，协助现场搞好构件的养护工作。24提高施工质量浇捣工作浇捣时，振捣捧要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。混凝土养护在混凝土裂缝的防治工作中，对现浇混凝土的早期养护工作尤为重要。以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。主要是控制好构件的湿润养护，对于大体积混凝土，有条件时宜采用蓄水或流水养护。养护时间为1428天。混凝土的降温和保温工作对于厚大体积混凝土，施工时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施（埋设散热孔、通水排热等），避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣成型后，应采取必要的蓄水保温措施，表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护，以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。避免在雨中或大风中浇灌混凝土。地下结构混凝土，尽早回填土，对减少裂缝有利。夏季应注意混凝土的浇捣温度，采用低温模、低温养护，必要时经试验可采用冰块，以降低混凝土原材料的温度。3工程概况现就南京龙眠大道西侧，月华路南侧，科创园生命科学城B区一期13楼（含地下车库）工程项目为例，述说实际工程中如何防止混凝土裂缝的发生。31工程概况本工程建筑面积483362M屋顶为平屋顶，各建筑砌筑砂浆地下一层采用M75混合砂浆砌筑，一层及以均采用M5混合砂浆砌筑，砌筑砖蒸压加气块。冷热桥部位采用保温砖，各建筑楼板、楼梯、圈梁及构造柱等现浇混凝土构件，混凝土设计强度等级均为C30，基础为筏板基础，基础顶部设有钢筋混凝土基础圈梁。工程概况见表1工程建设概况一览表。上述工程竣工后业主入住一段时间，逐渐发现部分楼板、局部过梁、梯梁开裂，其中楼板裂缝宽度大多在01MM03MM，长度不等，主要表现于楼板角45斜裂缝，楼板中部平行裂缝（平行于长短边）和穿线管处裂缝。经权威部门检测，本工程实例所产生的裂缝属于非受力裂缝，即非荷载作用引起的裂缝，裂缝虽然不影响结构安全，但影响结构的耐久性和正常使用，必须进行封闭处理。对于该工程发生的现浇楼板裂缝，根据检测调查结果，首先采用排除法分析各种原因。1排除地震力作用，因为从工程建造到使用整个过程未发生过地震。2排除荷载作用，因为许多发生裂缝的空置房间在竣工验收时未产生裂缝，在大半年后才陆续出现上述裂缝，房间空置期间未有堆积荷载，只有结构自重。3排除设计承载力不足，因为经复核设计图符合国家现行设计规范要求。4排除地基不均匀沉降影响，因为通过现场观察，建筑物与排水明沟处未出现由沉降产生的开裂现象，墙体未出现斜裂缝，通过沉降观测，到目前建筑物未发现不均匀沉降。5排除材料不合格因素，因为所采用的材料均有合格证，且材料经过测试合格。经过深入调查及分析，专家、建设、监理、施工、材料各方认为混凝土收缩及温度应力的辅助作用是引起现浇楼板出现上述典型裂缝的主要原因。表1工程建设概况一览表工程名称科创园生命科学城B区一期13楼（含地下车库）工程地址南京龙眠大道西侧，月华路南侧建设单位南京江宁大学科教创新园有限公司设计单位南京中艺建筑设有限公司监理单位南京新华泰建设工程项目管理有限公司施工单位南京凯盛建设集团有限公司总建筑面积483362M结构层数地下1层,地上13楼4F7F结构类型13楼框架结构，地下室框架结构抗震设防7,13楼框架抗震等级为三级质量标准符合国家验收规范工期要求630（日历天）主要有浇筑初期（终凝前）的凝缩变形；混凝土硬化过程中的干缩变形；混凝土在恒温绝湿条件下，由凝胶材料的水化作用引起自生收缩变形；温度下降引起的冷缩变形以及因碳化引起的碳化收缩变形五种。在正常条件下以干缩为主。收缩量随时间增长而不断加大，收缩速率随混凝土龄期的增长而急剧减小。