毕业设计（论文）-混凝土裂缝的成因与控制.doc

毕 业 论 文 题 目： 混凝土裂缝的成因与控制 专 业： 土木工程 姓 名： 年 级： 2015春季 学 号： 指导教师： 二0一七年五月混凝土裂缝的成因与控制摘 要：在现代建筑中混凝土裂缝是一个普遍存在的现象，产生的原因也有很多种。建筑工程一旦出现裂缝，将会带来安全隐患，因此必须对其成因进行分析并加以控制，以提高建筑工程质量，消除安全隐患。本文首先概述了混凝土裂缝的分类，然后探究了造成现浇混凝土出现裂缝的原因，针对出现裂缝的原因提出相应的对策，最后对产生的裂缝的处理策略进行了概述。关键词：现浇混凝土；裂缝；成因；对策目 录一、钢筋混凝土材料的结构特性及裂缝的分类1（一）钢筋混凝土材料的结构特性1（二）混凝土裂缝的分类1二、现浇混凝土构件裂缝对建筑结构体的危害3（一）影响结构承载力和使用安全性3（二）建筑结构的防水性能将大打折扣3（三）降低建筑物的耐久性和使用寿命3三、造成现浇混凝土出现裂缝的原因分析4（一）设计不合理4（二）混凝土的收缩4（三）过早在现浇板上施工，加荷引起的裂缝4（四）环境因素影响4（五）选择不当材料引起的裂缝4（六）冻胀引起的裂缝5（七）施工质量引起的裂缝5四、现浇混凝土裂缝控制的策略5（一）选用新型材料5（二）选择地基基础类型6（三）结构裂缝控制常见的设计构造措施。6五、总结8参考文献911引言现浇钢筋混凝土结构在我国建筑工程中得到广泛的采用，伴随国内城市化进程的加快，工业、基础设施和商品住宅建设的飞速发展，在建筑工程中遇到的混凝土裂缝问题越来越多，由于裂缝问题产生的纠纷也不断增加，成为一直困扰工程设计人员的问题。根据大量的工程实践和对近代工程材料的微观研究，混凝土结构建筑的裂缝是不可避免的，其危害程度是可以控制的，我们可以通过各种方法，使裂缝产生的影响，满足规范和正常使用的要求。一、钢筋混凝土材料的结构特性及裂缝的分类（一）钢筋混凝土材料的结构特性混凝土是一种由砂石骨料、 水泥、 水及其他混合填料为基料，经过充分地混合、 搅拌、 成型、 振捣而形成的非均匀并且具有脆性特质的材料集合体。由于众多材料本身独特的物理和化学特性，混凝土在凝结成型的过程中，自然而然就会形成大量的孔隙、 气穴和微小裂缝，正是因为存在着这些无法回避的原始性缺陷，所以，裂缝问题才被建筑行业视为会直接造成混凝土施工质量问题的一个必须高度重视的极为重要的环节。从理论上来讲，微裂缝通常并无太大的危害，对混凝土构件在承重、防渗及其正常使用功能上也不会产生很大危害。但是当混凝土构件在受到承重荷载或遭受环境温差变化等作用后，微裂缝就会不断地发生扩展、 延伸，并且逐步连通直至成片，最终转化成为肉眼能看得见的较大裂缝，当这些裂缝得不到及时修复的时候，空气中的二氧化碳、 二氧化硫等有害气体、 酸性媒介以及雨水、 施工污水等杂质成分，都会沿着这些缝隙渗入混凝土内部，加快钢筋骨架的锈蚀，与碱集料发生化学反应，并加快碳化速度的发生，从而引发混凝土构件耐久性的下降，缩短建筑物的使用寿命。事实上，混凝土结构裂缝产生的原因是多方面的，而且也很复杂，客观上有材料因素、 施工环境及温度变化等因素，同时也会有设计、 施工、 监理、 安全使用等方面的主观因素。总之，钢筋混凝土结构裂缝产生的原因和变化种类很繁杂，要想从根本上解决混凝土施工中的裂缝问题，还是需要从混凝土裂缝的形成原因入手，正确判断、 合理配料、 按规程施工，并在业主后期的使用过程中，注意科学合理地安排装修，经常检查并尽早发现问题，及时通知专业技术人员进行维修处理。（二）混凝土裂缝的分类1.收缩裂缝收缩裂缝主要由混凝土收缩产生，例如自身收缩、塑性收缩、干燥收缩等。在现实建筑工程中，收缩裂缝主要有以下三种表现形式：混凝土在硬化的过程中，体积会随着水分的蒸发而缩小，而板块的四周因为有支座的控制，不能随意改变。