【混凝土结构裂缝原因及控制探究：以道路桥梁工程为例6800字（论文）】

-15-混凝土结构裂缝原因及控制研究—以道路桥梁工程为例在土木工程中，混凝土的施工工艺是十分关键的。因为在建造民用建筑时，所需的混凝土体积非常大，经常在施工过程中使用。在过去的几十年中，我国的经济水平有了显著提高，交通运输量也增加了，这同时使得道路的负荷也增加了，这对于我国的道路而言，其中，混凝土开裂是最普遍也是最常见的问题之一。因此，对混凝土结构的裂纹问题进行研究是必然的。在这样的背景下，本文通过分析混凝土裂缝产生的原因，包括混凝土水热化、材料质量、地基变形、养护工作等方面，针对这些深层的原因，提出混凝土裂缝控制的相关策略，以帮助我国相关的企业改善混凝土的裂缝控制工作，保证项目的安全。关键词：混凝土，裂缝，预防，控制目录TOC\o"1-3"\h\u22730一、前言 41784（一）研究目的 413696（二）研究现状 427486二、混凝土裂缝产生的原因——以道路桥梁为例 632596（一）桥梁负荷过大造成的混凝土裂缝问题 629941（二）由于气温的变化造成的混凝土裂缝 618677（三）混凝土的原材料质量欠佳造成混凝土的裂缝问题 64598（四）收缩冻胀现象导致混凝土出现裂缝问题 731971三、混凝土裂缝控制与预防措施 827522（一）混凝土裂缝控制措施 8199431、严格控制车流量，对于一些车辆的行驶进行限制 898852、对于桥梁过程的温度变化进行严格的把控 8155433、针对桥梁的建筑路段进行符合实际的荷载设计 8312094、做好混凝土养护监控 8254085、采用多样化的处理方法处理混凝土裂缝 99767（二）混凝土结构裂缝预防措施 9316521、材料选取 940382、配料和配筋 920503、混凝土浇筑 10271584、施工技术应用 1026992四、混凝土裂缝控制技术应用和未来发展 1210449（一）应用 12265791、表面处理法 12212642、灌浆加固法 12311013、结构加固法 12273844、开槽填补法 1220664（二）发展 1330609五、结论 1427313参考文献 16一、前言（一）研究目的混凝土是目前世界上使用最多的建材，它在建筑物、道路、桥梁、大坝等基础建设中得到了广泛的应用，通常情况下，普通建筑物的寿命在五十年左右，而像桥梁和水坝这样的基础设施，其设计使用年限可以超过100年。混凝土自身的耐用性很强，但长时间暴露于恶劣环境下，或长期经受荷载作用，会使其承载能力大打折扣，同时也会加速有害因素的侵蚀，严重地影响结构的安全。随着我国建筑业的迅速发展，建筑结构越来越大，其建筑单位体积越来越大，在国内的建筑施工中，混凝土和水进行搅拌时会带来大量的热量，使其在室内难以进行散热。因而，在施工过程中，可能会潜在性的造成混凝土出现开裂，对施工安全造成极大的威胁。因此，对混凝土结构裂缝的成因进行深入的研究，找到合理的控制措施，这对保证大型施工项目的安全运行和安全有着十分重要的意义。（二）研究现状由于混凝土中含有有毒的成分，会与混凝土发生化学反应、物理作用，而空气、水体、土壤中也会含有腐蚀性物质，长期侵蚀混凝土，导致混凝土开裂、剥落等问题。并进一步恶化混凝土的其它潜在疾病发生概率。因此，应采取各种措施来解决混凝土裂缝问题，以提高其安全性、延长其使用寿命、改善其使用性能。混凝土的耐久性危机，指的是由于混凝土结构的早期破坏、开裂，从而造成大量的资源的浪费。因而，国内外许多专家学者和工程技术人员对此十分关注。在国内，王金福（2022）的研究以施工案例为基础,通过对大容积混凝土在土建施工中的设计、施工材料、施工技术等方面的研究，分析了造成这种情况的原因，为以后同类施工打下了良好的基础。祁瑛（2021）的研究发现，建筑施工中混凝土结构的运用，是一种复杂的施工特征。由于混凝土现场的施工环境和人员的各方外界干扰原因，有时会导致施工质量不合格的问题，严重影响了整个工程结构强度，建筑安全系数也会下降。