《混凝土裂缝的成因与控制》论文

咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院建筑工程系建筑工程系毕业论文毕业论文 姓姓名名王海龙王海龙 学学号号1029020138 专业名称专业名称 建筑工程技术建筑工程技术 班班级级高技高技 1001 指导教师指导教师常常 博博 咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院建筑工程系建筑工程系毕业论文毕业论文 第 2页 共 21 页 咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院毕毕业业论论文文成成绩绩评评定定表表 姓名王海龙性别男学号1029020138专业 建筑工程技 术 论文题目混凝土裂缝的成因和控制 评价内容具体要求得分 论文标题 (10 分) 不能含糊、空泛，要一目了然，或直接、准确地揭示论文的论点，或 直接揭示论文的研究课题。 内容提要 (10 分) 阐明论文的主要论点和基本内容。简明扼要，概括性强。 目录(10 分)介绍论文章节的基本内容及便于读者查找阅读文章内容。 主体 (50 分) 绪论 (10 分) 能清楚交代问题背景、选题原因和实际工作的关系。 本论 (40 分) 要说理充分，例证充足，逻辑严密，论点明确。 结论 (10 分) 能总结研究结果，并作出具体的改进建议。 参考文献 （10 分） 参考文献是否与论文内容相切合， 对论文质量的提高是否起到重要作 用。 总分（100分） 咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院建筑工程系建筑工程系毕业论文毕业论文 第 3页 共 21 页 指导 教师 评语 及 成绩 成绩：指导教师(签字)： 年月日 注：1、优秀(86-100 分)； 良好(70-85 分)； 及格(60-69 分)； 不合格(59 分以下)。 2、此表由指导教师填写，每名学生一份。 咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院建筑工程系建筑工程系毕业论文毕业论文 第 4页 共 21 页 目录 摘要.6 第一章一般裂缝的成因及类型.7 1.1一般裂缝产生的原因.7 1.2裂缝的分类.7 1. 2. 1 按裂缝活动性质分。.8 1. 2. 2 按裂缝宽度分。.8 1. 2. 3 按裂缝形状分。.8 第二章荷载作用下的裂缝.9 2.1混凝土在荷载作用下的裂缝的规律性.9 第三章非荷载作用下的裂缝.9 3. 1 收缩.9 3. 2 温度.11 3. 3 不均匀沉降.12 3. 4 钢筋的锈蚀.12 3. 5 原材料的质量和配合比.13 3. 6 施工方法.13 第四章混凝土裂缝的预防措施.14 咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院建筑工程系建筑工程系毕业论文毕业论文 第 5页 共 21 页 4.1温度裂缝产生的原因.14 4.2 温度裂缝的控制措施.15 4.3干缩裂缝产生的原因.16 4.4干缩裂缝的控制措施.17 4.4.1 合理选择水泥品.17 4.4.2 控制水泥用量。.17 4.4.3 用水量的把握。.17 4.4.4 最佳砂率的确定。. 18 4.4.5 化学外加剂的选用。.18 4.4.6 正确选择养护时间和方法。.18 结束语.19 谢辞：.20 参考文献:.21 咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院建筑工程系建筑工程系毕业论文毕业论文 第 6页 共 21 页 摘要 对荷载作用下混凝土裂缝的成因和预防措施进行了简单介绍, 对由于收缩、温度、不均匀沉降、钢筋锈蚀、施工等因素引起的非荷 载作用下的裂缝成因进行了分析, 并提出了预防措施, 以保证混凝 土工程的质量。 混凝土裂缝大致可以分为两大类: 荷载作用下的裂缝和非荷载 作用下的裂缝。 关键词：混凝土材料, 裂缝, 不均匀沉降, 塑性收缩 咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院建筑工程系建筑工程系毕业论文毕业论文 第 7页 共 21 页 第一章一般裂缝的成因及类型 1.1一般裂缝产生的原因一般裂缝产生的原因 ( 1) 由外载荷( 静、动载荷) 直接应力引起的裂缝, 即 按常规计算的主要应力引起的裂缝, 称之为“ 载荷裂缝” 。 ( 2) 由变形引起的裂缝, 包括结构因湿度温度变化、收缩、膨 胀、不均匀沉降等原因引起的裂缝。当变形得不到满足才引起应力, 而且应力还与结构的刚度大小有关,只有当应力超过一定的数值才引 起裂缝。 例如: 由于地震或火灾等情况也会引起混凝土的变形导致的 开裂。 ( 3) 由外载荷作用结构次应力引起的裂缝, 如屋架按 铰接节点来计算, 但实际上屋架节点有弯矩和剪切力, 故它们也会 引起节点裂缝。 1.2裂缝的分类裂缝的分类 咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院建筑工程系建筑工程系毕业论文毕业论文 第 8页 共 21 页 1.1. 2.2. 1 1 按裂缝活动性质分。按裂缝活动性质分。 ( 1) 死缝, 是指那些已经开裂的, 其开度和长度都不再发生变 化。它可以在自然条件下, 被生成的胶凝物愈合, 产生自愈现象。 ( 2) 准稳定裂缝, 是指随季节变化产生的周期性裂缝。在南方 这种现象一般不多见, 在北方出现的比较多。 ( 3) 不稳定裂缝, 是指裂缝的开度和长度随时间的变化而加剧, 它是动态的变化。 1.1. 2.2. 2 2 按裂缝宽度分。按裂缝宽度分。 ( 1) 宏观裂缝是指可以用肉眼观察得到的, 一般肉眼可看到的 最小宽度为0. 02 0. 05mm。 ( 2) 微观裂缝是指小于0. 05mm 的裂缝。 1.1. 2.2. 3 3 按裂缝形状分。按裂缝形状分。 ( 1) 贯穿裂缝, 裂缝贯穿结构的整个断面, 将结构分离, 严重 破坏结构的整体性, 影响了结构的性能, 可能引起质量事故。 ( 2) 深层裂缝, 裂缝延伸部分结构断面, 对结构的性能也有一 定的危害性。它一般是由于混凝土内部的缺陷产生的, 如大孔洞、结 构形状不规则变化等。 ( 3) 表面裂缝, 是在混凝土表面, 一般出现在大体积混凝土当 中。它的危害一般比较小。但是它也有可能发展成贯穿裂缝, 对结构 产生大的危害。 咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院建筑工程系建筑工程系毕业论文毕业论文 第 9页 共 21 页 第二章荷载作用下的裂缝 2.1混凝土在荷载作用下的裂缝的规律性混凝土在荷载作用下的裂缝的规律性 荷载产生的应力超过混凝土的抗拉强度时, 混凝土发生开裂。 混 凝土在荷载作用下的裂缝往往有一定的规律性, 裂缝通常垂直于主 拉应力方向, 一般沿构件宽度方向贯通全截面。 防止荷载作用下的裂缝, 关键是在设计阶段做好荷载的计算、 强 度的检算和裂缝宽度的检算。 第三章非荷载作用下的裂缝 非荷载作用下混凝土裂缝出现的原因非常复杂, 有时候是 许多因素共同作用形成裂缝, 这些原因大致可归纳为以下几方 面。 3. . 1 1 收缩收缩 咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院建筑工程系建筑工程系毕业论文毕业论文 第 10页 共 21 页 混凝土在浇筑后的养护阶段会发生体积收缩, 体积收缩又分为 塑性收缩、干缩和自生收缩( 化学收缩) 。 1) 自生收缩。也叫化学收缩, 指水泥水化生成物的体积, 比反应前 的总体积小。 化学收缩量的大小随混凝土硬化龄期延长而增加, 此收 缩不可恢复。混凝土中水泥用量过大, 则化学收缩量大, 易形成裂 缝。 防止此类收缩最有效的办法是控制水泥用量。 2) 塑性收缩。通常发生在混凝土终凝之前, 有两种类型: a.由于热风、 高温、 干燥以及洒水养护不及时等, 水分蒸发过快, 混凝土失水, 表面出现裂缝; b. 混凝土内部不均匀, 泌水、 骨料自重下沉以及受钢筋阻挡时, 骨料与胶合料之间、骨料与钢筋之间容易产生裂缝。 为减少混凝土的塑性收缩, 施工中下料不要过快, 浇筑间隔拉 长, 尽量振捣密实, 使已浇混凝土密实, 尽量减少新拌混凝土的坍 落度, 以减少不均匀下沉, 其次要加强养护, 采取保湿措施, 设置 风挡和天棚等。 3) 干缩。