钢筋混凝土结构裂缝问题的研究.doc

摘 要混凝土是一种非均质脆性材料，由骨料、水泥石以及其中的气体和水组成。在温度和湿度变化的条件下，硬化并产生体积变形，由于各种材料变形不一致，互相约束而产生初始应力，造成在混凝土内出现微裂缝。这种微细裂缝的分布不规则且不连贯，在荷载或应力作用下，裂缝开始扩展，并逐渐互相贯通，从而出现较大的肉眼可见的裂缝，称为宏观裂缝，即通常所说的裂缝。钢筋混凝土工程是现代建筑常见的工程项目，在建筑结构中起主要作用。钢筋混凝土结构开裂后，其性能的改变严重影响结构的长期安全和耐久运行，直接影响整个工程的质量与使用寿命。本文分析了混凝土结构裂缝产生的原因，并究其原因提出了预防措施和处理方法。关键词 混凝土结构；裂缝成因；预防措施；处理方法 第1章 绪论1.1 钢筋混凝土结构裂缝研究的意义和目的随着我国国民经济的高速增长,促进了建筑业的快速、持续的发展。混凝土因其取材广泛,价格低廉,抗压强度高,可浇注成各种形状,并且耐火性好,不容易风化,且养护费用低,成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料之一。而随着商品混凝土的诞生，由于其施工方便快捷，性能稳定，质量可靠，劳动强度低，生产效率高，同时又可减少噪音，保护环境等综合优点，更是把混凝土推向了一个顶峰。但是,大量的工程和实践理论分析表明,钢筋混凝土构件基本上都是带裂缝工作的,只是有些裂缝很细,甚至肉眼看不见(缝宽0.5mm),一般对结构的使用无大的危害,允许其存在。有些裂缝在使用荷载或外界物理及化学因素作用下,不断产生和发展引起混凝土碳化、保护层剥落及钢筋锈蚀,使钢筋混凝土强度和刚度受到削弱,耐久性降低,严重时甚至发生垮塌事故,危害结构的正常使用,必须加以控制, 因此研究商品混凝土裂缝产生的原因及预防措施是非常重要而迫切的。开裂发生的原因可能是原材料的选取与配合比的选择不当、施工方法和措施有误、建筑物所处的条件影响以及结构不合理等。混凝土所产生的温度收缩、干燥收缩、不均匀沉降、结构应力集中等都可能会导致混凝土开裂。在实际工程中, 往往是各种因素多重作用引起混凝土开裂。宽度小于或等于0.05mm的裂缝通常对使用无大的危害, 叫做无害裂缝, 而结构物的有害裂缝不仅会降低力学性能和承载力, 而且直接影响结构耐久性, 缩短使用寿命。施工中应采取措施使结构尽量不出现裂缝, 或减少裂缝的数量和宽度, 特别是避免出现有害裂缝。国内外对裂缝宽度都有相应的规定, 如我国的CCES 01-2004混凝土结构耐久性设计与施工指南, 对钢筋混凝土结构的最大允许裂缝宽度就明确规定干湿交替和冻融环境下的一般构件为0.2mm;水中和土中环境下为0.3mm。混凝土由于各种收缩引起的开裂问题一直是混凝土结构物裂缝控制的重点和难点。1.2 国内外研究现状1 各国学者根据各自的试验和经验对钢筋混凝土结构裂缝的开裂机理主要有以下三种观点：粘结滑移法；无滑移法；综合理论；其综合考虑了以上两种破坏机理对混凝土破坏的准则的研究。而对破坏准则的研究，迄今为止国内外学者提出的破坏准则也不下几十个，他们的来源可以分成三类：一类是借用古典强度理论的观点和计算式；二是以混凝土多轴强度实验资料为基础的经验回归式；三是以包络面的集合形式特征为依据的纯数学推导式。从整体上来看，强度理论准则中参数过少的不太适用描述混凝土的实际破坏包络面，亦即不能适应于广泛的应力范围；但参数过多，可能稍微提高模拟曲面的精细程度，但对于材性离散的混凝土来说，也不一定能真正提高计算准确程度的效果。 对混凝土裂缝宽度的计算模式主要有；我国设计规范中的计算公式和方法；美国规范对裂缝的计算公式和方法；模式规范 CEBFIPM90 中的计算方法：基于有限元研究方法；直接确定最大裂缝的宽度等几种方法。对形成裂缝大小的影响因素很多，一般说来主要有外界荷载及形式，配筋率及形式，钢筋与混凝土的粘结力，混凝土的形状尺寸，粒径大小等都对混凝土裂缝产生、发展有较大的影响。 混凝土受力的不同，裂缝产生的数量和表现形式也不同，按照不同的分类标准，裂缝可以有以下几种分类方法： (1)按照裂缝的大小不同可以分为：微观裂缝和宏观裂缝； (2)按裂缝出现的时间早晚可以分为：早期裂缝和后期裂缝； (3)按裂缝的危害程度可以分为：有害裂缝和无害裂缝； (4)按裂缝运动情况分：愈合裂缝、闭合裂缝、运动裂缝、稳定裂缝和不稳定裂缝。