毕业论文(土木)

1、沈阳大学成人教育学院毕 业 设 计 (论文)题目： 混凝土裂缝成因分析和控制方法 函授站（分部）： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 2012 年 5 月 16 日混凝土裂缝成因分析和控制方法摘要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。许多混凝土结构在建设与使用过程中会出现不同程度、不同形式的裂缝。结合包头市亚东小区9号楼的建筑施工，对混凝土的干缩裂缝，温度裂缝等的成因，影响因素和控制措施进行了探讨并查阅了相关资料，在施工过程中取得了较好的效果。关键词 混凝土裂缝 形成原因 预防控制措施目 录1 对混凝土结构裂缝的认识42工程实践中对混凝土裂

2、缝的控制42.1工程概况42.2施工过程技术措施43混凝土裂缝成因分析63.1混凝土配合比设计引起的裂缝63.2施工材料质量引起的裂缝73.3施工工艺质量引起的裂缝73.4塑性收缩裂缝83.5表面温差收缩裂缝93.6干燥收缩裂缝94 混凝土裂缝的控制94.1混凝土配合比设计引起的裂缝控制94.2施工材料质量引起的裂缝控制104.3施工工艺质量引起的裂缝控制114.4塑性收缩的裂缝控制124.5表面温差收缩的裂缝控制134.6干燥收缩的裂缝控制14结语15参考文献15引 言混凝土结构的裂缝是一个相当普遍的现象，它是材料的一种特性。混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的，由于裂缝的存在和发展通常会使内

3、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、耐久性及抗渗能力，影响建筑物的外观、使用寿命，严重者将会威胁到人们的生命和财产安全。在施工中应尽量采取有效措施控制裂缝产生，使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度，尤其要尽量避免有害裂缝的出现，从而确保工程质量。1 对混凝土结构裂缝的认识 混凝土收缩裂缝产生的机理是：混凝土在结硬过程中，体积会发生变化，水泥石会产生水化热，由于构件内部和表面升温和降温速度不同，混凝土的收缩变形就不同，混凝土的收缩变形受到外界的约束时，就会产生较大的收缩应力，当收缩应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝。混凝土是一种非均质的脆性材料，硬化成型

4、的混凝土构件中由于施工变形等原因存在着许多的微小孔隙和细小裂缝。细小裂缝通常是无害的，但是在承载后，存在温差时，这些细小裂缝就会发展、联通，形成宏观裂缝。宏观裂缝的存在和发展会使钢筋锈蚀，降低构件的承载力、耐久性，从而影响到建筑物的使用寿命。2 工程实践中对混凝土裂缝的控制2.1工程概况包头市亚东小区9号楼工程地下一层、地上十七层，总高52.40m，全现浇钢筋混凝土框剪结构，主楼与主楼、主楼与裙楼共设两条结构后浇带，地下室总长度 73.53m，总宽度 28.94m，地下室板厚 450mm，局部如梁、桩承台、电梯井等达 1500mm， 为大体积混凝土， 混凝土为 C35， 抗渗 P6， 底板混凝

5、土总量为 2400m3， 配主筋 14120，双层双向，其中部用 10 垂直梅花拉结筋，将上下层的板筋拉 结。底板总用钢量 282 吨（不包括增加垂直拉结筋） ，要求混凝土浇筑时以后浇 带为界，分三次浇筑完成，不允许出现有害裂缝，保证底板的整体性及设计强度 和刚度，施工时间 2010 年 5 月中旬，室外温度 25施工。22 施工过程技术措施 2.2.1选材C35大体积混凝土在浇筑施工时，由于水泥的水化作用，将产生大量的水化热，引起混凝土温度上升和体积膨胀，如果未能较好地控制内外温差 （应小于 25） ，极易产生贯穿裂缝，破坏结构的整体性。考虑到地下室底板在 早期承受的荷载较小，在保证基础有足

