毕业设计（论文）-谈混凝土施工裂缝.doc

毕业综合训练（实习形式用）课题名称 谈混凝土施工裂缝 学 院 土木工程学院 专 业 工程造价 班 级 12专造价6班 姓 名 童悦 学号 112104020510指导老师 李曼曼 江西科技学院10引言混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。经过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存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，正是由于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，微裂缝就会不断的扩展和连通，最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝，也就是混凝土工程中常说的裂缝。混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的，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，严重者将会威胁到人们的生命和财产安全。很多工程的失事都是由于裂缝的不稳定发展所致。近代科学研究和大量的混凝土工程实践证明，在混凝土工程中裂缝问题是不可避免的，在一定的范围内也是可以接受的，只是要采取有效的措施将其危害程度控制在一定的范围之内。钢筋混凝土规范也明确规定：有些结构在所处的不同条件下，允许存在一定宽度的裂缝。但在施工中应尽量采取有效措施控制裂缝产生，使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度，尤其要尽量避免有害裂缝的出现，从而确保工程质量。一、混凝土裂缝简述混凝土在施工中对有些结构按其所处条件的不同，允许存在一定宽度的裂缝。但施工中仍尽可能采取有效的技术措施控制裂缝，使结构尽量不出现裂缝，或尽量减少裂缝的数量和宽度，特别是避免有害裂缝的出现，以确保工程质量。裂缝产生的主要原因：由外荷载（包括施工和使用阶段的静荷载、动荷载）引起的裂缝；由变形（包括温度、湿度变形、不均匀沉降等）引起的裂缝；由施工操作（如制作、脱模、养护、堆放、运输、吊装等）引起的裂缝。裂缝的分类：按裂缝的方向、形状分类有水平裂缝、垂直裂缝、横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝以及放射状裂缝等；按裂缝深度分类有贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种；按成因分类主要有塑性裂缝、干缩裂缝、温度裂缝及不均匀沉降裂缝。二、混凝土结施工裂缝的危害钢筋混凝土结构是多组分复合材料，在各种条件变化和各种材料变形不一致的情况下，微观裂缝的产生几乎是不可避免的，这种细微裂缝如果不扩展或在一定范围内扩展的话，它 对一般的工业与民用建筑的正常使用是不会造成危害的，有害与无害的界限由结构使用功能决定的。对钢筋混凝土，特别是有充分构造配筋的钢筋混凝土出现一定程度的裂缝，不会迅速导致破坏，只是限制裂缝宽度的问题，使其达不到有害程度。但实际使用过程中，钢筋混凝土结构在荷载作用下或是进一步温差和干缩的情况下，细微裂缝会开始开展并相互贯通， 从而发展成较大裂缝，对结构造成极大的影响，形成危害。常见危害有：影响钢筋混凝土结构的承载能力；引起钢筋锈蚀，使保护层崩落；影响钢筋混凝土结构的正常使用；降低结构刚度，影响建筑物的整体性；影响钢筋混凝土结构的耐久性能和使用寿命；影响建筑物的美观；裂缝大的可能使结构或构件彻底报废、造成工程返工、材料浪费、延迟工期以 及较大的经济损失。三、混凝土裂缝产生的原因混凝土是一种非均质的复杂多种混和材料，从力学的角度讲其微观结构相组成之间主要的结合力是范德华力。因此其抗拉强度远低于抗压强度。当混凝土内部产生拉应力超过其抗拉强度时，就产生了裂缝。然而影响混凝土内部应力产生裂缝的因素有很多；就其产生的原因，大致可划分如下几种：1、温度变化引起的裂缝 混凝土具有热胀冷缩性质，混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热，(当水泥用量在350-550kg/m3，每立方米混凝土将释放出17500-27500kJ的热量，从而使混凝土内部温度升达70左右甚至更高)。尤其是在大体积混凝士施工过程中，其体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝士表面就会产生裂缝，具体的温度变化由混凝土本身的水化反应以及外界气温变化影响为主要因素。而且主要体现在大体积混凝土施工中。2、收缩变化引起的裂缝在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和干缩是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和碳化收缩。