是由于水泥浆中的水分损失引起的, 混凝土成型后表 面水分散失速度快, 内部水分损失慢, 造成内外体积收缩不均匀, 表面混凝土产生拉应力而开裂; 骨料级配不良、粒径过小、含过多针 片状颗粒, 使用细砂、 特细砂会引起用水量和水泥用量增大, 出现干 缩裂缝; 另外, 混凝土的体积干缩受钢筋或地基、 垫层等的约束作用 时, 会使混凝土中拉应力发展而形成裂缝。 避免干缩裂缝, 混凝土配合比设计时要尽可能降低用水量和水 泥用量、增大骨料用量、合理布置钢筋、并加强混凝土的养护。 咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院建筑工程系建筑工程系毕业论文毕业论文 第 11页 共 21 页 3. . 2 2 温度温度 混凝土具有热胀冷缩的性质, 温度膨胀系数约为1105/ 水化热是大体积混凝土和水泥用量大的混凝土开裂的主要原因, 水化热在构件内部积聚, 由于混凝土散热速度慢, 内部温度升高很 快体积膨胀, 在外部体积的约束作用下, 形成温度应力, 导致温度 裂缝出现。 因此, 混凝土施工尤其是大体积混凝土施工中, 要设法降低混 凝土的内外温差, 选择低水化热水泥、 减少水泥用量, 掺加矿物质掺 合料、使用缓凝型外加剂、埋冷却管等都是有效的措施, 除此之外, 要特别注意冬季的突然降温和夏季的暴雨对温度的影响。 水泥水化是一个放热的化学反应过程，其间产生一定的水化热。 每克水泥放出502J 的热量， 如果以水泥用量300550kg/m3 来计算， 每1m3 混凝土将放出1550027500KJ 的热量，且大部分水泥水化热 在3d 内释放出来。混凝土是热的不良导体，特别是大体积混凝土， 产生的大量水化热不容易散发，内部温度不断上升，而混凝土表面散 热快，使混凝土内外截面产生温度梯度，特别是昼夜温差大时，内外 温度差别更大，内部混凝土热胀变形产生压力，外部混凝土冷缩变形 产生拉力，由于此时混凝土拉抗强度较低，当混凝土内部拉应力超过 其抗拉强度时，混凝土便产生裂缝。这种裂缝的特点是裂缝出现在混 凝土浇筑后的35d，初期出现的裂缝很细，随着时间的发展而继续 扩大，甚至达到贯穿的情况。 咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院建筑工程系建筑工程系毕业论文毕业论文 第 12页 共 21 页 3. . 3 3 不均匀沉降不均匀沉降 掌握的地质资料与实际不符, 或者不良地基没有得到有效的处 理, 使建筑物发生不均匀沉降, 形成贯穿性裂缝。 模板和台座支撑不 牢固, 也会使构件在施工中形成裂缝。 为防止此类裂缝, 勘测工作要细致, 地基处理要过关, 保证模 板体系的强度、刚度和稳定性。 3. . 4 4 钢筋的锈蚀钢筋的锈蚀 钢筋混凝土内部的钢筋锈蚀, 体积增大, 使周围混凝土承受很 大的径向膨胀应力, 出现裂纹, 逐渐扩展成与钢筋平行的裂缝。 钢筋锈蚀的原因主要有: 1) 钢筋的混凝土保护层厚度不足,密实度不够、孔隙率大, 在 侵蚀类物质如氯化物等作用下, 钢筋生锈; 2) 混凝土碳化使混凝土产生中性化甚至酸性化, 钢筋的钝化 膜破坏而锈蚀。 所以, 控制原材料中的氯离子含量, 适当增加保护层厚度和密 实度, 在混凝土表面施作保护层, 对钢筋做电化学保护等预防钢筋 锈蚀的措施, 可以减少混凝土裂缝。 咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院建筑工程系建筑工程系毕业论文毕业论文 第 13页 共 21 页 3.3. 5 5 原材料的质量和配合比原材料的质量和配合比 水泥的体积安定性不良, 水泥或外加剂中的强碱类物质与活性 骨料间的碱骨料反应, 原材料中的有害杂质硫化物、 硫酸盐含量过高, 都会促使混凝土局部体积膨胀而开裂。 施工中, 必须严格原材料质量要求, 按国家标准和施工规范要 求进行材料检验, 严禁将不合格材料用于工程中; 切实保证骨料级 配, 掺入有效的外加剂、 掺合料( 如粉煤灰等) 改善混凝土的抗裂性; 配合比设计中尽量减小水灰比、砂率和水泥用量, 以减少裂缝的出 现。 3. . 6 6 施工方法施工方法 搅拌、 运输时间过长, 水分损失过多, 坍落度损失过大, 易出现 裂缝; 混凝土浇筑前, 为增加流动性额外加水, 不但降低强度,更容 易导致裂缝出现。 浇灌时下料过快, 分段浇筑时, 施工缝没有按规定处理, 或者 混凝土浇筑过程中中途停顿时间超过了初凝时间, 都容易引起裂缝。 