6、够的强度满足施工阶段的前提下，为降低该混凝土的水化热，决定使用 60 天龄期作为验收依据。 水泥选用普通 425#水泥，外加剂采用 NF 高效减水剂，减水率 16.5%， 缓凝时间 810h。粗骨料级配为 525mm 的连续级配，含泥量小于 1%。细骨料细度模数要大、采用中砂，细骨含泥量低于 2%。为了防止混凝土的初始裂缝， 我们还添加了微膨胀剂 UEA。 另外，为了减少水泥用量，降低水化热并提高和易性，我们把部分水泥用粉煤灰代替，因为粉煤灰中含有大量的硅、铝氧化物，这些硅、铝氧化物能够与水 泥的水化产物进行二次反应，是其活性的来源，可以取代部分水泥，从而减少水泥用量，降低混凝土的热胀；由于粉

7、煤灰颗粒较细，能够参加二次反应的界面相应增加，在混凝土中分散更加均匀；同时，粉煤灰的火山灰反应进一步改善了混凝土内部的孔隙结构，使混凝土中总的孔隙率降低，孔结构进一步细化，分布更加合理，使硬化后的混凝土更加致密，相应收缩值也减少。2.2.2配合比425#普通水泥：水：砂子：石子：NF 高效减水剂：粉煤灰=290： 170：732：1100：7.16：108。 2.2.3 温度计算结果· 混凝土内最高温度：根据公式 Tc=W.C.Q / C× 0.83+FA / 50 4 =(290×0.97×335) / （0.97×2400）×0.

8、83+108 /50=35.76· 出罐温度：T1=Tc-0.16（Tc-Td）=27 · 浇筑温度：Tj=Tc+（Tg-Tc） （A1+A2+A3）=36.8 ·砼实际最高温度：Tmax=T1+Tj=35.76+36.8=72.56 由此可见混凝土表面温度与内部最高温度经计算超过 25，故表面采用麻 袋浇水覆盖保温，保湿养护，此举能使混凝土表面与混凝土内部温差在 25以 内以及混凝土表面温度与环境温度差也维持在 25以内。 2.2.4 施工组织按照组织设计共设置了二座搅拌站“统一管理，同种原材料，统一配和比，连续生产”的原则。根据施工方案，混凝土浇筑时由南向北推

9、进，遵循“同时浇捣，循序渐进”的成熟工艺进行混凝土浇捣。混凝土表面用平板振动器来回振动两次，并把混凝土表面的水吸干，采用“三压三平”进行 表面处理。特别注意卸料口，底部转角点等易漏振的地方，加强专人监督，严格操作要求（即插入深度，间距及振动时间） ，保证混凝土振捣密实。 2.2.5温度监测加强混凝土内外温度测试是保证大体积混凝土质量的重要手段。 根据温度变化的情况及时采用相应保温， 保湿等技术措施， 避免由于温差大， 而产生对结构有害的裂缝。本工程布置 10 个测温点，采用传统测温测试方式， 坚持 24h 连续测温，待砼终凝后每 2h 测一次，8d 后测 4h 测一次，并由专人负责记录，整理全

10、部测温资料。经测试 10 天，表面最高温度 68.50，表面最低温度 38.30，高低平均温差 30.20，混凝土中心最高温度 87.30，最低温度 58.70，平均温差 28.50。混凝土内外温差平均在 19.60，满足小于 25的要求。2.2.6试块强度按规定做 12 组抗压试块 12 组均超过 C35，最大值 40.2MPa， 抗渗试块做 4 组，均达到抗渗 P6 要求，最大值为 0.65MPa 抗渗值，该工程由于 采取的技术措施和管理措施得当，底板无出现裂缝，取得较好效果。3混凝土裂缝成因分析3.1混凝土配合比设计引起的裂缝·设计中水泥等级或品种选用不当。·配合比中

11、水灰比(水胶比)过大。·单方水泥用量越大、用水量越高，表现为水泥浆体积越大、坍落度越大，收缩越大。 ·配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差，导致混凝土离淅、泌水、保水性不良，增加收缩值。 ·配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。3.2施工材料质量引起的裂缝3.2.1粗细集料含泥量过大，造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配，容易造成混凝土收缩的增大，诱导裂缝的产生。 3.2.2骨料粒径越细、针片含量越大，混凝土单方用灰量、用水量增多，收缩量增大。 3.2.3混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当，严重增加混凝土收缩。 3.2.

