关于建筑工程施工技术论文

对混凝土裂缝的研究一、混凝土裂缝的类型及成因导致混凝土裂缝的原因是多方面的,一般而言,可分为混凝土自身原因和外部原因两大类。在此,我们就按此分类谈谈常见裂缝的成因。（一）混凝土因自身特性产生裂缝1.收缩裂缝收缩裂缝顾名思义其产生原因就是混凝土硬化后水份蒸发体积收缩。从理论上讲，当混凝土在无任何约束而处在自由收缩时，不会产生裂缝，而实际工程中，混凝土总是受到多种约束的，如两端的约束、内部配制钢筋的约束等。由于混凝土收缩过程中受到约束，因而内部产生拉应力，当拉应力不小于混凝土的抗拉强度时，就会产生收缩裂缝。一般来讲，混凝土受到的约束越大，其产生的收缩裂缝越多或越宽。由于混凝土体积收缩是由于水份蒸发、干燥导致的，因而收缩裂缝也一般称为干缩裂缝。由于混凝土中的水份蒸发一般状况下重要在混凝土浇捣后的硬化过程中和硬化初期一种月左右时间内完毕的，尤其在硬化过程中水份蒸发速率相对较大；因而，对应地收缩裂缝出现的时间一般在混凝土浇捣后的硬化过程中和硬化初期一种月左右的时间内，一般状况下，混凝土拆模时收缩裂缝就已基本形成，有时只是由于裂缝太细、太窄不易被发现，之后伴随混凝土水份的深入蒸发，其收缩裂缝逐渐变粗，或者由于产生渗漏等状况，才被发现。一般状况下，几种月后来，混凝土体内多出水份蒸发已基本完毕，混凝土内湿度与环境湿度基本趋于一致，因而收缩裂缝的宽度发展也趋于停止，处在相对稳定状况。当然，之后还将伴随环境湿度和温度的变化而略有变化，当环境湿度变大时，混凝土将吸取空气中的水份，而收缩裂缝变窄些，反之当环境湿度变小时，混凝土收缩裂缝将变宽些。此外，还伴随环境温度变化，混凝土也将产生热胀冷缩现象，因而收缩裂缝也会伴随环境温度的升高而变窄些，反之，伴随环境温度的减少而变宽些。这种变化可分为：初期体积变化、硬化过程的体积变化、硬化后的体积变化。假如混凝土的体积变化受到束约,且混凝土自身抵御这种变形的抗拉性能过低时,就会产生开裂。可以说,混凝土自身收缩是其固有的物理特性,而由此类原因产生的收缩裂缝,占常见裂缝的绝大多数。(1)干燥收缩由于水泥混凝土的脱水干燥,其长度或体积会有所减少,称干燥收缩。混凝土的干燥收缩重要是由于水泥石的干缩引起的;水泥石的收缩比混凝土大,约为一般混凝土的1d的龄期为基准,相对湿度70%左右的环境下,最终的收缩变形为左右。影响其干缩变形的重要原因可分为内外两方面原因:内因波及单方水泥用量、用水量、水灰比、骨料(品种和单方用量)以及构件大小(厚度);外因则波及环境相对湿度、干燥时间等。(2)水化收缩水泥和水反应后生成物体积,会比反应前水泥和水的体积减小;水化反应的同步,绝对体积也会减少,即产生水化收缩。(3)混凝土自身收缩所谓自身收缩,是指在外部无水分供应时,水泥浆的骨架形成后,伴伴随水泥水化反应的逐渐完毕,水泥浆中的水被消耗,会形成弯液面而发生负压,出现的收缩现象。(4)干湿引起的体积变化硬化后混凝土构造虽然是稳定的,但在水中或者高湿度的地方,会由于吸水而产生膨胀,称之为润湿膨胀。影响其膨胀率的重要原因有:混凝土中单方用水量、水泥用量、水灰比、骨料以及构件的大小(厚度)、混凝土浸水前的干燥状态以及水中寄存期限等。2．温度裂缝温差裂缝重要是由于温度差或由于温度的变化通过混凝土热胀冷缩效应而引起混凝土开裂的。但这其中可分为二类。一类为由于混凝土内部存在一种温度差，从而内部产生温度应力而导致混凝土开裂的。这一般发生在厚度≥lm的大体积混凝土中，出现时间一般在混凝土硬化过程中和硬化初期，其温度变化来源于水泥水化反应过程中所释放的水化热，在混凝土表面由于热量散发较混凝土内部快，因而在混凝土表面和内部形成一种温度梯度，产生温差，从而产生温度应力，当温度应力不小于混凝土抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝，此类裂缝宽度一般状况下不会超过0．