论混凝土裂缝成因及其防治措施

泰山职业技术学院毕业设计（论文）题目论混凝土裂缝成因及其防治措施专业铁道工程技术班级304113学生姓名赵飞涛指导教师李晋摘要混凝土是一种由沙石骨料、水泥、水及其他材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中有着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，正是这些初始缺陷的存在，才使混凝土呈现出一些非均质的特性。微裂缝通常是一种无害裂缝对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害，但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后，微裂缝就会不断扩展通，最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝，即混凝土工程常说的裂缝。随着城市建设的飞速发展和住宅改革制度的不断深入，用户对房屋环境和质量要求越来越高，建筑物住宅裂缝问题反映强烈，引起工程界及社会各界的广泛关注，由于裂缝的存在和发展通常会使内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，这一现象不仅影响人民群众的生命和财产安全,亦使建筑业的公信力受到严峻挑战。混凝土裂缝产生的原因很多，有变形引起的裂缝如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝；有外载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。针对这一现象,作为一个建筑工作者，在当前施工中如何克服混凝土裂缝是一件非常重要的事，本文将对混凝土裂缝的原因及危害,混凝土裂缝的防治,从混凝土裂缝的种类入手，提出混凝土裂缝的危害,对混凝土裂缝成因进行分析，并对如何防治混凝土裂缝谈一些粗浅的见解。关键词混凝土；裂缝；特征；原因分析；防治措施；目录第1章绪论411课题背景及目的412国内外研究状况413课题研究方法4第2章混凝土裂缝的特征及危害521混凝土裂缝的种类522混凝土裂缝的特征523混凝土裂缝的危害6第3章混凝土裂缝的原因分析731原材料质量引起的裂缝732施工施工工艺及流程造成的裂缝733混凝土因自身特性产生裂缝9第4章混凝土裂缝的预防1041混凝土裂缝控制的基本原理1042混凝土裂缝的预防措施11421混凝土材料选用11422混凝土的施工11第5章混凝土裂缝处理措施1351表面修补法1352灌浆、嵌逢封堵法1353结构加固法1454混凝土置换法1455电化学防护法1456仿生自愈合法14第6章结论15毕业论文声明16致谢17参考文献181绪论11课题背景及目的随着全球化经济的高速发展，像高层建筑、水坝和地下工程等大型工程被广泛需要，也变得越来越多，对混凝土的使用量也越来越大，施工技术也不断成熟，但是很多工程仍然出现不同程度的裂缝，轻者的造成渗漏水，影响建筑美观、舒适，重者影响建筑结构的承载力、刚度、稳定和整体性、耐久性，甚至还会导致整体倒塌的重大质量事故，给人民群众的生命安全带来威胁；在高层建筑的地下框架结构中，底板裂缝的情况占到了大约20，地下室外墙的混凝士裂缝情况占到了同类建筑的80左右。混凝土裂缝是混凝土建筑领域一贯的质量通病，影响了框架结构的耐久性和整体性。因此，采取有效的措施控制裂缝，减少甚至杜绝裂缝的出现相当有必要。12国内外研究状况建筑物的裂缝问题是个较复杂的问题，早在二十世纪三十年代，就有学者开始了这方面的探索和研究。至今，在某些专题上如钢筋混凝土构件在简单受力条件下的裂缝问题国内外取得了不少成果，编制了一些规程、规范，有了一些计算公式，也解决了一些实际问题。随着人们对建筑行业的日益关注,尤其对混凝土裂缝的研究和探讨也越来越丰富,相关范等形式从实务上制定了对建筑专业的基本要求,例如混凝土裂缝检测预防、控制及故障鉴定修复新技术与国家强制性标准实用手册，广大的学者也以专著、论文等形式对混凝土裂缝进行了研究。