混凝土裂缝的成因分析及防治措施

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毕业论文混凝土裂缝的成因分析及防治措施院系名称：土木工程学院班级：建筑工程技术3班专业：建筑工程技术学号：0604140341姓名：徐硕硕指导教师：姬帅2017年6月 郑州财经学院土木工程学院毕业论文摘要随着我国国民经济的高速发展，混凝土已经普遍用于工业和民用建筑中。在建筑工程施工过程中，混凝土是城市建设中广泛使用的结构材料，但是伴随这类材料的生产研究与应用，混凝土的裂缝问题一直受到人们关注。钢筋混凝土出现裂缝不仅种类繁多，形态各异，而且较普遍，尤其是楼板的裂缝，轻者影响建筑物美观，造成渗漏水，重者降低建筑结构的承载力、稳定性和整体性，甚至还会导致整体倒塌的重大质量事故。因此研究混凝土的裂缝产生原因及控制具有重要的社会意义和经济意义。本文介绍了混凝土裂缝的主要类型及产生原因，并提出了混凝土裂缝的防治措施。关键词：混凝土；裂缝；原因；防治；措施II 郑州财经学院土木工程学院毕业论文目录摘要I一、混凝土概述1二、混凝土裂缝的类型1（一）塑性收缩裂缝1（二）混凝土干缩引起的裂缝1（三）温度变化引起的裂缝2（四）荷载作用引起的裂缝2（五）结构基础不均匀沉降引起的裂缝2三、混凝土裂缝的成因分析2（一）材料因素2（二）施工因素3（三）设计因素3（四）外界因素3四、混凝土裂缝的防治措施4（一）原材料的控制4（二）合理的混凝土配合比4（三）合理的浇筑工艺4（四）采用切实可行的施工工艺5（五）严格的温控措施5五、结论5致谢7参考文献8II郑州财经学院土木工程学院毕业论文 郑州财经学院土木工程学院毕业论文混凝土裂缝的成因分析及防治措施一、混凝土概述混凝土，简称为“砼”：是指由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作骨料；与水（可含外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。混凝土是土木工程中用途最广、用量最大的一种建筑材料。按预定性能设计和制作混凝土，研制轻质，高强度，多功能的混凝土新品种。利用现代新技术、大力发展新工艺、新设备；广泛利用工业废渣作原材料等，都是今后需要不断解决的课题。混凝土人才相对比较缺乏，并且配合混凝土英才网等招聘服务商填满人才空缺。二、混凝土裂缝的类型（一）塑性收缩裂缝塑性裂缝出现在结构表面，形状不规则且长短不一，这种裂缝大多出现在混凝土浇筑初期。塑性裂缝又称龟裂，严格来说属于干缩裂缝，出现很普遍。产生这种裂缝的因素是多方面的：如当新拌混凝土的坍落度较大，而振动时间过长时，水泥浆浮在上层，骨料下沉时收到钢筋或其他物质的约束，出现不均匀沉降，从而使混凝土的表层产生裂缝；浇筑后混凝土表面没有及时覆盖，受风吹日晒，表面水分蒸发过快，产生急剧收缩，而此时混凝土早期强度不能抵抗这种变形应力，因而开裂；使用收缩率较大的水泥，水泥用量过多，或使用过量的细砂和粉砂混凝土水灰比过大，也会导致这种裂缝出现。（二）混凝土干缩引起的裂缝8 郑州财经学院土木工程学院毕业论文在混凝土硬化过程中，产生内部干缩而引起体积变化，当这种体积变化收到约束时，就可能产生干缩裂缝。干缩裂缝处在结构的表面，较细，起走向纵横交错，没有规律性。这类裂缝一般在混凝土露天养护完毕一段时间后，在表层或侧面出现，并随湿度和温度变化逐渐大战。如混凝土成型后，因养护不当，收到风吹日晒，使得表面水散发快，体积收缩大，而内部湿度变化小，收缩也小，因而表面的收缩变形受到内部混凝土的约束，产生拉应力，引起混凝土表面裂缝；或者构件因水分蒸发产生体积收缩，收到地基或垫层的约束而出现干缩裂缝。此外，混凝土构件长期露天堆放，表面湿度经常发生剧烈变化；采用含泥量大的粉砂配制混凝土；混凝土过度振捣，表面形成水泥含量较多的砂浆层；用后张法预应力制成的构件，露天生产后长久不张拉等等，都会产生这种裂缝。