由于混凝土收缩会引起板块的控制力变大，所以会在压力相对集中的部位产生裂缝。在拆模的时候，混凝土的强度没有达到规定的数值，混凝土还没有达到最终凝固的效果，使得混凝土楼板发生弹性变形。混凝土早期的强度偏低，在承受弯、压、拉应力的时候，就会出现一些裂缝。在施工的过程中，没有及时采取有效措施保护混凝土结构，加上各工种交叉施工，施工人员在板上行走较为频繁，而板上层的钢筋又软又细，造成钢筋弯曲变形、下沉，混凝土保护层被破坏，产生结构裂缝。2.温度裂缝温度是导致混凝土硬化最为明显的原因，主要表现在混凝土自身密度小，不易散发热量，向混凝土浇水的时候，混凝土遇水产生化学反应，生热，热量大量积累在混凝土内部散发不出去，从而在混凝土表面形成了不同的温度区域。不同的温度相互作用就形成了一种力量，混凝土模型形成后，混凝土的外部温度会快速降低，混凝土内部的最高温度与热量散发后的使用温度或最低温度之间的差值较大，导致混凝土表面出现裂缝。温度裂缝的走向一般没有规律，大面积的结构裂缝通常纵横交错，而由于高温膨胀引发的温度裂缝大多中间粗、两端细，冷缩裂缝的变化不太明显。3.钢筋锈蚀裂缝在混凝土中，钢筋可能会因某些原因出现锈蚀的现象，并且这些锈蚀会出现膨胀的情况，从而导致混凝土开裂。这不仅降低了混凝土与钢筋之间的黏合力，还降低了混凝土的整体结构功能，造成其耐久性不断下降。4.受力裂缝受力裂缝是指由于混凝土的结构受到外力的影响而造成的裂缝。在一定程度上，一般的混凝土及构件是允许裂缝存在的，但构件可能会因施工质量差、荷载过大、设计错误等原因导致这些裂缝不断扩大，超过规定的要求。5.地基不均匀沉降产生的裂缝地基沉降不均匀也会导致混凝土裂缝的产生。由不均匀的沉降造成的裂缝大多属于贯穿性裂缝，其走向与沉降情况有一定的关系，通常表现为垂直或者呈现3045方向不断发展。二、现浇混凝土构件裂缝对建筑结构体的危害（一）影响结构承载力和使用安全性对于承受着一定弯曲重量的构件（比如结构梁、 过梁和楼板），虽然规范里要求在受弯区的合理范围内，允许存在一定宽度的裂缝 （不允许贯通裂缝和超长裂缝），但是裂缝对结构承载力所造成的影响依然不可小觑。因为，建筑设计的本身，并未考虑后期在交付业主之后，由于装修而带来的设计之外的其他负重因素，主要是指一些使用者在装修时给过梁和楼面额外增加的载荷（比如结构钢架、 装饰面砖、 开槽布线、 水泥砂石和一些辅助材料），以及业主在后期使用时所必须添置的一些家装设备（比如家具、 电器设备、 采暖设施等），这些额外因素均会加重建筑裂缝的进一步扩展，并最终影响到业主的正常使用。（二）建筑结构的防水性能将大打折扣墙面裂缝和楼板裂缝是近年来业主反映问题最为集中的地方之一，而裂缝给用户带来的最大危害就是渗漏问题，尤其是在设计中没有防水要求的部位表现会尤为突出。在实际监管中发现，对于在设计上没有防水要求的生活起居室，如果裂缝在施工阶段没有一次性处理好，一旦交到用户手里转变成为陈旧性裂缝，即使反复多次的维修均无济于事。这个问题不但关乎建筑物的结构安全、 使用寿命和产品质量，更是对建筑企业施工能力和水平的一个评判，也是企业诚信和信誉的集中体现。（三）降低建筑物的耐久性和使用寿命对于一些长期不做维修处理或暴露在自然环境中的裂缝，其对气候环境所造成的化学侵蚀（局部酸雨、雨雾、 露珠）、 季节变换带来的循环冻融、 材料在接近使用年限时的碳化现象以及钢筋的自然锈蚀、建筑集料的碱性反应等等，都会表现得更为敏感，而这些都会成为裂缝进一步扩大的因素，最终使裂缝的破坏因素由量变发生质变，对混凝土结构产生极大的破坏效果。撇开专业术语也可以换句话说，往往对建筑物使用寿命的判断和衡量，除了受混凝土自身材料性质的影响外，另外一个很重要的影响因素，就是查验施工阶段对构件裂缝的验收和处理清单。