振捣要适当, 振捣不足, 混凝土不均匀, 产生蜂窝、 麻面、 空洞, 是裂缝发展的原因; 过振使表面形成浮浆层过厚, 又容易产生干缩 裂缝。 初凝前进行二次振捣以及终凝前重复压抹收面, 有利于裂缝的 咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院建筑工程系建筑工程系毕业论文毕业论文 第 14页 共 21 页 减少。 混凝土养生不良易失水干缩, 所以必须保证养护条件。 蒸汽养护 时要避免升温、降温过快, 以防出现温差裂缝。 过早拆除模板和支撑, 混凝土未达到规定强度提早进行预应力 张拉, 也可能引起混凝土裂缝。 第四章混凝土裂缝的预防措施 4.14.1温度裂缝产生的原因温度裂缝产生的原因 水泥水化是一个放热的化学反应过程，其间产生一定的水化热。 每克水泥放出502J 的热量， 如果以水泥用量300550kg/m3 来计算， 每1m3 混凝土将放出1550027500KJ 的热量，且大部分水泥水化热 在3d 内释放出来。混凝土是热的不良导体，特别是大体积混凝土， 产生的大量水化热不容易散发，内部温度不断上升，而混凝土表面散 热快，使混凝土内外截面产生温度梯度，特别是昼夜温差大时，内外 温度差别更大，内部混凝土热胀变形产生压力，外部混凝土冷缩变形 产生拉力，由于此时混凝土拉抗强度较低，当混凝土内部拉应力超过 其抗拉强度时，混凝土便产生裂缝。这种裂缝的特点是裂缝出现在混 凝土浇筑后的35d，初期出现的裂缝很细，随着时间的发展而继续 扩大，甚至达到贯穿的情况。 咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院建筑工程系建筑工程系毕业论文毕业论文 第 15页 共 21 页 4.24.2 温度裂缝的控制措施温度裂缝的控制措施 混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥品种、水泥用量有关。混 凝土越厚，水泥用量越大，水化热越高的水泥，其内部温度越高，形 成温度应力越大，产生裂缝的可能性越大。对于大体积混凝土，其形 成的温度应力与其结构尺寸相关，在一定尺寸范围内，混凝土结构尺 寸越大，温度应力也越大，因而引起裂缝的危险性也越大，这就是大 体积混凝土易产生温度裂缝的主要原因。 因此防止大体积混凝土出现 m,裂缝最根本的措施就是控制混凝土内部和表面的温度差。 减少温差 的措施是选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥， 在掺加泵送剂 或粉煤灰时，也可选用矿渣硅酸盐水泥。此外，可充分利用混凝土后 期强度，以减少水泥用量。因此，为更好的控制水化热所造成的温度 升高、减少温度应力，可以根据工程结构实际承受荷载的情况，对工 程结构的强度和刚度进行复核与验算，并取得设计单位的同意后，可 用56d 或90d 抗压强度代替28d 抗压强度作为设计强度。 由于过去土 木建筑物层数不多、跨度不大，且多为现场搅拌，施工工期短，混凝 土标准试验龄期定为28d，但对于具有大体积钢筋混凝土基础的高层 建筑，大多数的施工期限很长，少则12 年，多则45 年，28d可 能向混凝土结构，特别是向大体积钢筋混凝土基础施加设计荷载，因 此将试验混凝土标准强度的龄期推迟到56d 或90d 天是合理的， 正是 基于这点，国内外许多专家均提出这样建议。如果充分利用混凝土的 后期强度，则可使每1m3 混凝土的水泥用量减少4070kg 左右，则 混凝土温度相应降低47。另一方面，应当严格控制混凝土的出机 温度和浇筑温度。对于出机温度和浇筑温度的控制， 混凝土质量控 咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院建筑工程系建筑工程系毕业论文毕业论文 第 16页 共 21 页 制标准 （GB50164- 92）中明确规定：高温季节施工时，混凝土最高 浇筑温度，不宜超过35。为了降低混凝土的出机温度和浇筑温度， 可以采取下面的办法：2.2.1 降低原料温度，每1m3 混凝土中集料所 占重量最大，所以最有效的办法是降低集料温度。在气温较高时，为 了防止太阳直接照射，可以在砂石堆场搭设简易遮阳棚，必要时可向 集料喷淋雾状水，或者在使用前用冷水冲洗集料；2.2.2 在搅拌混凝 土时加冰块冷却；2.2.3 生产砼时避开当天高温时段；2.2.4 对搅拌 运输车罐体、泵送管道采取保温、冷却措施。 