毕业论文-墙体或混凝土裂缝控制与措施.doc

混凝土裂缝控制与措施墙体或混凝土裂缝控制与措施 摘要：混凝土开裂一直建筑工程常见的问题，本文试着从开裂的原因及控制方法和措施作出一点探讨，包括墙体、楼板、基础等。对常见的裂缝（温度裂缝，结构裂缝、材料裂缝、施工裂缝）做了较浅的研究，裂缝的补救只做了较浅的探讨。关键词：裂缝、温差、控制措施、约束。CONTROL AND METHODS OF CONCRETE CRACK KEY WORD: crack、temperature difference、control methods 、constraint.裂缝产生的原因裂缝产生的原因可以分为两类：（1）结构性裂缝是由于外荷载引起的，包括常规结构计算中的主要应力以及其他的结构次应力造成的受裂缝；（2）材料型裂缝，是由于非受力变形变化引起的，主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的；（3）施工原因。1.1 温度裂缝温度裂缝产生的主要原因是内外温差引起的温度应力。大体积混凝土由于水泥水化过程产生的水化热积累，浇筑后34d内混凝土内部温度急剧上升引起的混凝土膨胀变形，混凝土内部应力表现为压应力，此时混凝土的弹性模量很小，由于温度变化引起的受基础混凝土膨胀变形仍旧很小。温度峰值过后，混凝土由升温期转为降温期，混凝土开始收缩，内部应力表现为拉应力。此时混凝土的弹性模量较大，降温引起的受约束的收缩变形会产生相当大的拉应力，当拉应力超过混凝土同龄期的抗拉强度时，就会产生温度裂缝，对混凝土结构产生不同程度的危害。此外，在混凝土内部温度较高时，外部环境温度低或气温骤降期间，内外温差过大在混凝土表面也会产生较大的拉应力而出现表面裂缝。1.2 收缩裂缝收缩裂缝包括干燥收缩，塑性收缩、自身收缩、碳化收缩等。这里主要介绍干燥收缩和塑性收缩。1.2.1 干燥收缩 干燥收缩多出现在混凝土养护结束后的一段时间内或混凝土浇筑完毕后的一周左右。干缩裂缝产生的主要原因；混凝土受外部环境影响，表面水分损失过快，变性过大，内部混凝土变性较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大的拉应力而产生裂缝。相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生。混凝土干缩主要与混凝土水灰比、水泥成分、水泥用量，集料性质和用量，外加剂用量等有关。1.2.2 塑性收缩塑性收缩是混凝土终凝前，表面因失水过快而产生的收缩，一般在干热或大风天气出现。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素，由水灰比、混凝土的凝结时间、环境湿度、风速、相对湿度等。1.2.3早龄期收缩 早龄期收缩特指混凝土浇筑后3d的干燥收缩值（包括干燥收缩），文献【5】的研究表明，混凝土浇筑后早期得不到有效地保湿养护，那么早龄期，尤其是第1天内的干缩被大大加剧了2. 外墙裂缝的产生原因 外墙裂缝除了以上介绍的原因外还有，就是局部设计的缺陷21局部节点设计缺陷保温设计中常常忽视对结构挑出部位，如阳光、雨罩，靠外墙阳台栏板、空调室外机隔板、附壁柱、凸窗、装饰线、靠外墙阳台分户隔墙、檐沟、女儿墙内外侧及压顶等部位的保湿。在保温层与其它材料的材质变换处，材质间的弹性模量和线性膨胀系数不同，在温度应力的作用下的变形也不同，极易产生层裂缝。窗口周边及墙体转折处等易产生应力集中的部位未铺网格布来分散应力，从而产生裂缝。3.预拌混凝土 预拌泵送属于大流态混凝土，它与过去现场拌制的塑性混凝土相比，有塌落度大、砂率大，水泥用量的3个显著特点，因此泵送出现裂缝的概率也以往多。 混凝土主要靠水泥水化后与骨料生成人工石，水泥是增强的主要胶结材料。水泥的化学收缩与水泥的品种、标号、细度、用量有关。