13课题研究方法文章以混凝土裂缝问题为研究对象,在介绍混凝土裂缝的基础之上,分析了混凝土裂缝的具体原因,从而提出了混凝土裂缝的对策建议,旨在为提升建筑行业发展,探索一些可行的措施,同时为建筑行业的发展提供一些借鉴之据。文章涉及混凝土裂缝等多个方面的多个问题，通过调查问卷、实证研究、逻辑推理、文献法等多种方法展开研究。2混凝土裂缝的特征及危害21混凝土裂缝的种类1水平裂缝由于上部砌体抗拉抗剪强度的非均匀性，外墙上的斜裂缝往往与水平裂缝互相结合出现，形成一段斜裂缝和一段水平裂缝组合的混合裂缝。水平裂缝一般均沿灰缝错开，而斜裂缝既可能沿灰缝也可能横穿砌块和砖块。2斜裂缝在窗口转角、窗间墙、外墙及内墙上都可能产生裂缝。大多数情况下，纵向墙的两端部出现斜裂缝的概率高，裂缝往往通过窗口的两对角，且在窗口处缝宽较大，向两边逐渐缩小。在靠近平屋顶下的墙上或者在内部的横隔墙上和由墙上的斜裂缝，呈正八字形。有些裂缝在建筑物的下部外墙也呈八字，其形状是下部裂缝宽，向上部逐渐延伸缩小宽度。在个别建筑物上，也发现过倒八字形裂缝。3竖向裂缝这种裂缝常出现在窗台墙上，窗洞口的两个下角处，有的出现在墙的顶部，上宽下窄，多数窗台缝出现在低层，二层以上很少出现。22混凝土裂缝的特征（1）变形裂缝。一般在施工后不久就会出现，并随着时间的发展而发展，有的延续数月，有的延续数年才稳定。（2）混合结构的门窗洞口上常设置钢筋混凝土圈梁、过梁等构件，在梁端部的墙面上常出现局部竖向或稍倾斜的裂缝。裂缝通赏中间宽上下窄，有的还通至窗口下角附近。当过梁不露暗梁时，裂缝细微或不明显，过梁外露者裂缝都很明显，过梁愈大，裂缝亦较宽长。3在一幢混合结构房屋中往往有两种甚至数种不同层数的结构，在错层处的墙面上常常出现竖向裂缝，有的达数毫米至十余毫米之多。4平屋顶的建筑中，常用女儿墙作为屋顶平台的围栏，起安全围护作用有的则作为一种建筑艺术的需要而设置各种高度的女儿墙。砖砌女儿墙常出现各种形状的裂缝一竖向、斜向及水平裂缝。裂缝同时还伴着女儿墙的外移、外倾及侧向弯曲等现象。5不均匀沉降裂缝当地基变形不一致时,如产生了不均匀沉降,结构各部位受力不同,如果沉降量达到一定数量就会引起钢筋混凝土梁板的裂缝不均匀沉降裂缝多属贯穿性裂缝,其走向与沉降情况有关,有的在结构或构件上部,有的在下部,一般与地面垂直,或呈30度至45度角方向发展,裂缝宽度受温度变化影响小,因荷载大小而异,且与不均匀沉降值成比例。6大体积混凝土的裂缝大体积混凝土的裂缝称之为内约束裂缝,裂缝走向无一定规律性,梁板式,或长度较大的结构,裂缝多平行于短边大面积结构裂缝常纵横交错。多发生在施工期间,冬季缝宽,夏季较细。23混凝土裂缝的危害钢筋混凝土结构物一旦产生裂缝，对本身会产生安全上及使用上的影响。外部环境的有害成分侵入，会使裂缝部分持续扩大及劣化，造成使用性能的降低，而导致使用寿命的缩短，甚至会影响结构物的安全性。（1）对结构强度的影响结构物裂缝发生后，其本身的刚性、剪力强度、拉力强度、抗弯强度都会降低，并可能导致结构行为发生应力重分配，造成进一步的破坏。（2）对耐久性能的影响裂缝对耐久性的影响，最主要的是加速混凝土中性化，使钢筋腐蚀速度变快，并因漏水、渗水，造成发霉、渗斑而使得保护层剥落，而缩短结构物的使用年限。（3）对气密性能的影响裂缝对于气密性能的破坏，主要是针对需要高气密性能的结构物而言的，如医院、核电厂，或一些疫苗培植性能的结构物。一旦发生裂缝，就会造成气密性降低，造成辐射线或疫苗菌类外泄，影响到人们的安全。3混凝土裂缝的原因分析31原材料质量引起的裂缝混凝土是一种收缩性材料。虽然其收缩的绝对值不大，但由于其较高的弹性模量和很低的抗拉强度，即使很小一点的收缩变形也会产生很大的拉应力。当拉应力超过其抗拉强度时，混凝土即出现开裂。因此，我们应该做的事情就是设法尽最大可能地降低混凝土的收缩值和最大程度地提高混凝土的抗拉强度。一是要尽量少用收缩量大的水泥，如矿渣水泥。矿渣硅酸盐水泥的收缩比普通硅酸盐水泥大25左右。