12、4水泥品种原因，矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰及矾土水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大。 3.2.5水泥等级及混凝土强度等级原因：水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高，混凝土脆性越大、越易开裂。3.3施工工艺质量引起的裂缝3.3.1现场浇捣混凝土时，振捣或插入不当，漏振、过振或振捣棒抽撤过快，均会影响混凝土的密实性和均匀性，导致裂缝的产生；3.3.2高空浇注混凝土，风速过大、烈日暴晒，混凝土收缩值大；3.3.3对大体积混凝土工程，缺少两次抹面，易产生表面收缩裂缝；3.3.4大体积混凝土浇注，对水化热计算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位，

13、引起混凝土内部温度过高或内外温差过大，混凝土产生温度裂缝；3.3.5现场养护措施不到位，混凝土早期脱水，引起收缩裂缝；3.3.6现场模板拆除不当，引起拆模裂缝或拆模过早。3.3.7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；3.3.8混凝土不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，导致钢筋锈蚀或成为其它荷载裂缝的起源点。混凝土浇筑过快，或混凝土流动性较低，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。混凝土初期养护时急剧干燥等等，会使得在混凝土表面上出现不规则的收缩裂缝。混凝

14、土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，引起混凝土塌落度过低，浇筑后在混凝土体积上形成不规则的收缩裂缝；3.3.9混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不好，易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝；3.3.10用泵送混凝土施工时，为保证混凝土的流动性，水和水泥用量增加；或因其它原因加大了水灰比，均会导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，使得混凝土体积上出现不规则裂缝。3.3.11在混凝土施工中，因模板刚度不足、支撑间距过大、过早拆模等因素，导致混凝土受力不均匀而出现裂缝。3.4塑性收缩裂缝塑性收缩是混凝土在初凝前的塑性阶段失水形成的。一种情况是新浇筑的混凝土表面泌水，在室外会很快地蒸发；另一种情况是由于新拌

15、混凝土颗粒之间的空间充满了水，浇筑后的混凝土表面受风吹、日晒，外部的高温度和低湿度等因素的影响，随着混凝土表面水分的蒸发，内部水分逐渐向外部迁移，造成混凝土在塑性阶段的体积收缩。塑性收缩一般可达新浇混凝土体积的1左右，大流动性混凝土有时可达2。在浇筑大面积平板（如楼层板、基础底板、顶板等）时，由于风吹日晒，内部水分迁移速度小于上表面水分蒸发的速度，混凝土表面的收缩应力远大于混凝土的抗拉强度，就会产生大量不规则微细裂缝。如不及时抹压和覆盖，此类裂缝会迅速向内部延伸，严重时会造成贯通裂缝。3.5表面温差收缩裂缝 大体积混凝土由于水泥水化热导致混凝土内部温度较高，当混凝土的表面温度与气温相差过大时，

16、会发生温差收缩裂缝。在混凝土浇筑初期（35天），如果混凝土表面温度与环境差10，则由于温差收缩产生的拉应力将大于混凝土的抗拉强度，即有可能出现温差裂缝。由于空气是温度的不良导体，空气与混凝土表面的热交换不是靠传导而主要是靠对流，热交换比较和缓。经验表明，在无风的外部环境中，混凝土表面温度与气温之差大于25时，就会产生肉眼可见的温差裂缝。3.6干燥收缩裂缝混凝土硬化后，侧部的游离水会由表及里逐渐蒸发，导致混凝土由表及里逐渐产生干燥收缩裂缝。在约束条件下，收缩变形导致的收缩应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土就会出现由表及里的干燥收缩裂缝。混凝土的干燥收缩是从施工阶段撤除养护时开始的，早期的收缩裂缝

17、比较细微，往往不为人们所注意。随着时间的推移，混凝土的蒸发量和干燥收缩量逐渐增大，裂缝也逐渐明显起来。4 混凝土裂缝的控制4.1混凝土配合比设计引起的裂缝控制4.1.1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。 4.1.2选用级配优良的砂、石原材料，含泥量应符合规范要求。 4.1.3积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份，可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。 4.1.4正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充发考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应