随水泥标号提高，细度增多，混凝土的收缩值增加。混凝土拌合物在经历化学收缩，塑性收缩，碳化收缩及干燥收缩后，总收缩率约为0.04%0.06%，所以混凝土自身收缩是其固有的物理特性，也是预拌泵送混凝土出现裂缝的根本原因所在。4.施工因素4.1 混凝土墙体发生较大的收缩变形（1）混凝土中水泥用量偏大 C40、C50预拌泵送混凝土、水泥用量为400500 g/m3（2）施工中养护不力 37d拆除模板后，没有覆盖或浇水保湿养护（3）水平钢筋配筋率低。（4）膨胀剂使用效果不佳 掺膨胀剂后，达不到14d限制膨胀率指标，没有发挥出补偿收缩作用。5. 混凝土墙体发生了过大的温度变形（1）水化热引起的温度变形再拆模后混凝土显著降温使混凝土出现表面裂缝，随着继续降温和收缩，侧面处混凝土拉应力超过fct，裂缝向纵深发展，直至贯通。（2）昼夜温差引起的变形 进入9月份昼夜温差1113C直接暴露于大气中的混凝土，因为混凝土存在“传热滞后现象”，考虑混凝土随气温变动出现6C的瞬时降温差，经计算混凝土18d龄期的综合温差应力为：(18)=1.751MPa (18) fct (18)=1.68MPa (开裂)裂缝的控制措施一、早期裂缝的控制早期裂缝的形成，最开始是由于初凝至终凝前后塑性裂缝的出现，这类裂缝中宽度较大的部分细小的微裂缝（称为“隐式裂缝”）则容易被忽视，则在其后的干燥收缩过程中，在出现这类隐式裂缝的薄弱部分，裂缝进一步扩展，最终成为“显式裂缝”，即通常所指的干缩裂缝，由于此时混凝土强度与刚度发展均已相当成熟，因此，处理这类裂缝已不像凝结前后的塑性裂缝那样，可以通过二次抹平等简单方式加以修复。研究表明，控制这类早期裂缝（包括收缩裂缝与早期干缩裂缝）是有显著效果的二、早期养护对早龄期收缩的抑制作用1 早龄期收缩早龄期收缩特指混凝土浇筑后3d的干燥收缩值（包括干燥收缩），文献【5】的研究表明，混凝土浇筑后早期得不到有效地保湿养护，那么早龄期，尤其是第1天内的干缩被大大加剧了。2 相对温度的控制 早期养护的关键是保证混凝土浇筑后性能发展所需的一定湿度环境。周围环境的相对湿度对混凝土早期性能尤其是收缩性能的影响很大。文献【5】研究发现，早期相对湿度降低越多，混凝土收缩增幅越大，因此在混凝土浇筑的早期，控制好一定的相对湿度对混凝土收缩的抑制是很关键的。3 早期养护为主，材料减缩为辅的裂缝控制理念对早期的自收缩比较大的混凝土，如掺细硅灰的高强混凝土来说，早期保湿或密封养护能大大降低早龄期的干缩，但对自收缩意义不大。那么在养护尽量做到位的前提下，在辅以适当的材料减缩措施便显得更为合理。因此，针对高强度混凝土这类自收缩较大的混凝土，提出“早期养护为主，材料减缩为辅”这一控制理念，早期养护为主是因为通过早期养护可以降低绝大部分发生在早期的干缩，因为这部分干缩通常是早期收缩裂缝的主要因素，而早期的自收缩往往是在干缩没有得到有效控制的基础上，通过其对总收缩的叠加效应最终加速了裂缝的产生。三、结构约束 混凝土结构在温度与收缩变形时遇到的约束有两类：一类是配筋构件中钢筋对混凝土产生的所谓约束，另一类是由于结构的超静定结构而引起的外约束钢筋对混凝土的自约束主要是对收缩变形的约束，而温度变形并不受到约束，因为混凝土与钢筋有着基本相同的温度线膨胀系数。如果配筋不合理，则可能产生很大的自约束应力而产生严重的开裂1. 抗裂钢筋实践证明，通过增加直径较小，间距较密且均匀的抗裂钢筋来控制混凝土结构的温度及收缩裂缝是一条有效地途径。2. 膨胀混凝土 使用膨胀混凝土的关键是14d的蓄水养护以及其后的保温、保湿、防风养护及至使用过程中的潮湿、小风环境。掺膨胀剂可以使混凝土在水中或高温环境产生较大的膨胀，但它并不能阻止普通环境下的干缩的发生，只是对干缩有一定的补偿四、后浇带 后浇带的工作原理是“先放后抗”，但关键是“放”。