3mm，但若施工过程中控制不妥，温差过大，有时局部也会超过0．3mm。此类裂缝有贯穿的，也有不贯穿的。对于对大体积混凝土,温升引起的膨胀是极其危险的。由于混凝土体积大,聚积在内部的热量不易散发,导致混凝土内部温度就明显升高;而混凝土表面散热较快,这样便形成较大的内表温差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。当表面拉应力超过此时混凝土的极限抗拉强度时,就会在混凝土表面产生表面裂缝。同步,伴随水化反应的减弱,混凝土将逐渐降温,这个降温过程则会引起混凝土的收缩变形;加上混凝土多出水分蒸发也会引起的体积变形,当它们受到地基和构造边界的约束,会产生较大的收缩应力(拉应力),当该收缩应力超过混凝土抗拉应力时,混凝土会产生贯穿整个截面的裂缝。另一类温差裂缝并不是开裂混凝土自身内部有温度差引起的，而是出于整个混凝土构造中局部混凝土构件受环境温度的变化，通过热胀冷缩效应，对与其有关的构件产生拉应力。当这个来自外部的拉应力不小于混凝土抗拉强度时，混凝土就开裂。此类裂缝出现的时间较晚，一般在混凝土硬化后1～2年出现，一旦出现一般是贯穿的，宽度一般≤0．3mm，但个别局位也会超过0．3mm。例如，在建筑物的东西两端墙角混凝土楼板处，由于墙角两侧的混凝土墙体受太阳的照射，温度升高，产生膨胀，从而对与之相连的混凝土楼板产生两个垂直方向的拉应力，其合力为45º方向，若该拉应力不小于混凝土楼板的抗拉强度时，则在墙角处的混凝土楼板会在与外界45º拉应力合力方向相正交的方向产生45º的斜裂缝。由于对混凝土楼板来讲这个温度变化而产生拉应力来自外部和构造有关，因而，这里对这一类温度裂缝的防止、控制不展开讨论。影响温度裂缝的重要原因有:水泥品种、水泥浆量、构件形状、断面尺寸、混凝土浇注时温度及外界气温等。3.沉陷(塑性)收缩裂缝的成因塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽两端细且长短不一、互不连贯状态。其产生的重要原由于：混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者混摄土刚刚终凝而强度度小时．受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快．导致毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵御其自身收缩，因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的重要原因有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。沉陷裂缝的产生是由于构造地基土质不匀、松软．或回填土不实或浸水而导致不均匀沉降所致；或者由于模板厚度局限性模扳支撑间距过大或支撑底部松动所致，尤其是在冬季，摸板支撑在冻土上．冻土化冻后产生不均匀沉障，致使混凝土构造产生裂缝此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝，其走向与沉陷状况有关．一般沿与地面垂直或呈3Oº一45º方向发展，较大的沉陷裂缝．往往有一定的错位．裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后，沉陷裂缝也基本趋于稳定。