1.3 常见钢筋混凝土结构裂缝的危害2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：(1)影响钢筋混凝土结构的承载能力；(2)引起钢筋锈蚀，使保护层崩落；(3)影响钢筋混凝土结构的正常使用；(4)降低结构刚度，影响建筑物的整体性；(5)影响钢筋混凝土结构的耐久性能和使用寿命；(6)影响建筑物的美观；(7)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。第2章 钢筋混凝土结构裂缝的类型及成因3实际上,钢筋混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,甚至多种因素互相影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种原因。钢筋混凝土结构的裂缝产生的原因主要分为三个：(1)由于结构的实际工作状态与设计模型的差异而产生的结构次应力引起的裂缝；(2)由外部荷载引起的裂缝缝隙，按常规计算的各种荷载而引起的；(3)由温度差、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素产生的变形应力而引起的裂缝，施工中可以采取措施避免。(4)大体积混凝土结构中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化释放的水化热能产生很大的温度变化和收缩作用，是导致大体积混凝土裂缝的主要原因。也可根据因素的不同分为混凝土自身原因和外部原因两大类。在此,我们就按此分类谈谈常见裂缝的成因。2.1 混凝土因自身特性产生裂缝2.1.1 收缩裂缝收缩裂缝顾名思义其产生原因就是混凝土硬化后水份蒸发体积收缩。从理论上讲，当混凝土在无任何约束而处于自由收缩时，不会产生裂缝，而实际工程中，混凝土总是受到各种约束的，如两端的约束、内部配制钢筋的约束等。由于混凝土收缩过程中受到约束，因而内部产生拉应力，当拉应力大于混凝土的抗拉强度时，就会产生收缩裂缝。一般来讲，混凝土受到的约束越大，其产生的收缩裂缝越多或越宽。由于混凝土体积收缩是因为水份蒸发、干燥导致的，因而收缩裂缝也通常称为干缩裂缝。因为混凝土中的水份蒸发通常情况下主要在混凝土浇捣后的硬化过程中和硬化早期一个月左右时间内完成的，尤其在硬化过程中水份蒸发速率相对较大；因而，相应地收缩裂缝出现的时间一般在混凝土浇捣后的硬化过程中和硬化早期一个月左右的时间内，通常情况下，混凝土拆模时收缩裂缝就已基本形成，有时只是因为裂缝太细、太窄不易被发觉，之后随着混凝土水份的进一步蒸发，其收缩裂缝逐渐变粗，或者由于产生渗漏等情况，才被发觉。一般情况下，几个月以后，混凝土体内多余水份蒸发已基本完成，混凝土内湿度与环境湿度基本趋于一致，因而收缩裂缝的宽度发展也趋于停止，处于相对稳定状况。当然，之后还将随着环境湿度和温度的变化而略有变化，当环境湿度变大时，混凝土将吸取空气中的水份，而收缩裂缝变窄些，反之当环境湿度变小时，混凝土收缩裂缝将变宽些。另外，还随着环境温度变化，混凝土也将产生热胀冷缩现象，因而收缩裂缝也会随着环境温度的升高而变窄些，反之，随着环境温度的降低而变宽些。这种变化可分为：早期体积变化、硬化过程的体积变化、硬化后的体积变化。如果混凝土的体积变化受到束约,且混凝土自身抵抗这种变形的抗拉性能过低时,就会产生开裂。可以说,混凝土自身收缩是其固有的物理特性,而由此类原因产生的收缩裂缝,占常见裂缝的绝大多数。2.1.1.1 干燥收缩由于水泥混凝土的脱水干燥,其长度或体积会有所减少,称干燥收缩。混凝土的干燥收缩主要是由于水泥石的干缩引起的;水泥石的收缩比混凝土大,约为普通混凝土的1d的龄期为基准,相对湿度70 %左右的环境下,最终的收缩变形为左右。影响其干缩变形的主要原因可分为内外两方面原因: 内因涉及单方水泥用量、用水量、水灰比、骨料(品种和单方用量) 以及构件大小(厚度) ;外因则涉及环境相对湿度、干燥时间等。2.1.1.2 混凝土自身收缩所谓自身收缩,是指在外部无水分供应时,水泥浆的骨架形成后,伴随着水泥水化反应的逐步完成,水泥浆中的水被消耗,会形成弯液面而发生负压,出现的收缩现象。