（1）塑性收缩发生在施工过程中、混凝土浇筑后45小时左右，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，因此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大，可达1%左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。( 2 ) 干缩混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为干缩（缩水收缩）。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是干缩。如配筋率较大的构件（超过3%），钢筋对混凝土收缩的约束比较明显，混凝土表面容易出现龟裂裂纹。( 3 ) 自生收缩自生收缩是混凝土在硬化过程中，水泥与水发生水化反应，这种收缩与外界湿度无关，且可以是收缩（如普通硅酸盐水泥混凝土），也可以是膨胀（如掺膨胀剂的膨胀水泥混凝土）。( 4 )碳化收缩大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。碳化收缩只有在湿度50%左右才能发生，且随二氧化碳的浓度的增加而加快。碳化收缩一般不做计算。3、钢筋锈蚀引起的裂缝由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约24倍，从而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。由于锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其它形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。 4、冻胀引起的裂缝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9%，因而混凝土产生膨胀应力；同时混凝土凝胶孔中的过冷水在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重，成龄后混凝土强度损失可达30%50%。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。当混凝土中骨料空隙多 、吸水性强；骨料中含泥土等杂质过多；混凝土水灰比偏大、振捣不密实；养护不力使混凝土早期受冻等，均可能导致混凝土冻胀裂缝。5、沉陷不均匀引起的裂缝沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致；或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致，特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直或呈3045角方向发展，较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后，沉陷裂缝也基本趋于稳定。四、混凝土施工裂缝的预防影响混凝土裂缝的因素很复杂，不是单一因素造成的。因此控制混凝土裂缝也不只是某一环节的事，涉及包括设计、混凝土原材料质量、混凝土配合比、施工过程中。因此需要在建筑施工过程中各个环节加以努力严格把关才能保证实现设计的混凝土结构的耐久性。1、设计方面的主要控制措施（1） 设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。当无法回避时，应做局部处理，如转角处做圆角，突变处做成渐变过渡，同时加强构造配筋，转角处增配斜向钢筋。 （2） 在结构设计中，应重视对于构造钢筋的配置，应该遵守国家建筑设计规范内容；特别是对于楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量的选择。例如混凝土设计规范上规定当混凝土保护层大于40mm时应设置6150的抗裂构造网片；按双向板配筋：为使楼板计算简图与实际受力情况一致，现浇楼板应按双向连续板计算配筋。为减少开裂，宜采用双面配筋，增加表面配筋量。楼板最小配筋率 ，且应采用细直径螺纹钢筋。例如在单向板满足受力情况下选用直径较小的钢筋，双面配筋，可减小间距，加大配筋率，满足受力要求。（3） 增加楼板厚度：考虑到楼板双面配筋，并且楼板内暗敷电线管线较多，再加上楼面上30mm细石混凝土地坪常被取消等因素，现浇楼板厚度应为120mm。 控制混凝土强度：多层、小高层住宅楼板预拌混凝土强度应C30，高层应C35。（4）加强构造配筋：为克服墙角45斜裂缝，应在墙角配置放射筋（特别在建筑物端部），长度大于1/3跨（不少于1.52.0m）。上部支座处负弯矩钢筋宜每隔1根设置1根通长筋，以抵抗板中裂缝及端头裂缝。除受力筋满足要求以外，分布筋间距应适当加密，间距150200mm。使楼板受力均匀，增强混凝土抵抗温度、干缩变形能力。当选用冷轧扭钢筋时，最小配筋率应满足规范要求。（5）管线敷设：预埋电线管位置应设置在楼板上下两皮钢筋当中，严禁两根管线交错叠放，可采用接线盒方式。当楼板厚度较薄时，应在管线外侧增加钢丝网。（6） 重视对结构薄弱部位、易开裂部位的处理，例如深基础与浅基础结合处、高低跨处、 高层与底层结合处以及不同结构形式结合处等。（7）设计中处理好柔性和刚性的关系。结构中所有构件都是约束与被约束的关系。所受约 束越强，产生足够变形的余地就越小，就越容易开裂。