因此在冬季最冷月之前2个月或2个月之前，这段气温逐渐下降过程中后浇带的大体积混凝土中使用后浇带，会使其发挥最大的“放”的效用，即可以“放掉”掉全部水化热产生的负温差变形又可以“放”掉30%左右的混凝土收缩变形，还可以“放”掉近2个月的季节负温差变形。五、 掺加聚丙烯纤维参加聚丙烯纤维，可以大大改善混凝土的抗渗性，加入混凝土中的纤维有阻裂效应，能延缓裂缝的产生和扩展，减少及细化裂缝。聚丙烯纤维参入混凝土；能满足以下要求：（1）能适应较强的碱性环境；（2）暴露在大气中，能耐阳光照射及防老化；（3）在商品混凝土搅拌站生产能满足商品混凝土生产工艺要求，能在水泥混凝土中快速分散均匀分布；（4）与混凝土有良好的粘贴力，能起增强作用。1. 提高混凝土抗塑性收缩的能力聚丙烯纤维加入混凝土中，纯粹是物理作用。纤维的主要作用是从混凝土浇筑到硬化前，混凝土尚未产生足够的强度以抵抗收缩的应力导致微裂缝，加入纤维可以部分抵消内部应力，抑止微裂缝产生和发展 纤维加入可以改善裂缝尖端的应力集中，防止裂缝进一步发展，当裂缝发展与纤维相交时，纤维可抵消部分或全部应力，加入的纤维呈三维无规则分布，有助于消弱混凝土的塑性收缩，收缩的能量分散到每M3数千万条具有高抗拉强度和相对低弹性模量的纤维单丝上，有效地增强混凝土的韧性，抑止微裂缝的产生和发展。同时无数纤维在混凝土内部形成乱向支撑体系，有效阻止骨料的离析，使混凝土粘聚性好，从而阻止了由于干缩引起的裂缝产生，所以掺加聚丙烯纤维，使混凝土内部有害裂缝（裂缝的宽度大于0.05mm）的数量得到有效控制，混凝土渗透性降低，不易碳化。六、提高预拌混凝土质量、减少混凝土自身收缩1. 抓好混凝土原料质量和混凝土配合比设计粗骨料、细骨料、水泥、减水剂、掺合料2.混凝土水化热引起裂缝的预防措施大体积混凝土由于水化热产生的升温较高，降低幅度大、速率快，使混凝土产生较大的温度和收缩应力是导致混凝土产生裂缝的主要原因。施工前应计算升温峰值，内外温差及降温速率，制定相应的技术措施，防止和控制温度裂缝，确保工程质量，预防和控制措施如下3. 降低混凝土入模温度 （1）降低原材料进入搅拌机的温度； 如夏季降低水温，粗骨料遮阳防晒，并洒冷水降温；细骨料遮阳，散装水泥提前储备，避免新出厂水泥温度过高。采取以上措施限度降低混凝土出机温度 （2）夏季 对罐体喷冷水降温，混凝土泵送管道遮阳防晒3.2 降低混凝土水化热选择中低热品种水泥，优先选用矿渣硅酸盐水泥；掺入一定比例的粉煤灰；高效减水剂；掺加缓凝剂；3.3掺加UEA膨胀剂 掺入UEA膨胀剂，在最初14d潮湿养护中，使混凝土体积微膨胀，补偿混凝土早期失水收缩产生的收缩裂缝3.4 采用二次抹压技术 在混凝土初凝前12h ,用长刮板摊平表层泥浆，再用铁滚筒碾压数遍，结合蟹子打磨压实，以闭合混凝土初期收缩裂缝，随后铁抹子压实收光，防止水分过快散失而出现干缩裂缝。 七、 混凝土干缩裂缝的预防措施浇筑基础底板，楼板等外露混凝土表面；若无恰当措施极易失水过快产生干缩裂缝。1 抹平后及时覆盖塑料薄膜或湿草袋，对混凝土进行保湿养护。接缝搭接盖严，避免混凝土水分蒸发，保持混凝土表面处在湿润条件下养护。混凝土终凝后继续浇水养护7d。2墙、柱、梁的侧模过早拆模，为防止混凝土表面产生干燥收缩裂缝，应在混凝土表面刷养护液，冬季施工时，上述构件拆模后，表面挂草帘养护3根据混凝土的温度收缩应力公式:混凝土伸缩缝间距越小，温度收缩应力越小，因此大体积混凝土大多靠设缝的办法来解决开裂问题，然而温度应力与缝间距并不呈线性关系，只是在较短的间距内而引起漏水，同时对抗震不利。因此应设置合理的缝间距，同时处理好缝间距防水问题，保证缝间结构的整体性4 沉降收缩裂缝该裂缝一般多沿主筋通长方向，在混凝土表面出现，常在浇筑后发生，硬化后停止。裂缝产生原因是浇捣后，骨料颗粒沉落，水泥浆体上浮，受到钢筋或埋设件或大骨料的阻挡，而使混凝土互相分离。另外混凝土本身组成材料沉落不均匀造成开裂。