2.1.1.3 水化收缩水泥和水反应后生成物体积,会比反应前水泥和水的体积减小;水化反应的同时,绝对体积也会减少,即产生水化收缩。其产生的机理为：(1)大体积混凝土结构的截面尺寸较大，在施工过程中，由水泥水化过程中释放出大量水化热量，由于混凝土体积大，热量散发不易，造成温升较大，从而导致混凝土体积增大。当这种变形不受约束时，混凝土结构内部不会产生应力。但实际上这种变形肯定会受到约束，约束有两种。一是混凝土与外部环境温度差异引起的约束；另一种是由于内部的条件而不同产生的约束，以上两种约束产生的应力为温度应力。(2)其次，湿度变化引起的混凝土内部各单元体之间相互约束，产生的应力为干缩应力。因为湿度传导率远小于热度传导率（约为1/1600），所以，它主要产生在混凝土表面附近：另外，混凝土自身体积变形不能自由伸缩所产生的应力，称为自身体积变形应力；还有地基不均匀沉降、模板走样也会产生相应的变形应力。在以上非结构荷载的作用下所产生的应力中，主要是温度应力和变形应力。对于大体积混凝土结构施工中，当混凝土浇筑体的边界无约束时（如底、顶板顶面），在早期水化热的温度迅速升高阶段，由于混凝土内、外散热条件不同，形成温度梯度，表面受拉，内部受压。当拉应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土表面就产生裂缝。在混凝土的降温阶段，混凝土的温差引起的变形加上混凝土的体积收缩变形，受到地基和结构边界条件的约束时，在浇筑体的中央断面产生了内部拉应力，当该拉应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土整个截面就产生了贯穿裂缝。(3)现浇钢筋混凝土结构梁、板产生裂缝的原因，综合归纳起来可以分为两大类：一是由于设计失误、实际施工不当等原因导致的结构性裂缝；二是由于混凝土本身的收缩和温差作用所产生的非结构性裂缝。有关资料统计及大量的工程实践表明，一般工程中结构性裂缝约占20，大部分为收缩和温差裂缝约占80，这些非结构性裂缝可以通过设计和施工阶段采取相应的技术措施进行预防，从而将其控制在现行规范所允许的范围之内。从大量的工程实践中我们可以发现，建筑结构中混凝土的收缩和温差裂缝所出现的位置与构件部位和形状关系的规律基本相同或类似。2.1.1.4 干湿引发的体积变化硬化后混凝土结构虽然是稳定的,但在水中或者高湿度的地方,会由于吸水而产生膨胀,称之为润湿膨胀。影响其膨胀率的主要原因有:混凝土中单方用水量、水泥用量、水灰比、骨料以及构件的大小(厚度) 、混凝土浸水前的干燥状态以及水中存放期限等。2.1.2 温度应力裂缝温度应力裂缝产生的主要原因是由于混凝土浇筑后，聚积在内部的水泥水化热不易散发，造成混凝土的内部温度升高，而混凝土表面散热较快，这样形成较大的内外温差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。如果在混凝土表面附近存在较大的温度梯度，就会引起较大的表面拉应力，此时混凝土的龄期很短，抗拉强度很低，如果温差产生的表面拉应力，超过此时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土表面产生表面裂缝。这种裂缝一般产生很早，多呈不规则状态，深度较浅，属表面性质。表面裂缝易产生应力集中，能促使裂缝进一步开展。其形成过程可以分为以下三个阶段：(1)初期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约需30天。这个阶段有两个特征，一是混凝土弹性模量的急剧变化，二是水泥放出大量的水化热。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成了残余应力。(2)中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个过程时间中，温度应力主要是由于混凝土的冷却和外界气温的变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在这个期间混凝土的弹性模量变化不大。(3)后期：混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是由外界气温变化所引起的，这些应力与前两种的残余应力相叠加。