建筑专业毕业论文--建筑结构中裂缝成因分析及修补方法.doc

毕业设计（论文）题 目： 建筑结构中裂缝的成因及修补方法学院（系）： 建筑工程系 专业班级： 08工程监理5班 学生姓名： 指导教师： 完成日期： 2011年5月 毕业设计（论文）任务书班 级08工监5班学生姓名 指导教师 设计（论文）题目建筑结构中裂缝成因分析及修补方法主要研究内容1.建筑结构中主要裂缝概述2.裂缝的种类和原因3.裂缝的修补方法主要技术指标或研究目标通过探讨建筑结构中裂缝的成因，分析裂缝的修补办法，从而对建筑结构裂缝有因有果地进行修补。基本要求1.根据文献资料运用所学知识，撰写论文初稿、修改稿、终稿。2.论文结构严谨，逻辑性强，论述层次清晰，语言准确，文字流畅，对研究问题有独到见解。3.符合毕业论文格式要求，撰写规范。主要参考资料及文献1 王铁梦.建筑物的裂缝控制,上海科技出版社.1987.2 赵国藩.钢筋混凝土结构的裂缝控制等，海洋出版社.1991.3 富文权.混凝土工程裂缝分析与控制， 中国铁道出版社.2002.4 胡兴福. 建筑结构. 北京：高等教育出版社.2005.5 宁仁岐.建筑施工技术.北京：高等教育出版.2001.6 张雄.混凝土结构裂缝防治技术，化学工业出版社.2007.目 录摘要abstract1.建筑结构中主要裂缝概述12.裂缝的种类和成因12.1荷载引起的裂缝12.1.1直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝12.1.2次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝22.2混凝土收缩引起的裂缝22.2.1塑性收缩裂缝22.2.2干缩裂缝22.3温度变化引起的裂缝22.4钢筋锈蚀裂缝32.5冻胀引起的裂缝32.6水泥安定性不良产生的裂缝42.7施工引起的裂缝42.8地基不均匀沉降产生的裂缝43.裂缝的修补方法53.1表面处理法53.2嵌缝法53.3结构加固法63.4电化学防护法63.5仿生自愈合法63.6灌浆法63.7混凝土置换法74.结束语7参考文献8致谢9摘要近年来，我国混凝土施工工艺产生了巨大的进步，混凝土强度等级日趋提高，结构形式日趋复杂，从过去的干硬性、低动性、现场搅拌混凝土转向集中搅拌、大流动性泵送浇注，泵送混凝土获得广泛应用，多年以来，在工程建设领域，一个相当普遍的质量问题就是结构的裂缝问题，且有日趋增多的趋势，它已影响到正常的生活和生产，并困扰着大批工程技术人员和管理人员，是一个迫切需要解决的技术难题。在现实的建筑中，混凝土结构会出现各种各样的裂缝，其中最常见的要数钢筋混凝土构件以及砖墙裂缝。钢筋混凝土结构出现裂缝的原因很复杂，主要有材料或气候因素、施工方法不当、设计和施工错误、改变使用功能或使用不合理等。建筑裂缝不仅种类繁多,形态各异,而且较为普遍。轻微者影响建筑物美观,造成渗漏水,严重者降低建筑结构的承载力、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。因此,正确认识原因、切实加以防治十分必要,十分迫切。本文针对建筑结构中出现的裂缝问题，从设计，荷载，原材料，施工等方面对产生裂缝的各种因素进行分析，并提出预控措施。确保结构安全和避免不必要的损失。关键词： 结构裂缝 裂缝控制 荷载 施工 温度变化abstractin recent years, chinas concrete construction technology has had a huge progress, concrete strength grade increasingly improved, increasingly complicated structure forms; from the past of dry, rigid, low dynamic sex, field mixing concrete mixing, big liquidity to focus pumping pouring, pumping concrete being widely applied; over the years, in the engineering construction field, a fairly common quality problem is structure crack, and a growing number of trend, it has affected the normal life and production, and bothering large engineering technicians and management staff, is an urgent needs to solve technical problems. in reality of building, concrete structure will appear all sorts of crack, one of the most common to several of the reinforced concrete structures and brick wall cracks. reinforced concrete structure crack reason is very complicated, mainly has material or climate factors, construction method is undeserved, design and construction error, change the use function or use is not reasonable, etc. construction cracks, phyletic and various forms not only, and widespread. slight affect the buildings caused by the leakage is beautiful, architectural