（二）化学反应引起的裂缝碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土构造中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。混凝土拌和后会产生某些碱性离子．这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸取周围环境中的水而体积增大，导致混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂缝一般出目前混凝土构造有效期间．一旦出现很难补救，因此应在施工中采用有效措越进行防止。由于混凝土浇筑、振捣不良或者是钢筋保护层较薄,有害物质进入混凝土使钢筋产生锈蚀,锈蚀的钢筋体积膨胀,导致混凝土胀裂,此种类型的裂缝多为纵向裂缝,沿钢筋的位置出现。钢筋在混凝土中腐蚀是电化学(原电池)的反应过程。决定钢筋腐蚀反应的基本原因是电位差、水和氧缺一不可,实际腐蚀速度大多不是受制于氧的供应。cl¯是钢筋腐蚀反应的最强烈的活化剂,cl¯能破坏钢筋表面钝化膜从而引起腐蚀,也能增高溶液导电性、增大电位差、加速腐蚀反应;因此当混凝土中掺有氯盐或掺入cl¯时就轻易引起钢筋锈蚀,现实工程中的钢筋锈蚀病害大多起因于此。混凝土中钢筋表层腐蚀或铁锈后,体积可增长几倍,挤压其外侧混凝土并使之产生垂直于径向胀压力的拉应力,拉应力超过混凝土的承耐能力就将在混凝土的保护层上引起出顺沿钢筋的纵向裂缝。裂缝出现后,外面的水、气(氧)可沿缝渗透并深入加速腐蚀,如是发展下去,裂缝将更增宽、延长,甚至混凝土保护层大片破裂剥落。钢筋截面可伴随锈蚀发展而对应减小,细径钢筋甚至可被锈断并对工程构造的安全性、耐久性导致恶劣的影响。（三）混凝土构造受力裂缝构造受荷后产生裂缝的原因诸多，施工中和使用都也许出现裂缝。例如初期受震、拆模过早或措施不妥、构件堆放、运送、吊装时的垫块或吊点位置不妥、施工超载、张拉应力值过大等均也许产生裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件，在使用荷载作用下往往出现不一样程度的裂缝。一般钢筋混凝土构件在承受了30%—40%的设计荷载，就也许出现裂缝，肉眼一般不能察觉，而构件的极限破坏荷载往往都在设计荷载的1.5倍以上。因此在一般状况下钢筋混凝土构件是容许带裂缝工作的(此类裂缝有的文献称之为无害裂缝)。在钢筋混凝土设计规范中，分别不一样状况规定裂缝的最大宽度为0.2—0.3nun对那些宽度超过规范规定的裂缝，以及不容许开裂的构件上出现裂缝则应认为有害，需加以认真分析，谨慎处理。（四）施工工艺及流程导致的裂缝1.施工不妥导致的裂缝混凝土施工过程中由于施工不妥、模板支撑下沉，或过早除梁板底模和支撑等形成的裂缝；施工控制不严，由于施工荷载过大而导致出现裂缝。2.在施工中，不规范的浇捣过程对裂缝产生也有直接影响振捣时间过短，或振捣不到位，混凝土都无法到达密实状态；而假如振捣时间过长，石子下沉上面砂浆偏多，该处水泥较多，干缩变形也就较大，收缩不均匀也轻易产生裂缝。3.模板、垫层过于干燥模板、垫层在浇筑混凝上之间洒水不够，过于干燥，则模板吸水过大，引起混凝土的塑性收缩，产生裂缝。4.抹干压光导致的裂缝过度的抹平压光会使混凝土的细骨料过多地浮到表面，形成含水量很大的水泥浆层，水泥浆中的氢氧化钙与空气中二氧化碳作用生成碳酸钙，引起表面体积碳水化收缩，导致混凝土板表面龟裂。5.养护不妥导致的裂缝过早养护会影响混凝土的胶结能力；过迟养护，如干燥过快，则一般在表面上产生宽度小且不规则的收缩裂缝。开始养护的时间应当考虑气温、湿度、风速等等原因，一般状况下，在混凝土初凝时，需开始养护。