(4)根据温度应力引起的原因可分为两类：一是自生应力：边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力的。例如，桥梁墩身、结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在结构表面出现拉应力，在结构中间出现压应力。二是约束应力：结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。这两种温度应力往往与混凝土的干缩所引起的应力相互共同作用。要根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较烦琐的工作。在大多数的情况下，是需要依靠模型试验或数值计算。混凝土结构的徐变使温度应力有相当大的松弛，计算温度应力时，必须考虑徐变产生的影响，具体计算这里就不再细述。2.1.3 塑性收缩裂缝 塑性收缩裂缝产生的主要原因是混凝土浇筑后，在塑性状态时表面水分蒸发过快造成的。这类裂缝多在表面出现，形状不规则、长短宽窄不一、呈龟裂状，深度一般不超过50mm。产生的原因主要是混凝土浇注后小时左右表面没有被覆盖，特别是平板结构在炎热或大风天气混凝土表面水分蒸发过快，或者是基础、模板吸水过快，以及混凝土本身的水化热高等原因造成混凝土产生急剧收缩，此时混凝土强度趋近于零，不能抵抗这种变形应力而导致开裂。混凝土中蒸发和吸收水分的速度越快，塑性收缩裂缝越容易产生，而商品混凝土由于为了满足可泵性、流动性、出机时混凝土的塌落度和砂率比普通混凝土大很多，早期强度低所以其水分特别容易散失，表面容易形成裂缝。2.1.4 塑性沉降裂缝 塑性沉降裂缝产生的主要原因是由于混凝土骨料沉降时受到阻碍（如钢筋、模板）而产生的。这种裂缝大多出现在混凝土浇注后0.5小时至小时之间，混凝土尚处在塑性状态，混凝土表面消失水光时立即产生，沿着梁及板上面钢筋的走向出现，主要是混凝土塌落度大、沉陷过高所致。另外在施工过程中如果模板绑扎的不好、模板沉陷、移动时也会出现此类裂缝。2.2 混凝土受外界影响产生裂缝2.2.1 化学反应影响产生的裂缝碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应而引起的裂缝。混凝土拌和后会产生一些碱性离子这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大，造成混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂缝一般出现在混凝土结构使用期间一旦出现很难补救，因此应在施工中采取有效措越进行预防。由于混凝土浇筑、振捣不良或者是钢筋保护层较薄,有害物质进入混凝土使钢筋产生锈蚀,锈蚀的钢筋体积膨胀,导致混凝土胀裂,此种类型的裂缝多为纵向裂缝,沿钢筋的位置出现。钢筋在混凝土中腐蚀是电化学(原电池) 的反应过程。决定钢筋腐蚀反应的基本因素是电位差、水和氧缺一不可,实际腐蚀速度大多不是受制于氧的供应。cl 是钢筋腐蚀反应的最强烈的活化剂, cl 能破坏钢筋表面钝化膜从而引发腐蚀,也能增高溶液导电性、增大电位差、加速腐蚀反应;所以当混凝土中掺有氯盐或掺入cl 时就容易引发钢筋锈蚀,现实工程中的钢筋锈蚀病害大多起因于此。混凝土中钢筋表层腐蚀或铁锈后,体积可增加几倍,挤压其外侧混凝土并使之产生垂直于径向胀压力的拉应力,拉应力超过混凝土的承耐能力就将在混凝土的保护层上引发出顺沿钢筋的纵向裂缝。裂缝出现后,外面的水、气(氧) 可沿缝渗入并进一步加速腐蚀,如是发展下去,裂缝将更增宽、延长,甚至混凝土保护层大片破裂剥落。钢筋截面可随着锈蚀发展而相应减小,细径钢筋甚至可被锈断并对工程结构的安全性、耐久性造成恶劣的影响。2.2.2 结构受荷裂缝结构受荷后产生裂缝的因素很多，施工中和使用中都可能出现裂缝。如：拆模过早或方法不当、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉预应力值过大等等均可能产生裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件，在使用荷载作用下往往出现不同程度的裂缝。