18、通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。 4.1.5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。4. 2施工材料质量引起的裂缝控制4.2.1首先应选用水化热较低的水泥，尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等，严禁使用安定性、强度不合格的水泥；4.2.2减少水泥用量，将水泥用量尽量控制在450kg/m³以下；4.2.3降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下；4.2.4改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量，降低水化热

19、；粗骨料宜用表面粗糙、质地坚硬、级配良好、空隙率小、无碱性反应、有害物质及粘土含量不超过规定的石料。砂宜选用粗砂或中砂，含泥量小于等于3；石子为0.53.2mm粒径的碎石或卵石均可。4.2.5选用良好级配的骨料，严格控制粗细骨料的含泥量，细骨料宜用干净的中砂或中粗砂，最好用中粗砂，粗骨料宜用粒径较大、表面粗糙、质地坚硬的石料，空隙率小，无碱性反应，严禁混入煅烧过的白云石或石灰石，有害物质及粘土含量不超过规定。4.2.6采用线胀系数小的骨料，混凝土由水泥浆和骨料组成，其线胀系数为水泥浆和骨料线胀系数的加权平均值。由于水泥浆的线胀系数和权值一定，因而减小混凝土的线胀系数就必须采用线胀系数小的骨料。

20、4.2.7改善混凝土的搅拌加工工艺，在传统的“三冷技术”的基础上采用“二次风冷”新工艺，降低混凝土的浇筑温度；改善搅拌工艺。4.2.8采用二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺,可以有效地防止水分聚集在水泥砂浆和石子的界面上,使硬化后界面过渡层结构致密、粘结力增大,从而提高混凝土强度10或节约水泥5,并进一步减少水化热和裂缝。改善混凝土的搅拌加工工艺,在传统的三冷技术的基础上采用二次风冷新工艺,降低混凝土的浇筑温度。4.2.9在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间；4.2.10大体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关，混

21、凝土结构尺寸越大，温度应力越大，因此要合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束。4.3施工工艺质量引起的裂缝4.3.1对于施工工艺产生的裂缝可采取以下措施预防：·设计合理的混凝土配合比。配合比设计采用低水灰比、低用水量，以减少水泥用量，禁止任意增加水泥用量。4.3.2正确按设计配合比施工。按施工配合比施工，首先要及时测定砂、石含水率，将设计配合比换算为施工配合比。其次，要用重量比，不要用体积比，最后，要及时检查原材料是否与设计用原材料相符，这要求供方提供两份同样材料，一份提供给实验室，一份给工地，工地收料人员应按样本收料，如来料与样本不符，应马上向上级汇报，及时更改配合

22、比(材料不合格不收料除外)。4.3.3加强原材料管理，混凝土材料的变异将影响混凝土强度。因此收料人员应严把质量关，不允许不合格品进场，另外与原材料不符及时汇报，采取相应措施，以保证混凝土质量。4.3.4合理安排施工顺序。当相邻建（构）筑物间距较近时，一般应先施工较深的基础，以防基坑开挖破坏已建基础的地基础。当建（构）筑物各部分荷载相差较大时，一般应施工重、高部分，后施工轻、低部分。4.3.5钢筋的配置应严格按施工图施工，尤应重视以下各点：钢筋品种、规格、数量的改变、代用，必须考虑对构件抗裂性能的影响。钢筋的位置要正确，保护层过大或过小都可能导致混凝土开裂，钢筋间距过大，易引起钢筋之间的混凝土开

23、裂。4.3.6钢筋混凝土结构裂缝的预防,在模板工程中应注意以下各点:模板构造要合理,以防止模板各杆件间的变形不同而导致混凝土裂缝。模板和支架要有足够的强度和刚度,防止施工荷载(特别是动荷载)作用下,模板变形过大造成开裂。掌握拆模时机,拆模时间不能过早, 且要注意拆模的先后次序,应保证早龄期混凝土不损坏或开裂。 拆模时间也不能太晚,尽可能不要错过混凝土水化热峰值,即不要错过最佳养护介入时机。另外，注意施工顺序，如先高层后低层，先主体后裙房。4.3.7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：·防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝。&#