所以，设计过程中应重视结构中相连 构件的约束关系。不能一味的追求柔性或刚性，应灵活运用，达到柔性和刚性并重。（8）设计中可根据实际情况推广使用新型混凝土材料：补偿收缩混凝土，是指在混凝土中掺入适量膨胀剂或用膨胀水泥配制的混凝土膨胀剂依靠本身的化学反应或与水泥其他成分反应，在混凝土硬化过程中产生一定的限制膨胀补偿混凝土硬化过程中的收缩(以干缩、冷缩为主)，打到减少混凝土裂缝的效果。抗裂纤维混凝土，是指在混凝土中加入聚丙烯纤维（或钢纤维），一方面使混凝土失水面积有所减少，水分迁移较为困难，从而使毛细管道收缩形成的张力有所减少。另一方面，低弹性模量的聚丙烯纤维相对于塑性浆体成为了高弹性模量材料依靠纤维材料与水泥浆之间的界面吸附粘接力、机械齿合力等，增加了材料抵抗开裂的塑性抗拉强度。材料表面的开裂状况得以减轻，甚至消失。另外由于纤维以单位体积内较大数量均与分布于混凝土内部，微裂缝在发展过程中必然遭受阻碍，消耗了能量，难以进一步发展。还有其纤维材料是惰性的，不会与混凝土中的其它材料发生反应。（9）合理的留设施工后浇带，施工过程中混凝土可以自由的收缩，从而大大减少收缩应力，使混凝土的抗拉强度可以大部分用来抵抗温度应力，提高混凝土抵抗温度变化的能力。2、混凝土材料及配合比方面的主要控制措施（1）严格原材料检验试验：在拌制混凝土之前，必须按规定对水泥、粗细骨料、外加剂等进行检验复试，不合格的材料不得使用。（2）合格确定混凝土的配合比和坍落度：在混凝土配合比设计时，应全盘考虑，多用骨料、少用粉料，以减少裂缝产生。坍落度应适当控制，不宜过大，多层和小高层小于140mm，高层宜小于180mm，尽可能较少混凝土的流动性。应选用高等级低水化热的矿渣水泥，减少水泥用量和水化热。（3）严格控制混凝土掺合料掺量：混凝土掺合量的掺量比例应合理，以保证混凝土早期强度，提高混凝土的抗拉性能。控制混凝土水灰比，最大用水量应180/m3 保证混凝土连续浇捣：在配备混凝土运输车辆时，应充分考虑交通路况的影响，确保混凝土浇捣的连续性，减少施工冷缝。当混凝土浇捣中停歇时间过长时，应采取接浆处理等应急措施。3、混凝土施工中的主要控制措施（1）制定详细的混凝土施工方案。施工方案主要应确定一定浇筑量、施工缝间距、施工工艺、位置及构造、浇筑时间、运输及振捣等。一次浇筑长度由垂直施工缝分割，最好是设置在变截面处或承受拉、剪、弯应力较小的部位。除控制一次浇筑厚度外，分层位置即水平施工缝留设位置也应加以注意，一般来说，因尽量留在变截面处，或远离受拉钢筋部位而设在砼的受压区，确定浇筑时间的原则应尽量避开炎热天气和昼夜温差大的日子，应选择当天气温较低时浇筑。如果必须在夏季施工，则应采取材料降温措施来控制混凝土入模温度（应当低于周围环境温度）。（2）浇筑大方量混凝土前应事先制定具有可操作性的施工方案，并在经有关方面批准后实施。土施工方案中要明确混凝土的初凝时间、浇筑方向、一次浇筑的方量、施工缝的留设位置以及处理办法等，避免形成冷缝和因新、旧混凝土未完全咬合而形成局部薄弱界面，降低了混凝土的强度。一般大体积混凝土才送商品泵送混凝土，所以还要制定相关的泵送混凝，另外还必须进行混凝土的测温工作。从已有施工经验的测温情况看，混凝土内部温升的高峰值一般在3.5d内产生，3d内温度可上升到或接近最大温升，内外温差值在20左右，控制在规范规定范围内。（3）在施工过程根据规范合理的调整施工方案。例如调整水平钢筋配筋方案，将水平钢筋置于竖向钢筋外侧，有效减少了混凝土保护层厚度。增强了剪力墙表层混凝土的抗裂性。（4）为消除商品混凝土的浅表收缩裂缝，应在混凝土表面终凝前的收水时，进行两次或三次压实收光，对掺加活性掺和料的混凝土更应增加收光次数，严禁在表面撒纯水泥进行压实收光，以免收缩裂缝的产生。（5）严格养护：楼板混凝土浇捣完毕后，根据当时室外气温，确定养护方案。冬、夏季节，应采取混凝土表面加盖草包、塑料薄膜等养护措施。混凝土在浇筑完成后12h内，必须进行浇水养护。对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，浇水养护不得少于7d；对掺用缓凝剂或有抗渗要求的混凝土，浇水养护不得少于14d。（6）控制拆模时间：模板的周转配置，应考虑到规定的拆模时间，跨度大于2m，小于8m的现浇楼板，其拆模混凝土强度必须达到标准值的75%，当跨度大于8m的现浇楼板，其拆模混凝土强度必须达到标准值的100%，防止过早拆模引起的混凝土损伤。同时，模板支撑立杆下部与楼面接触部位应设楔子顶紧，防止混凝土在浇捣过程中变形。（7）楼板混凝土浇捣完成后，其强度未达到1.2N/mm2，施工人员不得在楼面操作及堆载材料。五、混凝土施工裂缝补救措施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：1.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。2.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。3.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。4.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