普通钢筋混凝土构件在承受了3040的设计荷载时，就可能出现裂缝，肉眼一般不能察觉，而构件的极限破坏荷载往往在设计荷载的15倍以上。所以在一般情况下钢筋混凝土构件是允许带裂缝工作的(这类裂缝有的文献称之为无害裂缝)。在钢筋混凝土设计规范中，分别不同情况规定裂缝的最大宽度为02mm03mm，对那些宽度超过规范规定的裂缝，以及不允许开裂的构件上出现裂缝，则应认为有害，需加以认真分析，慎重处理。2.3 施工工艺及流程造成的裂缝施工过程是一个非常复杂的过程，其形成裂缝的环节也比较多。在钢筋混凝土结构浇注、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中,若施工工艺不合理,施工质量低劣,可能产生各种形式的裂缝,特别是细长薄壁结构更容易出现裂缝。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生原因而异,比较典型且常见的如下:(1)钢筋混凝土保护层过厚,或乱踩绑扎的上层钢筋,使承受负弯矩的钢筋保护层加厚,导致构件的有效高度减小,形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。(2)混凝土震捣不密实、不均匀,出现蜂窝、麻面、空洞,导致钢筋锈蚀或形成其它荷载裂缝的起源点。(3)混凝土浇注过快,混凝土流动性较低在硬化前因混凝土振捣不足,硬化后沉实过大,容易在浇注数小时后发生裂缝,即塑性收缩裂缝。(4)混凝土搅拌、运输时间过长,水分蒸发过多,引起混凝土塌落度过低,使得在混凝土表面出现不规则的收缩裂缝。(5)用泵送混凝土施工时,为保证混凝土的流动性,增加水和水泥用量,或因其它原因加大了水灰比,导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，混凝土表面出现不规则裂缝。(6)混凝土分层或分段浇注时,接头部位处理不好,易在新、旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。(7)混凝土早期受冻,使构件表面出现裂纹,或局部剥落,或脱模后出现空鼓现象。(8)施工时模板刚度不足,在浇注混凝土时,因侧向压力的作用使得模板变形,产生与模板变形一致的裂缝。(9)施工时拆模过早,混凝土强度不足,使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。2.4 原材料质量引起的裂缝混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。混凝土所采用材料的质量不合格,可能导致结构出现裂缝。(1)砂石含泥量超过规定,不仅降低混凝土的强度和抗渗性,还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。砂石的级配差,或砂颗粒过细,用这种材料拌制的混凝土常造成侧面裂缝。碱骨料反应。骨料中含有泥性硅化物质与碱性物质相遇,水、硅反应会生成膨胀的胶质,吸水后造成局部膨胀和拉应力,则构件产生爆裂状裂缝,在潮湿的地方较为多见。(2)拌和用水及外加剂拌和用水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土,或采用含碱的外加剂,可能对碱骨料反应有影响。第3章 钢筋混凝土裂缝的预防措施4-7大体积混凝土结构的裂缝控制是指杜绝有害裂缝，同时减少或避免不影响使用的混凝土表面裂缝。裂缝控制原理是：降低混凝土外部约束与非线性降温和收缩所产生的拉应力，提高混凝土相应龄期的抗拉强度和极限拉伸，以确保混凝土抗裂的安全度要求。裂缝控制方法采取温差与温度应力双控制方法，避免结构物出现温度裂缝，同时调整混凝土表面湿度以防止表面干缩裂缝。结构裂缝产生的主要原因是降温和收缩。任一降温温差包含水化热引起的温差和收缩当量温差，又都可以分解为均匀降温差和非均匀降温差两钟。前者产生外约束力，它成为贯穿性裂缝的主要原因；后者引起自约束力，形成表面裂缝；只有同时控制好这两钟降温差，才能减少和避免混凝土裂缝的产生。必须从混凝土产生裂缝的几个主要原因着手，才能有效地将裂缝控制在允许范围内。