为此，施工单位应重视对混凝土结构的质量管理。在国外NVFedorova，NTVu（2020）等人的研究认为解决与保护建筑物免受连续倒塌和最小化资源相关的问题变得越来越重要。他们研究了由于移除一个支撑元件而导致的结构突然重新布置期间，建筑钢筋混凝土元件中的能量耗散的影响，考虑了裂纹形成过程中横截面非线性加载-卸载循环的滞回色散。基于阻尼力和振动速度成比例的假设，通过等效粘性阻尼模型描述了结构系统中钢筋混凝土构件的阻尼机理。本文通过对该模型的验证，并在考虑的荷载条件下对其物理模型进行了测试。VIKolchunov，К.YU.KUZNETSOVA（2021）等人的研究提出了高强纤维混凝土平面受力结构的抗裂准则和强度准则的一种变体，也就是水泥纤维。在此基础上，根据混凝土纤维的含量及纤维种类，分别对高强度混凝土与高强纤维混凝土进行了抗裂性能及强度指标的比较。所提出的分析相关性可用于分析平面应力钢筋混凝土梁、纤维加固墙、浅壳转角区以及其他由高强纤维混凝土和纤维混凝土制成的平面应力结构的抗裂性和强度。

二、混凝土裂缝产生的原因——以道路桥梁为例（一）桥梁负荷过大造成的混凝土裂缝问题根据我国现有的汽车状况，不难看出，中小型轿车、客车、大型列车的数量迅速增长，大量的交通流量导致了公路桥梁的超重负荷，并产生了混凝土开裂的问题。在此基础上，混凝土开裂具有以下特征：一是直接应力开裂，二是次应力开裂。产生这一现象的原因有：第一，施工中产生的直接应力裂纹是由于施工中产生的荷载与预算的不一致，从而导致了施工的预算量不够大。此外，另一个原因是，在修建桥梁时，大量的材料被堆放在一起。过量的物质积累会导致桥梁的承载能力超过标准，进而产生混凝土开裂。其次，次应力裂纹的产生是因为在工程设计中，由于没有考虑到施工中存在的一些问题，比如钻孔、挖掘等，导致了混凝土开裂。当混凝土结构开裂时，应对其原因进行研究，并针对具体情况采取相应的补救措施，以达到解决和减轻混凝土开裂的目的。（二）由于气温的变化造成的混凝土裂缝在外部环境中，气温的改变具有不可控制性。在温度或者温度较低的情况下，混凝土会出现热胀冷缩的特性，在施工的过程中，由于施工的环境和工艺问题，这样会使混凝土的物理性质发生较大的不稳定性，从而产生裂纹。另外，混凝土的性能在某种程度上受到了影响，其面积、硬度等也会随之发生变化，而温度的变化则是混凝土不可抵抗的外力。强化混凝土的性能和品质可以有效地解决因温度引起的开裂问题。（三）混凝土的原材料质量欠佳造成混凝土的裂缝问题混凝土主要由水泥、集料等组成，这些原材料中如果有一方出现了质量问题，检测标准不符合国家相关的规定时，就会导致混凝土的质量欠佳。在进行混凝土成型时，若集料质量不合理，将导致混凝土强度下降，在搅拌时，水量的变化也会使混凝土的收缩发生破坏，从而导致混凝土开裂。而且，在使用的过程中，还需要特别注意化学添加剂的使用，如果使用的不是很科学，那么在水和骨料的混合中，就会发生副作用，从而导致混凝土中的裂纹。（四）收缩冻胀现象导致混凝土出现裂缝问题在混凝土开裂中，最常见的问题是由于混凝土的收缩和霜冻引起的开裂。收缩裂缝的产生，主要是因为混凝土表层的湿气快速蒸发，而混凝土中的吸水率相对较低，散装混凝土有一定程度的变形。在此条件下，混凝土的表面发生了变形，而内部的变形并不协调，从而导致了混凝土的断裂。另一方面，霜冻导致的混凝土开裂，也是因为低温的原因。在低温条件下，混凝土中出现了大量的团块。三、混凝土裂缝控制与预防措施（一）混凝土裂缝控制措施1、严格控制车流量，对于一些车辆的行驶进行限制快速增加的汽车给公路桥梁带来了超重的负担，从而极大地缩短了公路桥梁的使用寿命。因此，为了控制水泥的质量，交警可以在一定程度上限制车辆的通行。例如限号行驶、限高行驶、限重载等，在一定程度上可以极大地缓解公路桥梁因超载而产生的裂纹，从而延长其使用寿命。2、对于桥梁过程的温度变化进行严格的把控混凝土搅拌时，施工技术人员应根据现场实际的环境温度，在现场加入水量，并加入相应的化学物质和骨料。