二是在满足施工和易性的条件下，应尽量减小混凝土的水灰比，尽量减小单位体积水泥浆量和砂浆量。众所周知，混凝土水灰比越大，收缩将显著增加，同时抗拉强度降低。混凝土所采用材料的质量不合格，可能导致结构出现裂缝。（1）砂石含泥量超过规定，不仅降低混凝土的强度和抗渗性，还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。砂石的级配差，或砂颗粒过细，用这种材料拌制的混凝土常造成侧面裂缝。碱骨料反应。骨料中含有泥性硅化物质与碱性物质相遇，水、硅反应会生成膨胀的胶质，吸水后造成局部膨胀和拉应力，则构件产生爆裂状裂缝，在潮湿的地方较为多见。（2）拌和用水及外加剂拌和用水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，可能对碱骨料反应有影响。32施工施工工艺及流程造成的裂缝（1）混凝土施工过程中由于施工不当、模板支撑下沉，或过早除梁板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，混凝土都无法达到密实状态；而如果振捣时间过长，石子下沉上面砂浆偏多，该处水泥较多，干缩变形也就较大，收缩不均匀也容易产生裂缝。（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）抹干压光造成的裂缝。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）养护不当造成的裂缝。过早养护会影响混凝土的胶结能力；过迟养护，如干燥过快，则通常在表面上产生宽度小且不规则的收缩裂缝。开始养护的时间应该考虑气温、湿度、风速等等因素，一般情况下，在混凝土初凝时，需开始养护。养护措施要合理，应该采用麻袋覆盖浇水养护，以保证混凝土表面能够充分的湿润，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特别显著，将直接影响到混凝土的抗裂能力。特别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）后浇带施工不慎而造成的裂缝。为了解决钢筋混凝土收缩变形和温度应力，规范要求采用施工后浇带法，有些施工后浇带不完全按设计要求施工，例如施工未留企口缝板的后浇带不支模板，造成斜坡槎；疏松混凝土未彻底凿除等都可能造成板面的裂缝。（7）砼的弹性变形及支座处的负弯矩。施工中在混凝土未达到规定强度，过早拆模，或者在混凝土未达到终凝时间就上荷载等。这些因素都叮直接造成混凝上的弹性变形，致使砼早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，将会造成支座的负弯矩，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造成横向裂缝。33混凝土因自身特性产生裂缝（1）沉缩裂缝沉降裂缝可分为塑性沉降裂缝与塑性收缩裂缝两种。塑性沉降裂缝常出现在钢筋上方，结构变化处，常开始出现在现浇混凝土后LOMIN3H之间，塑性收缩裂缝是不规则斜裂缝，在钢筋以上，常开始出现在现浇混凝土后30MIN6H之间。在浇筑混凝土过程中，浇筑高度越大速度越快，由于混凝土的塑性塌落受到模板或顶部钢筋的抑制，在浇筑数小时后会发生塑性沉降裂缝；水泥用量越大，水灰比越高，在混凝土由塑性变为固体过程中，收缩就越大，引起朔性收缩裂缝也越大。（2）干缩裂缝干缩裂缝可细分为塑性干缩裂缝与长期干缩裂缝两种。塑性干缩裂缝为表面微裂，类似龟纹，主要影响混凝土外观，常开始出现在现浇混凝土后L7天；长期干缩裂缝为表面干裂，裂缝走向纵横交错，裂缝宽度很小，与发丝相似，常开始出现在现浇混凝土后数周或数月之间。塑性干缩裂缝产生的原因有混凝土浇筑后，由于混凝土没有及时覆盖，导致水份蒸发过快，混凝土体积变形受到约束，在干热及大风季节时产生裂缝，这种裂缝的宽度有时会很大，甚至贯穿整个构件，另外，混凝土配合比中水泥用量过大，砂的颗粒过细，或混凝土水灰比过大，在浇筑混凝土前没有对模板进行湿润，均能导致混凝土收缩太大而产生裂缝。