混凝土自身的干缩变形确是无法完全避免的，因为它是混凝土本身固有的特性，而我们只有通过改善各种影响混凝土干缩变形的因素，才能减少和减小混凝土的裂缝产生和宽度。一般可分为两个控制阶段：设计阶段和施工阶段。设计阶段由设计人员对混凝土强度等级、钢筋的品种、规格、建筑物的结构形式等统筹设计，有效的进行裂缝的控制。施工阶段则采取加入外加剂的方式改善混凝土性能、降低水泥水化热、降低混凝土内外温差、结构中设置施工缝或变形缝、加强混凝土中的配筋率等措施来减少混凝土的收缩，防止混凝土产生有害裂缝。对混凝土裂缝的控制方法，应该以预防为主，同时在施工过程做好过程控制，尽量做到按设计和施工规范进行操作，如果发现微小裂缝存在，应及早进行处理补救。现针对现场实际可能出现的情况，提出以下控制措施和建议。3.1 材料方面3.1.1 材料的选择(1) 水泥：根据工程条件不同，尽量选选用中低水化热水泥，可使水泥在拌和过程中水化热释放较小，用以减少混凝土升温，如选用矿渣硅酸盐水泥，火山灰质硅酸盐水泥、普硅非早强型水泥。充分利用混凝土后期强度，减少每立方米混凝土中水泥用量。严禁使用安定性不合格的水泥。(2) 粗骨料：适用表面粗糙、级配良好、空隙率小、无碱性反应；有害物质及泥土含量和压碎指标值等满足相关规范及技术规范规定。(3) 细骨料：一般采用天然砂。宜用颗粒较粗、空隙较小的2区砂、对运送混凝土宜选用中砂；所选的砂有害物质及混凝土含量和坚固指标等应满足相关规范及技术规程规定。(4) 外掺加料：宜采用减水剂及膨胀剂等外加剂，以改善混凝土工作性能，降低用水量，减少收缩。(5) 极采用掺合料和混凝土外加剂，可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。(6) 正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充发考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。(7) 钢筋品种、规格、数量的改变、代用，必须考虑对构件抗裂性能的影响。(8) 钢筋的位置要正确，保护层过大或过小都可能导致砼开裂，钢筋间距过大，易引起钢筋之间的砼开裂。3.1.2 配料(1) 配合设计应尽量采有低水灰比、低水泥用量、低用水量。投料计量应准确，搅拌时间应保证；禁止任意增加水泥用量。(2) 混凝土运输过程中，车鼓保持在每分钟约6转，并到工地后保持搅拌车高速运转到4至5分钟，以使混凝土浇筑前充分再次混合均匀。如遇塌落度有所损失，可以掺一定的外加剂以达到理想效果。(3) 浇筑分层应合理，振捣应均匀、适度、不得随意留置施工缝。(4) 采用混凝土双掺技术，即在混凝土中加入优质粉煤灰，掺入的量一般为水泥用量的20%左右，掺入缓凝型减水剂，用量为水泥用量的 1.0%左右。通过采用双掺技术，来减少水泥用量，从而降低水化热并使混凝土在常温下延长初凝时间。(5) 掺合料和外加剂的控制。掺合料的质量对混凝土裂缝有显著的影响，当前用的掺合料主要是粉煤灰或矿粉，它们可以提高混凝土的和易性大大改善混凝土工作性能和可靠性，粉煤灰对混凝土的早期干缩影响很大，使用细度较粗或含碳量高的粉煤灰会大幅度增加混凝土的需水量，从而加大混凝土的收缩导致开裂。外加剂主要指减水剂、缓凝剂和膨胀剂。混凝土中掺入减水剂，不仅使混凝土工作性能有了明显的改善，同时又减少拌和用水，节约水泥，从而降低了水化热。若是泵送混凝土，同时在炎热的夏天，为了延缓凝结时间，要加缓凝剂，反之凝结时间过早，将影响混凝土的输送和浇筑面的粘结，易出现层间缝隙，使混凝土防水、抗裂和整体强度下降。为了防止混凝土的初始裂缝，可掺加膨胀剂。如加入UEA或AEA膨胀剂，用量为水泥用量的14%左右，使混凝土在凝固过程中不产生收缩，还可以提高混凝土自身的防水能力。3.1.3 配筋(1) 混凝土的配筋对于收缩值起一定的约束作用。结构设计中经常忽略构造钢筋的重要性，因而经常出现构造性裂缝。合理的配筋，特别是构造配筋，细一点密一点可以提高混凝土的极限拉伸，可有效避免构造性裂缝的产生。(2) 施工中对钢筋品种、规格、数量的改变、代用，必须考虑对构件抗裂性能的影响。(3) 钢筋绑扎位置要正确，保护层厚度要尽量准确，不要超出规范规定；钢筋表面应洁净，钢筋代换必须考虑对构件抗裂性能的影响。