防治措施如下：（1）可采用稠度适当的低流动性混凝土（2）加强混凝土振捣，不能漏振；（3）对于断面相差大的结构物和混凝土剪力墙孔洞口处，先浇筑较深部位，静止12h。让混凝土沉降后，再与断面或孔洞上部混凝土一起浇筑；（4）初凝前两次振捣和两次抹压混凝土表面设计方面:(1)基坑底板高低错落处及底板，墙板交接处应增加构造钢筋，防止裂缝开展;(2)墙体抗裂钢筋的位置;为了提高墙体混凝土的极限抗拉伸能力，增强其抗裂作用，墙体水平构造的钢筋选用细而密的配筋方式。墙体膨胀加强带部位还要设置温度应力补偿钢筋。温度应力补偿钢筋应垂直于膨胀加强带方向并且直接绑扎在墙体立筋外侧，其设置间距墙水平钢筋间距的2倍（300mm）5、缝的设置（1）缩缝，防止混凝土不规则收缩开裂；（2）隔离缝，防止地面与其它结构间不同沉降引起地面开裂；（3）施工缝，防止混凝土浇筑施工中断处的开裂缩缝的设置不是为了限制混凝土开裂，而是为了控制其开裂的形式，使裂缝的展开有规律，因此缩缝、切缝的时间必须很好控制，一般在混凝土浇筑以后的412h。不得晚于12h。缩缝的间距一般为地面厚度的624倍，若要扩大缩缝间距，可考虑在地面层内配置钢丝网。八、施工技术措施1优化混凝土配合比 2. 混凝土浇筑 为减少混凝土的水化热温升，采取下列措施；（1）降低如墨温度，特别是夏季施工，首先控制混凝土出盘温度，其次用草袋或者麻袋包裹混凝土输送管道，并浇水降温；（2）分层浇筑混凝土，分层厚度小于500 mm2.1浇筑季节 考虑徐变影响后，夏天浇筑混凝土，1个周期时构件中有较大压应力存在，且在浇筑混凝土后5年内逐渐增大。这说明在冬天浇筑混凝土只能减少结构中的温度拉应力，并不能从根本消除温度拉应力的存在。而且由于徐变随加载龄期不同发生的变化，使产生最大季节温差拉应力的浇筑时间不在每年的温度最低点，而是各自前后向后推迟了1个月。因此为了降低季节温差在结构中产生拉应力，可尽量选择2月或近2月的时间浇筑混凝土，尽量避免8月或接近8月的时间3. 混凝土养护 （1） 保湿养护 混凝土表面经过二次抹压后，立即覆盖塑料薄膜，防止表面水分蒸发，保持混凝土处于潮湿状态下养护。特别对于掺入膨胀剂的混凝土，在最初d内，必须潮湿养护，方能保持膨胀剂发挥膨胀作用（2）保温养护 根据混凝土绝热温升计算，确定中心最高温度，按温控技术措施，确定养护材料及覆盖厚度和养护时间。保温目的：（1）减少混凝土表面热扩散，减少内外温差；（2）延缓散热时间，控制降温速率，有利于混凝土强度增长和应力松弛，避免产生贯穿裂缝，养护一般不小于15d（3）在常温季节 混凝土终凝后也可采取蓄水养护的办法，替代前两种个保温保湿的养护办法。根据混凝土内外温差数据，及时调整蓄水高度 保温养护还应注意两点（1）养护期间随时观察混凝土表面潮湿度，以便及时采取补救措施（2）保温和保湿措施应兼顾考虑要综合考虑水化热温升。施工季节，模板等因素，实时变换养护方法。夏季施工，缩短带模养护时间；春秋季施工，白天保湿夜间保温；冬季施工，前期以保温为主；拆模后不宜向混凝土表面浇水，改用喷雾，或挂上草包、麻袋后洒水4. 改进施工工艺 表面及时处理 在混凝土初凝前12h ,用长刮板摊平表层泥浆，再用铁滚筒碾压数遍，结合蟹子打磨压实，以闭合混凝土初期收缩裂缝，随后铁抹子压实收光，防止水分过快散失而出现干缩裂缝。九、抑制混凝土碱骨料反应的技术措施 原材料碱含量限值和使用量是控制混凝土最大碱含量的首要条件，从3个途径加以限制；（1）使用碱含量不大于0.6%的水泥，尽量降低水泥用量；（2）不用或者少用含碱的外加剂，控制其引入混凝土含碱量不超过1Kg/m3;(3)不使用含NaCl和KCl的砂，石骨料和水；掺加一定量粉煤灰、火山灰质等活性掺合料，可有效抑制碱-硅酸反应。结语 混凝土裂缝在建筑工程普遍存在，在实际很难控制和防止。随着科技的进步，近年也出现了许多无缝的构筑物，对以上混凝土开裂的因素作了一些分析，在工程