长期干缩裂缝产生的原因有混凝土成型后养护不当，表面体积收缩大，受内部混凝土约束的影响，出现拉应力引起裂缝；采用了含泥量大的细砂、粉砂浇筑混凝土，混凝土收缩大，收缩时间长，出现裂缝；在混凝土振捣过程中，有过振现象，混凝土表面形成水泥含量较多的砂浆层，导致混凝土表面收缩，产生裂缝。（3）温度裂缝混凝土具有热胀冷缩性质，当有约束时，混凝土热胀冷缩所产生的体积胀缩，因为受到约束力的限制，在内部产生了温度应力，由于混凝土抗拉强度较低，容易被温度引起的拉应力拉裂，从而产生温度裂缝。如果冬季施工时，过早除掉保温层，或受寒潮袭击，都可能导致混凝土因早期强度低二产生裂缝。当预制构件采用蒸汽养护时，由于降温过快或构件急于出池，均使混凝土表面剧烈降温，结果导致构件表面出现裂缝。在大体积混凝土水化时产生的大量水化热得不到散发，导致混凝土内外温差较大，使混凝土的形变超过极限引起裂缝。（4）化学裂缝当钢筋混凝土处于不利环境中，例如，侵蚀性水，。由于保护层厚度有限，特别是当混凝土密实性不良，环境中的氯离子等和溶于水中的氧气使混凝土中的钢筋生锈生成氧化铁，氧化铁的体积比原来金属的体积大得多，铁锈体积膨胀，对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。另外，混凝土加水拌合后，水泥中的碱性物质与活性骨料中活性氧化硅等起反应，析出的胶状碱硅胶从周围介质中吸水膨胀，体积增大三倍，从而使混凝土涨裂产生裂缝。4混凝土裂缝的预防41混凝土裂缝控制的基本原理混凝土的裂缝控制原理是从混凝土产生裂缝的几个主要原因入手，在设计和施工阶段进行有针对性的计划，从设计方案即开始考虑工程裂缝的防治方法，从材料的选用到材料的应用都严格把关，力求降低混凝土外约束与非线性降温和收缩所产生的拉应力，提高混凝土相应龄期的抗拉强度和极限拉伸，以确保抗裂安全度要求。采取控制混凝土内外温羞与减小温度应力的方法，避免结构物出现温度裂缝，同时调整混凝土表面湿度以防止表面干缩裂缝。勘测地基的实际情况利用合理的设置施工缝或变形缝等手段处理好地基不均匀沉降问题引起的裂缝。42混凝土裂缝的预防措施421混凝土材料选用1水泥应选用水化热较低的水泥，尽量选用水化热低的水泥，具体可以采用中热硅酸盐水泥等水化热较低的水泥。且可以在水泥中可以添加定比例的粉煤灰，既降低水化热，又可使混凝土变得细密从而提高密实度。2集料在施工中避免使用含泥量高的集料，因使用含泥量高的集料会导致集料表面与水泥石的机械粘结力降低，而且会增加混凝土拌合物的用水量，不仅增加了混凝土的收缩，同时降低了混凝土的抗拉强度，导致收缩裂缝发生。粗骨料宜用表面粗糙、质地坚硬的石料级配良好，孔隙率小，无碱性反；有害物质及粘土含量不超过规定，细骨利肩佣颗粒较粗、孔隙较小，含泥量较低的中砂。3外加剂在混凝土中适当掺入减水剂可以降低用水量、减少收缩，提高了混疑土的强度，而且减少水泥用量，相应的减少水热化。422混凝土的施工1混凝土配合比混凝土的制备需要严格控制混凝土的配合比设计，混凝土应根据实际采用的原材料按工程要求进行配合比设计，并按普通混凝土拌和物性能试验方法等标准进行式验、试配，以满足混凝土强度、耐久性和工作性能坍落度等的要求，严格控制水灰和水泥用量，选择符合工程强度要求的级配良好的石子，减小空隙率和砂率以减少收缩量，提高混凝土抗裂强度。2混凝土搅拌为了拌制出均匀优质的混凝土，除合理地选择搅拌机外，还必须正确地确定搅拌制度，即一次投料量、搅拌时间和投料顺序等。这些细节部分都会影响到混凝土工程的质量，应该严格按照工程要求做好设计。3混凝土浇筑在混凝土浇筑前，应检查模板的标高、位置、尺寸、强度和刚度是否符合要求；检查钢筋和预埋件的位置、数量和保护层厚度，清除模板内的杂物和钢筋的油污；对模板的缝隙和孔洞应堵严。混凝土的浇筑，应由低处往高处分层浇筑。每层的厚度应根据捣实、结构的配筋情况等因素确定。A、在浇筑竖向结构混疑土前，应先在底部填入与混凝土内砂浆成分相同的水泥砂浆。