structure, or reduce the capacity and stiffness, stability and integrity, durability and can even lead to overall collapsed major quality accident. therefore, the correct understanding causes, practically prevented necessary, very urgent. this paper aimed at building structure of cracks in the problem, from design, raw materials, construction, load aspects of of all kinds of factors cracks are analyzed, and puts forward some measures to counter. ensure that the structure safety and avoid unnecessary loss. keywords: structural cracks crack control load construction temperature changes8建筑结构中裂缝成因分析及修补方法1. 建筑结构中主要裂缝概述 混凝土是由水泥为主的胶结浆体将散落的砂石混合粘结在一起，是一种多元、多相、非匀质水泥基复合材料。从开始浇注、振捣就会出现骨料下沉、浆体上浮现象，而浆体受骨料约束，在混凝土内部和表面会出现大量微细裂缝。以后随养护条件、环境条件和荷载情况的变化会出现多种多样的裂缝。在钢筋混凝土结构中，一个相当普遍的质量问题就是结构的裂缝问题，且有日趋增多的趋势，它已影响到正常的生活和生产，并困扰着大批工程技术人员和管理人员，是一个迫切需要解决的技术难题。由于结构在外荷载作用下的破坏和倒塌是从裂缝扩展开始的，因此人们对裂缝往往产生一种建筑破坏的恐惧感，是可以理解的。早在1932年，前苏联的教授在钢筋混凝土强度理论就指出,如正常配筋受弯构件的破坏状态是指受拉区钢筋到达屈服强度，受压区混凝土达到受弯的抗压强度，此状态称为承载力极限状态。这一状态全过程是伴随着荷载的不断增加，裂缝出现(钢筋应力只有4060mpa)，裂缝扩展，受压区塑性不断发展，最后达到完全破坏。此时破坏荷载往往是裂缝出现荷载时的35倍，因此，很多大型钢筋混凝土结构，仅仅自重就超过了极限荷载的30%,在此条件下钢筋混凝土结构带有轻微裂纹是完全正常的，结构是安全的，恐惧是不必要的。2. 裂缝的种类和成因但是近年来大量裂缝的出现，并非与荷载作用没有直接关系，通过大量的调查与实测研究证明这种裂缝是由于变形作用引起，包括温度变形(水泥的水化热、气温变化、环境生产热)，收缩变形(塑性收缩、干燥收缩、碳化收缩)及地基不均匀沉降(膨胀)变形。结构裂缝的成因复杂而繁多，混凝土结构裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分如下几类： 2.1荷载引起的裂缝 钢筋混凝土结构在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。 2.1.1直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝 （1）设计方面，计算模型不合理；内力与配筋计算错误；设计断面或结构刚度不足等； （2）施工方面，对设计意图理解不清，改变结构受力模式；预制构件起吊、运输、安装等不规范。 2.1.2次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝 （1）载作用下，由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。 （2）结构中的凿槽、开洞、设置牛腿等，在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算，一般根据经验设置受力钢筋。研究表明，受力构件挖孔后，力流将产生绕射现象，在孔洞附近密集，产生大的应力集中。在这些结构的转角处或构件形状突变处容易出现裂缝。实际工程中，次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因。 2.2混凝土收缩引起的裂缝 混凝土在凝结硬化过程中，由于水泥释放大量的水化热，在表面和内部先后出现较大的温差变化而引起拉应力；外部气温骤降也会在混凝土表面引起较大的拉应力，当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时即会出现裂缝。2.2.1塑性收缩裂缝此种裂缝多发生于新浇混凝土的板面、地面或具有较大面积的构件表面，裂缝形状很不规则，长短不一，互不连贯。产生这类裂缝的原因主要是混凝土多为室外露天浇筑。浇筑后混凝土表面受到日晒、风吹的影响，使新浇混凝土表面水分蒸发过快，即蒸发速度大于泌水速度，表面混凝土的收缩受到底层混凝土的约束，使正在硬化的混凝土产生拉应力，从而导致混凝土表面裂缝。塑性裂缝一般在混凝土浇筑后4h左右形成，开始不很明显。2.2.2干缩裂缝这种裂缝多发生于混凝土终凝前后，也有表面裂缝，宽度一般为0.050.2 mm，个别情况也有大于0.2mm的。终凝前出现裂缝，较薄的梁、板类构件多沿短方向分布；凝固后期的裂缝一般较宽较深，此时出现的干缩裂缝一般均匀地分布于相邻两钢筋之间并与钢筋平行。产生这种裂缝的原因主要是混凝土在硬化过程中，由于环境气候条件的影响，混凝土表面的水分蒸发，水泥石中的凝胶体逐渐干缩产生初始应力，引起混凝土干缩裂缝。2.3温度变化引起的裂缝 混凝土受水泥水化热作用、大气及周围温度、电气焊接等因素影响而冷热变化时，发生收缩和膨胀，产生温度裂缝。由于水泥水化热引起的裂缝一般产生于大体积混凝土，裂缝多平行于结构的短边，由于环境温度变化而产生的温度裂缝可能贯穿整个杆件截面。由电气焊接引起的裂缝一般产生于施焊构件的周围。