养护措施要合理，应当采用麻袋覆盖浇水养护，以保证混凝土表面可以充足的湿润，养护时间应在7天以上。养护不好则对混凝土整体质量影响尤其明显，将直接影响到混凝土的抗裂能力。尤其是在冬季和夏季施工期间，更要注意混凝土内外温差和湿度的控制。6.后浇带施工不慎而导致的裂缝为了处理钢筋混凝土收缩变形和温度应力，规范规定采用施工后浇带法，有些施工后浇带不完全按设计规定施工，例如施工未留企口缝：板的后浇带不支模板．导致斜坡槎；疏松混凝土未彻底凿除等都也许导致板面的裂缝。7.砼的弹性变形及支座处的负弯矩施工中在混凝土未到达规定强度，过早拆模，或者在混凝土未到达终凝时间就上荷载等。这些原因都叮直接导致混凝上的弹性变形，致使砼初期强度低或无强度时，承受弯、压、拉应力，导致产生内伤或断裂。施工中不注意钢筋的保护，将会导致支座的负弯矩，导致板面出现裂缝。此外，大梁两侧的楼板不均匀沉降也会使支座产生负弯矩导致横向裂缝。二、混凝土裂缝的防止措施设计方面、施工方面的原因可以通过人为措施进行干预和调整，并且可以得到改善甚至于做到完全防止；而混凝土自身的干缩变形确是无法完全防止的，由于它是混凝土自身固有的特性，我们只有通过改善多种影响混凝土干缩变形的原因，才能减少和减小混凝土的裂缝产生和宽度。对混凝土裂缝的控制措施，应当以防止为主，同步在施工过程做好过程控制，尽量做到按设计和施工规范进行操作，假如发现微小裂缝存在，应及早进行处理补救。现针对现场实际也许出现的状况，提出如下控制措施和提议。（一）严格控制混凝土施工配合比根据混凝土强度等级和质量检查以及混凝土和易性的规定确定配合比。严格控制水灰比和水泥用量。选择级配良好的石子，减小空隙率和砂率以减少收缩量，提高混凝土抗裂强度。（二）严格控制混凝土的温度应力温度应力是产生温度裂缝的主线原因，一般将内外温差控制在20～25℃范围内时，不会产生温度裂缝。在保证混凝土强度的条件下，尽量减少水泥用量和每立方米混凝土的用水量；尽量减少混凝土的入模温度，规范规定混凝土的浇筑温度不适宜超过28℃，故在气温较高时，可在砂石堆场、运送设备上搭设简易遮阳装置，采用低温水或冰水拌制混凝土。（三）做好裂缝计算设计单位除对钢筋混凝土构造体系进行常规计算以外，还应考虑现场的实际施工状况，对轻易产生裂缝的部位进行裂缝计算，同步选择合理的混凝土强度等级和配筋，如对楼板配筋改成细密型的，采用上下双层双向配筋，在柱支座处增长钢筋网片等等。（四）做好混凝土的浇筑和振捣在混凝土浇捣前，应先将基层和模板浇水湿透，防止过多吸取水分，浇捣过程中应尽量做到既振捣充足又防止过度。在楼板浇捣过程中更要派专人护筋，防止踩弯面负筋的现象发生。通过在大梁两侧的面层内配置通长的钢筋网片；承受支座负弯矩，防止因不均匀沉降而产生的裂缝。混凝土浇捣完毕后，要及时进行养护，包括湿度和温差方面的规定。严禁在混凝土强度未到达设计和施工规范规定规定的状况下，私自进行拆除支撑和模板。同步应根据设计提供的承载力限值，合理进行材料堆放。（五）做好后浇带的施工施工后浇带的施工应认真领会设计意图，制定施工方案。杜绝在后浇处出现混凝土不密实、不按图纸规定留企口缝。三、混凝土裂缝的处理措施（一）表面修补法表面修补法是一种简朴、常见的修朴措施．它重要合用于稳定和对构造承载能力没有影响的表面裂缝以及探进裂缝的处理。一般的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料．在防护的同步为了防止混凝土受多种作用的影响继续开裂，一般可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。（二）灌浆、嵌缝封堵珐灌浆法重要合用于对构造整体性有影响或有防渗规定的混凝土裂缝的修补．它是运用压力设备将胶结材料压人混凝土的裂