4.34.3干缩裂缝产生的原因干缩裂缝产生的原因 混凝土浇注后仍处于塑料性状态时， 由于表面水分蒸发过快而产 生的裂缝。这类裂缝多在表面出现。形状不规则。长短不一，呈龟裂 状深度一般不超过50mm， 但薄板结构如果混凝土中掺加有含泥量大的 粉砂则可能穿透。此类裂缝的主要原因，是混凝土浇注后34 小时 左右其表面没有被覆盖， 特别是平板结构在炎热或大风干燥天气条件 下，混凝土表面水分蒸发过快，或者是被基础、模板吸水过快，以及 混凝土本身的高水化热等原因造成混凝土产生急剧收缩， 而此时混凝 土强度几乎为零，不能抵抗这种变形力而导致开裂，从混凝土中蒸发 和被吸收水分的速度越快，干缩裂缝越易产生。而预拌混凝土公司为 了满足施工现场的可泵性、 流动性， 其出机混凝土坍落度和砂率较大， 加之夏季高温中为降低坍落度损失，以及大体积混凝土中均掺缓凝 剂，早期强度较低，所以水分特别容易散失，表面容易形成裂缝。 咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院建筑工程系建筑工程系毕业论文毕业论文 第 17页 共 21 页 4.44.4干缩裂缝的控制措施干缩裂缝的控制措施 干缩裂缝的防止措施主要包括以下几点： 4.4.14.4.1 合理选择水泥品合理选择水泥品 种。一般来说，水泥的需水量越大，混凝土的干燥收缩越大，不同水 泥混凝土的干燥收缩按其大小顺序排列为：矿渣硅酸盐水泥、普通硅 酸盐水泥、 中低热水泥和粉煤灰水泥。 所以， 从减少收缩的角度出发， 宜采用中低热水泥和粉煤灰水泥。 4.4.24.4.2 控制水泥用量。控制水泥用量。 混凝土干燥收缩随着水泥用量的增加而增大，但是增加量不显 著。在有可能减少水泥用量时，还是尽可能降低水泥用量，因为泵送 混凝土的水泥用量偏高， C20C60 混凝土的水泥用量一般约为250 500kg/m3。 4.4.34.4.3 用水量的把握。用水量的把握。 混凝土的干燥收缩受用水量的影响最大，在同一水泥用量条件 咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院建筑工程系建筑工程系毕业论文毕业论文 第 18页 共 21 页 下，混凝土的干燥收缩和用水量成正比、为直线关系；当水泥用量较 高的条件下，混凝土的干燥收缩随着用水量的增加而急剧增大。综合 水泥用量和用水量来说，水灰比越大，干燥收缩越大。 4.4.44.4.4 最佳砂率的确定。最佳砂率的确定。 混凝土的干燥收缩随着砂率的增大而增大，但增加的数值不大。 泵送混凝土宜加大砂率，但不是笼统的和无限的， 也应在最佳砂率范围内，可以通过理论计算和工程实践确定。 4.4.54.4.5 化学外加剂的选用。化学外加剂的选用。 掺加减水剂、泵送剂，特别是同时掺加粉煤灰的双掺技术不会增大干 燥收缩，但是对于某些减水剂、泵送剂，尤其是具有引气作用时，有 增大混凝土干燥收缩的趋势。因此在选用外加剂时，必须选用干燥收 缩小的减水剂或泵送剂。 4.4.64.4.6 正确选择养护时间和方法。正确选择养护时间和方法。 混凝土浇筑面受到风吹日晒，表面干燥过快，产生较大的收缩，受到 内部混凝土的约束，在表面产生拉应力而开裂。如果混土终凝之前进 行早期保温保湿养护，对减少干燥收缩有一定作用。 咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院建筑工程系建筑工程系毕业论文毕业论文 第 19页 共 21 页 结束语 总之, 对于混凝土的裂缝的影响因素, 有多种多样, 以上 是常见的几个原因和解决的办法。 对于已经出现的裂缝如楼板的龟裂, 可以先将裂缝清洗干净, 待干燥后用表面涂刷封闭或灌环氧浆液等。 对一般裂缝可以用砂浆抹缝养护。 对于较大面积的应检验结构安全性 再做定论。 咸阳职业技术学院咸阳职业技术学院建筑工程系建筑工程系毕业论文毕业论文 第 20页 共 21 页 谢辞： 三年的艰苦跋涉，五个月的精心准备，毕业论文终于到了划句号的时候，心 头照例该如释重负， 但写作过程中常常出现的辗转反侧和力不从心之感却挥之不 去。论文写作的过程并不轻松，工作的压力时时袭扰，知识的积累尚欠火候，于 是，我只能一次次埋头于图书馆中，一