温度裂缝产生的原因主要分为以下几种。（1）施工期温度裂缝大体积混凝土浇筑后，在硬化期间水泥放出大量的水化热，内部温度不断上升，使混凝土外部和内部形成较大的温差，而施工中未采取有效的技术措施时，将导致混凝土内外温度急剧变化而产生温度裂缝。（2）环境温度变化裂缝对处于环境温差较大的高温车间、冷库、浴室等由于温度骤变，容易产生温度裂缝。裂缝一般平行于梁板结构的短边。一些现浇框架结构，也易产生温度裂缝，严重时可以贯穿杆件整个截面。（3）电气焊接裂缝预制构件安装时预埋件因焊接措施不当，使预埋件附近混凝土产生裂缝，也是一种温度裂缝。2.4钢筋锈蚀裂缝 当保护层混凝土碳化或混凝土不密实、保护层厚度不足时，钢筋在一定的环境条件下将发生锈蚀，削减钢筋的断面，同时铁锈膨胀可引起混凝土开裂，破坏混凝土与钢筋之间的粘结力，削弱混凝土与钢筋的共同工作，降低结构的耐久性。2.5冻胀引起的裂缝 温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀，因而混凝土产生膨胀应力，使混凝土出现裂缝。 2.6水泥安定性不良产生的裂缝由于水泥安定性不良使混凝土产生裂缝，裂缝的形式通常遍及结构的表面，形状如同龟裂，严重的可使构件弯曲、松脆或崩溃。水泥安定性不良主要是水泥熟料烧结不充分而产生较多的游离氧化钙，它在凝结硬化过程中水化很慢，当水泥已经凝结硬化后它还在继续起水化作用，破坏已经硬化的水泥石结构，使结构构件的体积发生不均匀变化而产生裂缝。使用安定性不良的水泥会降低结构或构件的承载力，严重的还会造成结构的承载力破坏。2.7施工引起的裂缝 在混凝土结构浇筑、制作、拆模、运输、吊装等过程中，若施工不规范，工艺不合理，则容易产生各种裂缝。比较常见的有： （1）混凝土保护层过厚，或踩塌已绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，而形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。 （2）混凝土振捣不密实，出现空洞，导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。 （3）混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，引起塌落度过低，或加大水灰比，出现不规则的收缩裂缝。 （4）混凝土养护。养护条件对混凝土的收缩影响很大，特别是早期养护质量与裂缝的关系密切，混凝土尚处于未完全硬化状态时，如干燥过快，则产生收缩裂缝，通常发生在表面上，裂缝不规则，宽度小，另外水泥在水化及硬化过程中，散发大量热量，使混凝土内外部产生温差，超过一定值时，因混凝土的收缩不一致而产生裂缝。 （5）支架预压不够或范本刚度不够或拆模过早等使结构产生裂缝。（6）环境温度越高，风速越大，收缩越大，避免在极端天气条件下施工，可以减少混凝土结构的开裂情况。2.8地基不均匀沉降产生的裂缝由于地基沉降不均匀也可引起梁板裂缝。不均匀沉降产生的裂缝多属贯穿性裂缝，其走向与沉降情况有关，一般表现为垂直或呈3045角方向发展。3. 裂缝的修补方法裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度，还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此根据裂缝的性质和具体情况我们要区别对待、及时处理，以保证建筑物的正常使用。混凝土裂缝的修补措施主要有以下一些方法：3.1表面处理法 表面修补法是一种简单、常见的修补方法，包括表面涂抹法和表面贴面法。它主要适用于修补稳定裂缝，同时裂缝宽度较细、较浅（宽度小于0.3mm）。当表面裂缝不多时，可在裂缝处用水冲洗，然后涂刷水泥净浆或将混凝土表面清洗干净并干燥后涂刷环氧树脂、沥青、油漆等；当表面有较多裂缝时，可沿裂缝附近用钢丝刷刷干净再用压力水清洗并湿润后，用1：（12）水泥砂浆抹平或在表面刷洗干净并干燥后涂抹23mm厚的环氧树脂水泥。对于有防水抗渗要求的迎水面，可在混凝土表面刷洗干净并干燥后，粘贴23层环氧树脂玻璃或橡胶沥青绵纸等以封闭裂缝。3.2嵌缝法填充法主要适用于修补水平面上较宽的裂缝（大于0.3mm），根据裂缝的情况，可以直接向缝内填入不同粘度的树脂。宽度小于0.3mm的裂缝则应先将开裂部位剔凿成v形或u形槽口，然后清除浮灰，冲洗干净后先涂上一层界面剂或低粘度的树脂，以增加填充材料与混凝土的粘结力。3.3结构加固法结构加固法是在结构构件外部或结构裂缝四周浇铸钢筋混凝土围套或包钢筋、型钢龙骨，将结构构件箍紧，以增加结构构件受力面积，提高结构的刚度和承载力的一种结构补强加固方法。这种方法适用于对结构整体性、承载能力有较大影响的深进及贯穿性裂缝的加固处理。常用的方法有以下几种：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。3.4 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中的离子分布状态，提高钢筋周围的ph值，钝化钢筋，以达到有效防腐的目的。电化学防护法主要有三种：阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法。电化学防护法是一种新型的裂缝处理方法，有着广泛的发展前景。3.5 仿生自愈合法仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，此法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，在混凝土的传统组成部分中加入某些特殊组成部分（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部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。3.6 灌浆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