3.1.4 砂石率的选择适当砂石率的选择对控制混凝土的裂缝有积极作用，混凝土的干燥收缩随砂石率的增大而增大。由于砂石率减小使粗骨料含量增大，在相同的条件下混凝土的弹性模量较高，收缩量较小，而且由于粗骨料对收缩的约束作用，可减少开裂的可能。使用粗骨料，尽量选用粒径较大，级配良好的粗骨料，在厚大无筋或少筋的大体积混凝土中，掺总量不超过20%的大石块，减少混凝土的用量，以达到节省水泥和降低水化热的目的。 3.2 构造设计方面的控制措施83.2.1 合理设置伸缩缝和后浇带(1) 同一材料的收缩和膨胀线性系数为一定值时，其面积越大、体形越大，那么收缩或温差应力引起的变形及产生裂缝的可能性就越大。因此，合理设置长体形建筑的伸缩缝是控制混凝土温差变形裂缝的一项有效措施。设计人员必须严格执行各类规范，在其规定的最大间距内设置伸缩缝，并应根据当地实际环境气候及具体工程结构特点适当减小伸缩缝的间隔，以有效防止混凝土结构的温差裂缝。(2) 后浇带是当建筑体形较大、高度差较大以及不规则形状时，通常又不便设置伸缩缝，为了防止混凝土因沉降、收缩和温差的变形产生裂缝，而特别浇筑的一种混凝土结构。设计施工图时应该注意合理位置预留后浇带，并明确提出施工中的注意事项。3.2.2 适当的增大板厚和构件配筋率(1) 在钢筋混凝土结构中，钢筋对于抵抗和控制收缩和温差变形而产生的裂缝，发挥着主导作用。现行规范中除了对混凝土构件的纵向配筋规定了最小配筋率外，还规定当温度等因素对结构产生较大的影响时，需要适当增加构件的配筋率。我国一些地方夏、秋季昼夜温差很大，热胀冷缩的不断循环是造成混凝土结构产生温差裂缝的主要原因。部分工程实践表明，往往裂缝较多的构件，其配筋率较小，因此设计人员对此应该予以重视，在设计时要充分考虑工程所出区域的气候特点和建筑物的不同部位（如外露构件），适当的增大构件的配筋率。(2) 常见的收缩和温差裂缝与楼面板、屋面板的厚度有关，如果设计时只计算竖向荷载而未考虑温差和收缩变形对楼板的影响，特别是对屋面板和框架平面以外板件的影响，而采用了较薄的板件，则难以避免在温差和收缩应力反复作用下使结构产生裂缝。另外，楼板厚度不够的情况下，施工偏差会影响到钢筋保护层厚度和负弯矩的有效高度而产生裂缝。如果工程中的楼板暗埋管线比较多，也会直接影响板厚度，沿管线走向会产生集中应力而导致裂缝。为此，无论计算结果如何，即使板件跨度较小，也应该采取板厚100mm，且在温差影响大的重点部位使板面负筋双向通长。(3) 建筑物两端楼梯间处的楼板平面刚度较小，容易产生裂缝，裂缝通常平行于板的长边并贯通梁侧。设计控制方法是加厚该处的楼板厚度，板面的负筋除了满足计算配筋要求之外，还应配置8200双向通长钢筋，梁两侧加设纵向构造腰筋。楼板四大角裂缝产生的原因是荷载、收缩及温差产生的应力向四角迭加成为剪力汇集区而引起的裂缝，一般呈45角，距板角约600mm1200mm，常为上下贯通。设计控制方法是除了满足计算配筋要求之外，在整块板的跨度范围内增设双向6或8200钢筋网，且四角加密。(4) 框架柱网外的悬挑梁板处的裂缝一般平行于板的短边并贯通封口梁侧。产生的主要原因是该位置的构件受外界温差影响产生较大的变形应力，因此外露梁板是温差裂缝的多发区域。设计控制方法是在板面长度方向构造筋8200通长。屋面板是收缩及温差变形裂缝产生较多的地方，因此所有板的负弯矩筋不应切断。3.2.3 模板工程(1) 模板构造要合理，以防止模板间的变形不同而导致混凝土裂缝。(2) 模板和支架要有足够的刚度，防止施工荷载（特别是动荷载）作用下模板变形过大造成开裂。(3) 合理掌握拆模时机。拆模时间不能过早，应保证早龄期砼不损坏或不开裂；但也不能太晚，尽可能不要错过砼水化热峰值，即不要错过最佳养护时机，拆模后混凝土表面温度不应下降15以上。3.3 浇筑时的控制措施3.3.1 加强混凝土的振捣加强混凝土的浇灌振捣，可以提高密实度，最好是采用两次振捣技术，可以大大改善混凝土的强度，提高抗裂性。3.3.2 加强混凝土的养护及测温工作混凝土浇筑完毕后，应及时按温控技术措施的要求进行保温养护，保温养护是大体积混凝土施工的关键环节，其目的主要是降低大体积混凝土浇筑块体的内外温差值以降低混凝土块体的自约束应力；其次是降低大体积混凝土浇筑块体的降温速度，充分利用混凝土的抗拉强度，以提高混凝土块体的抗裂能力，同时，在养护过程中保持良好的湿度和抗风条件，使混凝土在良好的环境下养护。