（三）温度变化引起的裂缝混凝土具有热胀冷缩的性质，当环境温度发生变化时就会产生温度变形，由此产生附加应力，当这种应力超过混凝土的抗拉强度时就会产生裂缝，在工程中，这种裂缝比较常见，譬如现浇屋面板上的裂缝、混凝土的裂缝。温度裂缝大多发生在施工的中后期间，缝宽受温度变化影响较明显。表面温度裂缝多缘于较大温差。特别是混凝土基础在浇灌混凝土后，在硬化期间放出大量水化热，内部的温度不断上升，使混凝土表面和内部温差很大。当温差出现非均匀变化时，如施工中过早拆除模板，冬季施工过早拆除保温层，或受到寒潮袭击，都会导致混凝土表面急剧的温度变化，使其因降温而收缩。此时，表面受到内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力，而混凝土早期抗拉强度又很低，因此出现裂缝。但这种温差仅在表面处较大，离开表面就很快减弱。因此，这种裂缝只在接近表面较浅的范围内出现。深入和贯穿性的温度裂缝多缘于结构温差大。如混凝土凝结和硬化过程中，水泥和水产生化学反应，释放出大量的热量，成为“水热化”，导致混凝土块体温度升高，当混凝土块体内部的温度与外部的温度相差很大，以致所形成的温度应力或温度变形超过混凝土当时的抗拉强度或极限拉伸应变，就会形成裂缝。（四）荷载作用引起的裂缝构件承受的不同性质的荷载作用，其裂缝形状也不同，通常裂缝方向大致是与主拉应力的方向正交。结构受载后产生裂缝的因素很多，在施工中和使用中都可能出现裂缝。例如早期受地震，脱模过早或方法不当，构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当，施工超载，张拉预应力值过大等均可能产生裂缝。（五）结构基础不均匀沉降引起的裂缝当结构的基础沉降不均匀时，结构构件受到强迫变形，导致结构物中构件与构件之间产生斜拉和剪切作用，从而是的结构构件开裂，随着不均匀沉降的进一步发展，裂缝会进一步扩大。这类裂缝的大小、形状、方向取决于地基变形的情况。由于地基变形造成的应力一般较大，因此裂缝宽度较大、多呈45°，并且通常是贯穿性的。三、混凝土裂缝的成因分析（一）材料因素8 郑州财经学院土木工程学院毕业论文(1)粗细集料含泥量过大，造成混凝土收缩增大；集料颗粒级配不良容易增大混凝土收缩，使混凝土产生裂缝。(2)骨料粒径越细、针片含量越大，混凝土用灰量、用水量增多，收缩量增大。(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。(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。(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。（二）施工因素(1)混凝土是一种人造混合材料，其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。因此混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能是裂缝产生的直接或间接成因。(2)水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因。(3)模板构造不当，漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等都可能造成混凝土开裂。施工过程中，钢筋表面污染，混凝土保护层太小或太大，浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。(4)混凝土养护，特别是早期养护质量与裂缝的关系密切。早期表面干燥或早期内外温差较大更容易产生裂缝。(5)避免在极端天气条件下施工，可以减少砼结构的开裂情况。