B、浇筑中不得发生离析现象，当浇筑高度超过3M时，应采用串筒、溜管或振动溜管使混凝土下落。C、在混凝土浇筑过程中应经常观察模板、支架、钢筋、预埋件、预留孔洞的情况，当发现有变形、移位时，应及时采取措施进行处理。D、混凝土浇筑后，必须保证混凝士均匀密实，充满整个模板空间，新旧混凝土结合良好，拆模后，混凝土表面平整光洁。为保证混疑土的整体性，浇筑混凝土应连续进行。当必须间歇时，其间歇时间宜缩短，并应在前层混凝土凝结前将次层混凝土浇筑完毕。混凝土运输、浇筑及间歇的全部时间不应超过混凝土的初凝时间。4混凝土捣实混凝土的捣实就是使入模的混凝土完成成型与密实的过程，从而保证混凝土结构构件外形正确，表面平整，混凝土的强度和其他性能符合设计的要求。混疑土浇筑模后应立即进行充分的振捣，使新入模的混凝土充满模板的每一角落，排出气泡，使混凝土拌和物获得最大的密实度和均匀性。通常施工方法是在浇注进行强力振捣，这样也可避免浇注过程中的跑浆，而由于施工中受多种因素影响，只能用泵送商品混凝土，加上泵送混凝土坍落度较大，水灰比达不到要求，为此要采用混凝土二次振捣技术，以保证混凝土的抗渗质量、几次振捣对加强混凝土的密实度和提高强度都有明显的效果、二次振捣可使丹落度已经消失的混凝土拌合物重新振倒液化，消除粗骨料、水平钢筋及子埋件下面的积水和周围的水膜，使这些水分与周围的砂浆再次搅拌均匀，同时，振捣中也会将未水化的呈团状的水泥颗粒打散，使其充分水化。这样既提高了混凝土的强度，又防止了因水分蒸发而形成的渗水通道，减少了孔隙和气泡，提高了混凝土的密实度，混凝土振捣时布置三道振捣，第道设在混凝土的坡角，第二道设在混凝土的坡中间，第三道设在混凝土的坡顶。每道设2台振捣器，三道振捣相互配合，确保振捣覆盖整个坡面。5）混凝土养护混凝土早期处于潮湿环境下，对收缩变形很大影响。施工中均采用草帘浇水法养护，是比较行之有效的。同时，还要注意在施工时突然刮大风，将刚浇捣完毕的混凝土表面水分迅速蒸发，而产生的干缩裂缝。在混凝土构件成型后，表面作23MM的沥青涂层，不使混凝土失水，减少其收缩。国家建筑研究院曾作过保水试验，当保水140和240再解封后，收缩值比未保水的情况分别减少28和34。5混凝土裂缝处理措施混凝土裂缝的修补措施主要有以下一些方法表面修补法，灌浆、嵌逢封堵法，结构加固法，混凝土置换法，电化学防护法以及仿生自愈合法。51表面修补法表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常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，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。52灌浆、嵌逢封堵法灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。53结构加固法当裂缝影响到混凝土结构的性能时，就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。54混凝土置换法混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。55电化学防护法电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。这种方法的优点是防护方法受环境因素的影响较小，适用钢筋、混凝土的长期防腐，既可用于已裂结构也可用于新建结构。56仿生自愈合法仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，它模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分如含粘结剂的液芯纤维或胶囊，在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。结论裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，混凝土工程在