三、造成现浇混凝土出现裂缝的原因分析（一）设计不合理不同的建筑结构具有不用的性能要求，在进行结构设计中，需要针对结构的性能要求对混凝土进行选择，只有合理的进行结构设计，并对结构荷载具体分析，为混凝土的选材与配比提供依据，才能减少混凝土结构裂缝的产生。建筑工程建设中，往往由于对混凝土标号的选择不当，或者结构荷载的均匀性不满足要求，从而致使现浇混凝土出现开裂。（二）混凝土的收缩混凝土的收缩是引起现浇板裂缝的主要原因，混凝土在自然硬化过程中，由于水份不断蒸发，体积渐渐收缩，但板四周受支座的约束，理所当然不能自由伸缩，所以当混凝土的收缩引起现浇板的约束力超过一定限度时，势必引发浇板开裂。而且裂缝部位多发生在应力较集中的板角处。（三）过早在现浇板上施工，加荷引起的裂缝混凝土结构施工质量验收规范规定：混凝土强度达到 1.2N/mm2 前，混凝土上踩踏或安装模板等是禁止的。但开发商为了赶进度就抢时间，就在刚刚浇好的现浇板上任意踩踏、搬运材料，甚至在上面集中堆放砖块、模板等。由于这时混凝土刚好处在凝结的初始阶段，如果过早的在其上加载荷，凝结必定受到影响，现浇板就人为地造成裂缝了。这种裂缝就称为荷载裂缝，主要有直接应力裂缝和次应力裂缝这两种。（四）环境因素影响主要考虑温度和湿度 , 由于混凝土的导热性能差，如果其外部的水化后热量散失较快，而积聚在结构内部的水化热量不易散失，造成混凝土各部位之间的温度应力不一致，从而出现裂缝。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，其内部温度显然会不断上升，这就会产生内应力，还有混凝土会受到其它外荷载，也会引起的应力，当这些应力大于混凝土的所能承受的抗裂能力时，混凝土即会出现裂缝。（五）选择不当材料引起的裂缝施工选择材料不当包括以下几种情况，含泥量不符合要求，未选用连续配级粗骨料，水泥质量不稳定，商品混凝土质量不理想，外掺料性能差，水灰比偏差大，砂过细等。加之水泥、砂、石等原材本身质量不过关，极易导致裂缝的产生。（六）冻胀引起的裂缝迁移和重分布引起渗透压，会加大混凝土中的膨胀力，致使混凝土强度严重降低，裂缝可能会出现。尤其是初凝时的混凝土受冻最为严重，成龄后混凝土强度损失可达 30 50。特别是在冬季施工时如果不采取保温措施，冻胀裂缝可能沿管道方向发生。（七）施工质量引起的裂缝（1）施工质量控制差。套用任意的混凝土配合比，或则水、水泥、砂石等材料计量不准确，结果会造成混凝土的强度严重不足和其他性能也严重下降，导致混凝土结构开裂。（2）混凝土保护层过厚，已绑扎的上层钢筋遭到乱踩，使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，导致减小了构件的有效高度，形成和受力钢筋垂直方向的裂缝。（3）混凝土浇筑过快，混凝土具有较低的流动性，在硬化前因混凝土沉实不实，硬化后过大的沉实，在浇筑完数小时后容易发生裂缝，称之为塑性收缩裂缝。（4）混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝、空洞、麻面、，导致钢筋锈蚀或成为其它荷载裂缝的起源点。（5）用泵送混凝土施工时，为保证使用混凝土时其还具有流动性，需要增加水和水泥用量，导致增加混凝土凝结硬化时的收缩量，使得混凝土出现不规则裂缝。四、现浇混凝土裂缝控制的策略（一）选用新型材料建筑材料是建筑建造的基本物质，正确运用材料，合理地发挥材料自身的受力特性，也是建筑新结构形态的源泉。新型的建筑用钢、高强和超高强的混凝土在国内外高层和超高层建筑中得到了广泛使用，这不仅大大减少了建筑材料的用量和建筑物的截面面积，增加了建筑的使用面积，还降低了建筑的制造成本和自重载荷。目前，碳纤维、钢纤维和化学短纤维等新型材料也不断进入到建筑领域，玻璃结构的材料、复合木材料、膜材料和纸结构材料等有效地推动了建筑结构的变革。