（三）设计因素(1)设计结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中，构造处理不当，所产生的构件裂缝。(2)设计中对构件施加预应力不当，造成构件的裂缝(偏心、应力过大等)。(3)设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝(如墙板、楼板)。(4)设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形。(5)设计中采用的混凝土等级过高，造成用灰量过大，对收缩不利。(6)各种结构缝设置不当等因素容易导致砼开裂。（四）外界因素(1)徐变造成开裂或裂缝发展的例子工程中也和很常见。据文献记载受弯构件截面砼受压徐变，可以使构件变形增大2～3倍，预应力结构因徐变会产生较大的应力损失，降低了结构的抗裂性能。(2)周围环境影响，酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀，引起裂缝。(3)意外事件，火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。(4)野蛮装修，随意拆除承重墙或凿洞等，引起裂缝。8 郑州财经学院土木工程学院毕业论文四、混凝土裂缝的防治措施（一）原材料的控制原材料的控制包括以下四方面。(1)水泥。应采用早期水化放热量较低的水泥。水泥的水化放热量是矿物成分与水泥颗粒细度之间的函数，要降低水泥的水化热。(2)粗骨料。选用粒径适中的粗集料(碎石)。粗集料在混凝土中起着骨架作用，但需要通过水泥的胶结作用才能形成一个整体，因此，混凝土内部最薄弱的环节就是粗集料与水泥浆体形成的界面过渡区。对于低强度等级的混凝土而言，粗集料的颗粒越大，需要粘结的水泥浆体就越少，即水泥的用量也就越少。(3)细骨料。应严格控制工程用砂的含泥量，细集料中含泥量越大，最终混凝土的收缩变形越大，混凝土的裂缝问题就越严重，因此细骨料应尽量用干净的中粗沙。(4)合理使用外加剂。如果在保持胶凝材料用量不变的基础上掺入这一类型矿物外加剂，则混凝土的水胶比不会发生改变。而混凝土放热量主要取决于胶凝材料水化放出的水化热，由于胶凝材料用量不变，混凝土的水泥浆体体积率变化则不大。（二）合理的混凝土配合比粉煤灰取代比例较高，降低了混凝土的绝热温升，改善混凝土的工作性能，提高混凝土的抗裂性、耐久性能，且可降低工程成本。砂率不仅影响混凝土的工作性能，而且影响硬化混凝土的收缩性能，如果砂率过低，混凝土会出现泌水、离析等现象，砂率过高，混凝土的收缩较大，容易产生裂缝。本配合比中，经过多次试验最终混凝土的砂率选择为0.41，在这个砂率的条件下，混凝土的工作性能较好，且其收缩较小，抗变形能力较高，能较好的提高混凝土的抵抗裂缝能力。（三）合理的浇筑工艺(1)分层施工法：在施工工期允许的前提下，混凝土施工进可采用薄层混凝土浇捣施工。每层混凝土的浇捣厚度宜控制其不大于50cm，这个厚度能够让混凝土的热量加快散发，使单层混凝土中温度比较均匀分布，同时还有利于振捣密实，提高混凝土整体的弹性模量。(2)设置施工缝：在工程结构中，可经过合理的设计分析以及工程实践在保证工程质量和施工方便的前提下为混凝土留设施工缝。留设施工缝可以给混凝土的收缩留置一定的余地，减少对混凝土收缩的约束，对于预防混凝土产生裂缝有一定的作用。(3)设置后浇带：设置后浇带进行施工是将混凝土工程分段施工，再把温度和收缩应力分割成二部分。第一部分是在结构内被分成若千段，使之能有效地减少混凝土温度和收缩应力，在施工后期再将这若干段浇筑整体，继续承受混凝土第二部分降温差和收缩的影响，这两部分降温温差和收缩作用下产生的温度应叠加，8 郑州财经学院土木工程学院毕业论文其值必须小于混凝土的设计抗拉强度。此即利用后浇带控制产生裂缝并达到不设计永久性伸缩缝的原因。