大部分收缩变形一年内完成，90天的收缩为全部收缩量的4080（以20年的收缩为准）。影响混凝土收缩的因素主要有水泥品种、骨料品种和含量、混凝土配合比、外加剂种类及掺量、介质温度和相对湿度、养护条件等。混凝土的相对收缩量主要取决于水泥品种、用量和水灰比，绝对收缩量除与这些因素有关外还与构件施工时最大连续边长相关。不论混凝土的绝对收缩量有多大，只要混凝土板能自由收缩，板内是不会产生拉应力的。但是，实际钢筋混凝土楼板总是受到其支承结构的约束，从而在板内产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，就会产生裂缝。本工程产生裂缝主要有以下几个因素1配合比设计的原因本工程采用425水泥配制C30混凝土，且甲乙方人员片面地认为水泥标号越高、水泥用量越多越保险，致使水泥用量超过350KGM3，水灰比达到063另外，配制混凝土所用骨料级配不良，含泥量较高，而且级配不连续，部分小粒径石子用细砂代替。众所周知，混凝土的干缩变形是由于干燥失水，毛细管内孔隙增大，致使毛细管表面张力增大，从而导致混凝土外观体积的缩小。如果混凝土内部水灰比增大、水泥用量增多、砂率增大、水泥标号升高，都将大大加大混凝土集料的比表面积，增加其吸附水分的能力，所吸附的水分大大超过了水泥水化所需的水分，造成混凝土内毛细管孔隙也大大增多，从而使得混凝土的体积收缩大大增加。可见这是造成该工程混凝土收缩变形较大的根本原因。1现场操作的原因混凝土在振捣过程中，或在一定荷载作用下，板底支撑变形过大，则使楼板混凝土终凝前产生塑性裂缝。这些缝在拆模后会出现干缩，随着温度变化影响逐渐变大，当混凝土分层浇筑时，振捣上一层混凝土时，并未应插入下一层中50MM左右，以消除两层之间的接缝，同时振捣上层混凝土也没有在下层混凝土的初凝之前进行。并且采用泵送混凝土具有较大的黏聚性和流动性，使现浇板的塑性开裂比现场自拌更加严重。在浇捣中模板的松动，振捣的不密实，漏振，过振都将会影响钢筋的走向或构件的形状有关塑性沉降开裂。另外该工程楼板混凝土浇筑在79月间，环境气温相对较高，最高气温达35OC左右，浇筑后浇水养护不足3天，养护期过后在高温和日照以及风等作用下，楼板表面失水较快，增加了混凝土早期收缩。由于混凝土早期抗拉强度较低，楼板在周边约束下，极易产生细微裂缝。同时，楼板浇筑后四个月内气温下降较大以及采用高标号水泥，造成较大的降温差，从而进一步增大了混凝土的收缩。这些早期塑性裂缝在混凝土硬化后期收缩。徐变、气温变化影响下逐渐开展而形成较大裂缝，甚至贯穿楼板。2检测中发现，一层楼板（有地下室）裂缝往往比上部各层严重，且裂缝形态很不规律，分析发现原因是一层楼板的底模支撑点地基夯实不够、不均匀，致使各模板之间相互变形过大而使楼板产生不规则裂缝。通过以上的原因分析，认为本工程现浇楼板中的裂缝主要是由于混凝土的收缩而引起的，因此对混凝土的收缩特性应特别重视。为更有效的减小混凝土收缩，防止裂缝发生，建议从材料、施工、设计三个方面着手控制，采取适当措施。33裂缝的处理由于收缩裂缝属早期发展型，受环境影响继续发展的可能性不大。对裂缝的开展观察1个多月后，板面裂缝不再发展，裂缝趋于稳定。本工程裂缝大致分为四类1宽度03MM的非贯穿裂缝，对结构承载力及持久强度无有害影响，可不作处理；2宽度03MM的非贯穿裂缝会引起钢筋锈蚀，影响结构持久承载力，采用表面防水聚酯砂浆封闭法处理；3不成片、分散的贯穿性裂缝会引起钢筋锈蚀，影响使用功能，采用改性环氧树脂灌浆法处理；4对贯通裂缝已成片的两板块，凿除混凝土并重新浇筑。4总结综上所述，对于混凝土裂缝的控制是一个综合性的问题，需要经过设计、监理、施工及使用方等多方面的配合，根据混凝土裂缝产生的原因有针对性的选择对应的解决方案，施工时严格控制施工质量，基本上就能有效的控制混凝土裂缝的产生。参考文献1富文权。混凝土工程裂缝分析与控制M中国铁道出版社，20022段峥。现浇大体积混凝土裂缝的成因与防治J混凝土，2003，53王贵明。混凝土裂缝的成因及其预防措施J建材技术与应用，2004，34郑锦聪浅谈混凝土裂缝产生的原因与预