（二）选择地基基础类型在选择地基基础方案的时候，通常会优先考虑使用浅基础，将持力层设置于天然的土层上方。上部结构的荷载情况和层数是选择地理基础类型要注重考虑的因素，层数越多，荷载越大，总体刚度和基础承载能力也就越大。另外，上部结构体系和结构形式也会直接影响到基础形式的选择，因为不同的上部结构，其不均匀程度不同，对地基变形的敏感程度也不同。（三）结构裂缝控制常见的设计构造措施。长期以来，设计和构造一直是控制混凝土结构裂缝的主要措施，设计构造对混凝土结构裂缝的影响主要体现在设计、配筋和构造缝设置3个方面，在设计中要控制建筑物的凸凹尺寸和体量大小，尽量使建筑物形状规则、刚度均勻和构件连续，从而减小温度变形和应力集中。对高低相差较大和地基土层相差过大的建筑，要合理进行空间布置和设置沉降缝；在构件的特殊部位合理设置构造钢筋，可以分散裂缝和减小构件裂缝的宽度，从“抗”的原则来控制裂缝；合理的设置变形缝和沉降缝，“放”的原则来控制裂缝。1.结构的平面布置建筑平面布置宜规则，避免平面形状突变，平面有凹口时，宜在凹口处边缘设置拉梁，凹口周边的楼板应适当加厚并加强配筋，楼板负筋宜拉通。要严格按有关规范控制房屋的长度，当长度超过规范规定数值不大时，可在中部设置收缩后浇带。后浇带一般设置间距为30m，位置在梁和楼板的1/3跨处，宽度800mm1000mm。后浇带应将梁、墙和板完全分开，钢筋仍宜连续配置。当房屋长度超出规范规定数值较大时，宜设变形缝。当建筑物群房和主楼的高差较大时，应在群房和主楼之间设置沉降缝或后浇带，这样可以减小因基础沉降而产生的裂缝。对外露的现浇钢筋混凝土女儿墙、挂板、栏板、檐口和雨棚等构件，当水平长度超过12m时，应设置伸缩缝，间距应L/30L/35(L为板的计算跨度），一般民用建筑不宜小于100mm(还应考虑到楼板内暗埋管线直径的影响），根据工程实践，板厚较薄时宜出现收缩裂缝，对不同的构件，应根据规范规定限制其最小厚度。3.混凝土强度等级选用混凝土强度等级越高，水泥用量就越多，水灰比越大，出现裂缝的可能性更大。现浇板因其平面尺寸较大，一般现浇楼板的强度等级不宜大于C30，现浇梁与楼板的的混凝土强度等级宜一致。当柱和墙的混凝土强度等级高于梁和板时，节点核心区的混凝土强度等级应与柱和墙相同，梁和柱混凝土强度等级不同时节点的做法。4.配筋设计适当的提高构件的配筋率，对控制构件的裂缝宽度很有效。在混凝土结构设计规范（GB50010.2002)中，对受拉钢筋的最小配筋率作出了明确规定:0.2和45ft/fy中的较大值。对梁和板等不同构件，规范对其配筋率和钢筋间距都有明确规定，对板的受力钢筋的配置，宜选用直径较小间距较密为原则，这样可以相对减小构件裂缝。所以严格按规范的规定进行构造配筋和设置间距(包括受力和构造配筋），对混凝土结构的裂缝控制起至关重要的作用。建筑的屋面传热系数宜1.0W/(m2.K)，屋面板的结构配筋宜采用双层双向配筋，对板面无负筋的区域，可以将板的支座负筋拉通，也可以在板无负筋的区蟛噬晒己置双向钢筋网，与板负筋搭接。四边嵌固的现浇楼板，板的收缩受双向约束，宜在板的4大角差产生45的裂缝，中部产生贯穿裂缝（，在房屋屋面板阴阳角变形应力集中的地方，宜增设双层双向间距l00mm的配筋，其范围为板跨度的1/4，或增设510mm放射钢筋。5.管线和洞口布置当楼板中有预埋管线时，应在管线的上面布置钢丝网片，板中的预埋管线直径不得大于板厚的1/3，且不应超过50mm，管壁至楼板上下边缘的净距不应小于25mm，板中预埋的管线在交叉时，应采用线盒，不应将管线交叉叠放在一起。当楼板上有开洞时，洞口周边必需做必要的加强措施，洞口尺寸300mm时，板内钢筋应从洞口绕过，不得切断；当300mm洞口尺寸1000mm时，应在洞口边增设边梁。当剪力墙的洞口