(4)配置构造筋：除了在施工过程中采取各种有效措施减小混凝土的温度应力的同时，我们在设计方面要重视合理的配置构造筋，从而在事先对温度应力就有了控制。在混凝土由于水泥水化热而引起温度应力时，构造筋会起到分散温度应力的作用，相当于抵消温度应力的作用，起到温度筋的作用，这样，构造筋就可以有效地提高混凝土抗裂作用，但是同时也要考虑到钢筋混凝土工程实际所需要的钢筋数量，以及埋设钢筋的密度对混凝土浇筑施工的影响。综合考虑这些方面，设计钢筋混凝土的构造筋。(5)浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透，防止在浇筑混凝土后，由于基层或模板较为干燥，从混凝土内吸收水分而使混凝土产生塑性收缩。（四）采用切实可行的施工工艺设计并严格执行合理的施工工艺。主要应注意并改善以下施工工艺。根据混凝土物的尺寸选择合适的浇筑工艺，并选取合适的浇筑时间，尽量减少外界温度等条件对混凝土浇筑的影响，保证混凝土能够一次浇筑完成，不出现断层等现象；选择合理的振捣机械，适当的振捣时间，保证工程中不出现过振、漏振等现象，不会因为振捣不良出现离析、泌水等问题；在混凝土振捣结束初凝前，对混凝土进行二次抹面、压实，最大程度上降低混凝土裂缝出现的可能；根据具体工程结构的实际温度监测情况，以混凝土的内表温差、混凝土与外界温度的差距为考察对象，选择合适的拆模时间；对混凝土进行及时合适的养护，保证其表面的温度以及湿度，可减少裂缝的产生。（五）严格的温控措施在施工过程中，同样应该注意外界环境对混凝土裂缝产生的影响，在混凝土浇筑时应选择外界温度合适时进行浇筑，如果外界温度过高会提高混凝土的入模温度，从而提高混凝土的温度应力，如施工时外界环境温度剧烈变化(温度骤降等)应采取相应的保护措施(覆盖养护等)对混凝土实施保护，防止由于过大的温差使结构产生裂缝。五、结论混凝土裂缝的发生的原因很复杂也是不可避免的，混凝土裂缝的防治重点在于“防”，而不在于“治”。在采取了上述综合性控制措施后，由于各种原因仍可能有少量的混凝土裂缝发生。当这些裂缝发生后，必须先查明裂缝产生的原因，辨8 郑州财经学院土木工程学院毕业论文明裂缝的类型，才能正确的选择处理方法，同时要通过合理设计混凝土配合比、正确选用原材料、合理设计建筑结构、加强施工监控、严格遵守施工技术规程、提高施工技术水平，这样才有可能最大程度减少混凝土裂缝的产生，把裂缝宽度控制在设计范围内，尽量减少裂缝造成的危害。8 郑州财经学院土木工程学院毕业论文致谢首先，我要向论文指导老师表示衷心的感谢。对于这篇论文，从选题、布局谋篇、修改到最后定稿老师都给予了详尽的指导，倾注了大量的心血。在学校学习期间，老师对我的悉心教导和鞭策令我永远难以忘记。老师严谨的治学态度、深厚的理论修养令我敬佩。感谢我的所有教授过我课程的老师们。其次，同时感谢学习期间教授过我的课程和给予我指导的各位老师，他们在各自的领域内的探索研究及交流的独到见解和建议都使我受益匪浅。最后，感谢所有关心和支持我的同学们和老师们！8 郑州财经学院土木工程学院毕业论文参考文献[1]孙玉国.混凝土裂缝的成因分析及防治措施[J].引文版:工程技术,2015(26):250-250.[2]宋宜波.大体积混凝土裂缝成因分析及防治措施[J].科技致富向导,2014(12):267-267.[3]高祥波.混凝土裂缝成因分析及预防措施[J].城市建设理论研究:电子版,2015,5(24):28-28.[4]范来东.混凝土裂缝成因与防治措施研究[J].商品与质量,2015(7):8-8.[5]张植婷.混凝土裂缝成因与防治措施研究[J].建材发展导向:上,2015(17):1-2.[6]高硕.施工中混凝土裂缝成因分析及其防治措施[J].昆明民族干部学院学报,2016(1):81-81.[7]谢礼庆.结构混凝土裂缝成因分析以及防治措施[J].工程技术:全文版,2016(6):00024-00024.8