结合现场的具体条件，按照现行的施工计划，灵活地进行施工。在施工期间，若周围环境温度较高，有关负责人必须严格控制混凝土的用量，并对其进行适当的保存。不能过多地进行堆叠。另外，在温度较高的情况下，混凝土的性能也会有所改变。可以适当地对混凝土进行浇灌，使混凝土降温；在低温条件下，混凝土要进行相应的保温处理，防止混凝土结块、体积过大，从而降低混凝土的硬度。改善混凝土质量，以降低桥梁开裂的可能性。3、针对桥梁的建筑路段进行符合实际的荷载设计在进行桥梁的建设之前，要对建筑周边的建筑、居民的车辆、交通高峰期的车辆进行详细的勘察，并根据现场的调查和勘察，进行合理的设计，并根据实际的情况和规划，进行合理的规划。此外，在进行结构荷载的计算时，还应考虑设备的荷载，以确保其荷载超过施工所需的荷载，从而达到对荷载的保障，确保路桥施工过程中不出现因荷载问题而产生的混凝土裂缝。4、做好混凝土养护监控混凝土的养护工作对混凝土的开裂状况有很大的影响，通常在12个小时以内是养护的关键阶段，但根据不同的养护条件，采取不同的养护方法，要做好养护的监控工作确保混凝土工程的质量。5、采用多样化的处理方法处理混凝土裂缝第一，可以采用表面处理法。通过使用土工膜、防水片等对蜂窝麻面等难以确定裂缝导致漏水的位置进行堵漏，避免出现漏水的情况。第二，采灌浆法。这种方法适用于各种大小不同的裂缝，也可以用一个压送设备将注缝剂注射到混凝土缝隙中（压力0.2-0.4Mpa)，这两种灌浆的方法都能够取得一定的效果。第三，构造加固由于超负荷引起的混凝土开裂如果不能及时进行处理，将会使其耐久性降低。采用加大预应力钢拉杆来达到对结构加固的目的，这可以有效低效超载导致的弯矩减小件挠度，达到裂缝闭合的目的。第四，使用电化学防护。利用电化学腐蚀材料将电化学反应应用于水泥中，从而改变混凝土的环境状况，保证钢筋的质量。（二）混凝土结构裂缝预防措施1、材料选取在选择混凝土水泥材料时，必须认真选择水化系数低的水泥，禁止使用安全性能低的材料。选用粗集料时，应选用具有较高硬度、较好的分级性、较小的多孔性和不含碱的物质。材料中污染物和粘土的含量不得超过规定的要求。选择细料时，请选择中等粒度，颗粒较粗，污泥含量较低，孔隙率较低的砂子。除了添加外加剂外，还应选择最合适的减水剂，以优化混凝土的整体性能，降低加入的水粉量，并对收缩问题进行控制。2、配料和配筋配料要合理，技术人员不得任意增加或减少，配置程序必须精确地测量。要对离析的混凝土进行科学的搅拌，然后再进行浇筑。此外，施工人员必须严格遵守设计图，并在操作过程中掌握多个关键环节，钢筋施工位置要足够精确，保护层要足够适中，否则，会引起混凝土的裂缝。依据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55标准,对混凝土的配比要求严格遵守。在干缩率方面，在90天内，干缩率在0.06%以下，在梁、楼板等方面，在塌落程度上要低于120mm，每立方米最大值使用量不应超过550kg。3、混凝土浇筑在施工阶段，应注意控制混凝土的离析，在施工阶段要适度、均匀地捣实。在自然温度高、湿度低、自然风速大的情况下，施工单位要严格控制混凝土的前期养护。在浇注施工中，如果养护比较困难，或者无法保证混凝土足够的湿度，应采取有效的覆盖和保温措施。以下有几个浇筑的要点需要提起更多的注意力。在浇筑之前，首先要对模板、支架、钢筋、保护层等等要素进行检查，做好准备工作，另外在工程方案的制定上，必须要考虑到工程的技术人员的实际开展情况，抱着能够每一个环节的施工与混凝土的浇筑量相匹配，在有必要的时候，应当展开连续性的浇筑。在对墙体、在浇筑支撑柱等高构件时，应按不离析的原则进行浇筑，通常每层不大于1.5米，需要捣平再继续下一轮的浇筑。此外，在楼板、屋梁、墙体、柱体一同浇筑的时候，要以墙、柱——梁——楼板的浇筑顺序展开，并且浇筑时混凝土需要填充严实、捣平，避免漏振和过振。此外还有二次模压、后浇带等等工作，同样需要一步步有序展开，将裂纹发生的可能性降到最低。