24、183;防止混凝土超冷，应该尽量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。·防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。4.4塑性收缩的裂缝控制4.4.1应严格按配合比进行计量投料，控制搅拌时间及水灰比，并根据现场砂含水量变化及原砂中含有5以上的砾石筛选调整施工配合比，保持混凝土强度及坍落度一致，防止因水及水泥用量过多，而增加了混凝土中多余的水分及空气，从而产生较大的内应力，导致产生收缩裂缝。 4.4.2混凝土中骨料的用量占体积的70%左右，必须注意粗骨料的质量，石子宜用15-20进行合理级配，含泥量1%；砂子应用中、粗砂，含泥量3%，砂率控制在40%左右，坍落度控制

25、在1420；水泥应选用非早强度型、水化热低、质量稳定的普通硅酸盐水泥，减少混凝土自身收缩。 4.4.3混凝土楼板浇注时应专人看管，控制浇筑厚度及作业程序，楼板应一次浇筑完毕，还应进行护筋、护模，保证钢筋无位移、变形，模板不走迹，支撑牢固，不跑浆。 4.4.4钢筋制作及绑扎和接头位置及处理均应符合设计及规范要求，保护层采用统一垫块，铺设准确、牢固，保证保护层厚度符合规范要求。模板中线管铺设密集处的上部及下部铺放一层18号钢丝网，宽度每边应大于管区100为宜。 4.4.5现浇混凝土楼板必须采用平板振捣器振捣，水平垂直方向各一遍，每次振捣相互重叠1/3的振捣宽度，不留施工缝。 4.4.6在初凝后，终

26、凝前应用木抹子赶平压实及用铁抹子赶压三遍，减少收缩裂缝的出现。 4.4.7混凝土浇筑完毕12h内，及时进行合理养护，保证规定的养护时间，一般情况下不少于7d，对掺有外加剂或抗渗混凝土养护不少于14d，提高混凝土自身拉伸应变能力，防止干缩变形出现裂缝。 4.4.8发展纤维混凝土，在普通混凝土中掺入少量的抗裂合成纤维（819长）掺量0.61.8kg/m3，可以控制混凝土的早期裂缝4.5表面温差收缩的裂缝控制4.5.1对于大体积混凝土或可能发生表面与环境温差较大的混凝土工程应采取内部测温的方法，关注混凝土表面温度与环境气温的温差。当温差太大时，应采取覆盖保温的方法，以免出现温差裂缝。 4.5.2混凝

27、土温度和温度变化对混凝土裂缝是极其敏感的。当混凝土从零应力温度降低到混凝土开裂温度时，混凝土拉应力超过了此时的混凝土极限拉应力。因此，通过应降低混凝土内水化热温度和混凝土初始温度，减少和避免裂缝风险。 4.5.3人工控制混凝土温度的措施对早期因热原因引起的裂缝作用不明显。比如表面保温材料保护可以减少内外温差，但不可避免地招致混凝土体内温度很高，从受约束而导致贯穿裂缝的角度看，是一个潜在恶化裂缝的条件。因为体内热量迟早是要散发掉的。另外人工控制混凝土温度还需注意的问题是防止过速冷却和超冷，过速冷却不仅会使混凝土温度梯度过大，而且早期的过速超冷会影响水泥胶体体系的水化程度和早期强度，更易产生早期热裂缝。超冷会使混凝土温差过大，引起温差裂缝浇筑时间尽量安排在夜间，最大限度降低混凝土的初凝温度。白天施工时要求在沙、石堆场搭设简易遮阳装置，或用湿麻袋覆盖，必要时向骨料喷冷水。混凝土泵送时，可在水平及垂直泵管上加盖草袋并喷冷水。4.6干燥收缩的裂缝控制4.6.1合理选择水泥品种。一般来说，水泥的需水量越大，混凝土的干燥收缩越大，不同水泥混凝土的干燥收缩按其大小顺序排列为：矿渣硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中低热水泥和粉煤灰水泥。所以，从减少收缩的角