4、施工技术应用对于高复杂的基础上，工程设计单位应在基坑开挖完毕后进行现场勘察、钻孔。如发现施工场地存在不良地质，应立即进行加固。只有经过了管理层的认可，才能进行下一步的建设。在基坑开挖过程中，可以防止基坑工程对基坑的破坏。在施工阶段，对干缩开裂，应选择具有较低收缩强度的混凝土，例如低热混凝土，以控制其收缩。在混凝土配合比设计阶段，应适当地控制水泥比，在水泥含量较高时，水泥砂浆的干缩大，适当添加减水剂。为了有效地控制混凝土的搅拌，在拌和过程中加入的水不得超过设计值。为了防止塑性收缩开裂，选用早期强度高、收缩小的常规硅酸盐水泥。通过合理的水泥用量、合理的减水剂，可以达到最优的混凝土性能和坍落度。混凝土浇注前，先将基层和模板浇透，使其充分湿润。在混凝土中，应注意选择中热水泥、低热水泥，例如普通水泥、矿渣水泥等，水泥的掺入量要控制在450kg/m3以内。水泥的水灰比要适当降低，通常不超过0.6。在建造期间，要对不同的集料进行控制，同时还可以添加有效的减水剂和粉煤灰，从而达到控制水化热量的目的。当混凝土充分拌和后，为了更好地控制混凝土的收缩和热应力，应适当加入膨胀水泥和膨胀剂。在混凝土中加入适当的纤维物质，可以有效地控制各部位的温度开裂。在施工过程中，可以选择热沥青和包裹材料作为散装混凝土基础和岩石基础。

四、混凝土裂缝控制技术应用和未来发展（一）应用施工过程中产生的开裂、收缩是导致混凝土开裂的主要原因。在浇注混凝土时，没有及时地覆盖和保温，往往是在最后一次抹光之后，再进行施工，甚至有些建筑没有覆盖遮阳布，导致了混凝土的表面出现了裂纹。专业养护队伍，往往只关注桥梁的建设，而忽视了桥梁的养护管理，出现桥梁修好后无人管理的局面。由于工期的限制，大部分施工人员无法按时完成施工标准进度，因此混凝土产生的干缩开裂是不可避免的。维护：混凝土固化后要进行养护，以避免混凝土发生干缩开裂和收缩开裂。在夏季炎热的夏季，在混凝土的建造中，有必要不断增加外部环境的湿度，以减少混凝土外部的水分流失率。施工后，用塑料膜和护生土工织物覆盖混凝土，并通过喷洒水来保证其含水量，尽量避免其暴露在阳光下，这也降低了混凝土的外部水分流失率。在混凝土结构中也要避免过冬，保证其养护温度，冰冻也是造成裂缝的一个因素。经过多年的实践，目前，有表面处理、灌浆加固、结构加固等多种施工工艺：1、表面处理法它适合于不易漏水的混凝土表面裂缝的修复。表面修补后，外观不会受到任何影响。这个办法比较经济和实际。2、灌浆加固法灌浆是一种非常普遍的修复方式。根据不同的裂缝类型，采用不同的灌浆材料进行加固，取得了较好的效果。该产品还可应用于混凝土的防水性能。有多种修复裂缝的办法，可以联合应用。比如，在地下室水泥地上，可采用先灌浆后再进行表面处理的施工工艺。3、结构加固法混凝土结构具有很好的承载力。在施工中、后期，由于大量堆放超载的建材超过了混凝土的正常承载极限，造成结构裂缝、钢筋外露、锈蚀，从而影响结构的耐用性。此类裂纹应尽早予以修补以防止意外的发生。4、开槽填补法当出现大的裂缝时，要沿着地面的裂缝方向挖出V型的沟槽，先用水冲净，然后用胶泥或环氧胶泥填满沟槽，最后用水泥砂浆进行保护。（二）发展目前，学界对混凝土楼板开裂的成因及计算方法有不同的认识，但对于如何防止混凝土开裂与和改进混凝土结构的观点较为统一。另外，上述观点在实际工程中得到了良好的应用，目前混凝土工程中出现的裂纹是一个普遍的问题。要降低或杜绝裂缝，必须从设计、施工、监督、运行等各个环节入手，搞好整体规划，并与地方技术标准、规范相结合。一般的设计、建造和监理能有效地防止和防止常见的裂纹。我们要多观察，多对比，多分析，多做总结。同时，通过不断的改进，可以有效地预防混凝土面板开裂，从而改善混凝土的施工质量，创造优质工。五、结论混凝土使用的过程中，毫无疑问，它会被各种因素所影响，进而出现各种裂纹。因此裂缝的修补工作是不可避免的，为了提升混凝土结构的稳定性和耐久性，我们应该尝试以各种方法去优化