具体应使混凝土浇筑块体的里外温差及降温速度满足温控指标的要求，保温养护的持续时间应根据温度应力加以控制、确定，保温覆盖层的拆除应分层逐步进行；在保温养护过程中，应保持混凝土表面的湿润。施工人员需根据事先确定的温控指标的要求，来确定大体积混凝土浇筑后的养护措施，如采用蓄水法保温养护等。3.3.3 严格把关材料质量和配比关系为了有效控制现浇混凝土结构中收缩和温差裂缝的出现，我们在施工阶段更应该加倍重视，采取有效控制措施。首先要对所选用的各种材料进行严格的检查和验收，不合格材料一律禁止使用。同时，要按规定的各项技术标准做好混凝土配比设计，并进行试配试验。施工时选用良好级砂石骨料和低热或中热水泥，严格把关砂石含泥量和外加剂的掺用量，避免使用过量粉砂，严格控制水灰比和坍落度。 3.3.4 切实做好混凝土的搅拌、运输、浇筑及养护等细节性工作(1)混凝土的搅拌要严格按照规范进行，搅拌时间必须充足，配有外加剂的更要搅拌均匀，否则可能造成同一块板中混凝土的性质不同，收缩凝结不均匀而引起开裂。另外，使用外加剂的量必须计算准确，用法正确，要对各种外加剂与不同水泥的相容性匹配关系有明确标识。混凝土的运输、浇筑和振捣必须在初凝前完成并确保板厚，保持构件中各种钢筋的正确位置，专人负责振捣。混凝土浇筑后应防止过早在其上进行施工、堆积物料等活动。 (2)施工缝应按审批合格后的施工方案预留位置。雨季施工应采取防护措施，避免随意停工留缝。施工接茬处应该用钢丝刷清洗干净缝口，并扫水泥浆，必要时还要在接茬处设置钢丝网或采取其他可行措施防止产生收缩裂缝。混凝土的养护对控制混凝土的收缩裂缝起着举足轻重的作用。因此，混凝土浇筑完成后，必须掌握好养护时间，在规定时间内保持混凝土的湿度，控制其表面温度，避免混凝土的内外温差过大而导致裂缝。3.3.5 重视后浇带的施工(1)关于后浇带的施工，还应该注意以下事项。后浇带的相邻板块两侧的模板应支撑牢固，模板在后浇带浇筑前不得拆除，且必须在后浇带补浇混凝土的强度达到设计强度后方可拆除支撑模板。另外，对后浇带施工缝部位的处理，要将施工缝两侧的旧混凝土表面凿毛，用水彻底冲刷干净，使旧混凝土充分湿润，再扫两次水泥浆后方能浇筑新混凝土，混凝土初凝后必须覆盖养护。后浇带施工缝的新浇混凝土的时间应根据工程的实际情况而定，一般应距原浇混凝土的时间不小于40天，补浇混凝土的强度应比原设计强度提高一级，并加入 10膨胀剂。 (2)由于收缩和温差变形这两大因素所产生的非结构性裂缝，在一般情况下尚不至于造成明显的危害，但对工程质量和建筑结构的耐久性都有一定影响，因此这些裂缝应当引起我们的足够的重视。我们应该在实际工程中针对裂缝产生原因和容易发生的部位，采取有效的设计控制措施及施工技术防范措施，从各个环节上下功夫，将非结构性裂缝严格控制在国家规范允许的范围之内，以确保我们施工的建筑“万年常青”。第4章 钢筋混凝土裂缝的处理措施9-12混凝土结构裂缝的发生的原因很复杂也是不可避免的，混凝土裂缝的防治重点在于“防”，尽可能最大程度的减少混凝土结构裂缝的产生，而不在于“治”。在采取了上述综合性控制措施后，由于各种原因仍可能有少量的混凝土裂缝发生。当这些裂缝发生后，必须先查明裂缝产生的原因，辨明裂缝的类型，才能正确的选择处理方法。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，以保证建筑物的混凝土裂缝的修补措施主要有以下一些方法：表面修补法，灌浆、嵌逢封堵法，结构加固法，混凝土置换法，电化学防护法以及仿生自愈合法。4.1 表面修补适用于对承载力没有影响的表面裂缝及深进裂缝的处理，亦使用于大面积细裂缝防渗、防漏的处理。(1) 表面涂抹水泥砂浆。将裂缝附近的混凝土表面凿毛，或沿深进裂缝凿成凹槽，扫除并洒水湿润，先刷水泥净浆1层，然后用水泥砂浆涂抹，并用铁抹压密抹光。(2) 表面涂抹环氧胶泥。用钢丝刷、砂纸、毛刷清除干净并洗净，油污可用二甲苯或丙酮擦洗一遍，如表面潮湿，应用喷灯烤干燥、预热，以保证环氧胶泥与混凝土粘结良好，若基层难以干燥，则用环氧煤焦油胶泥（涂料）涂抹。(3) 表面涂刷油漆、沥青。涂刷前，混凝土表面应干燥。(4) 表面凿槽嵌补。沿混凝土裂缝凿一条V形或U形深槽，V形槽用于一般裂缝的治理，U形槽用于渗水裂缝的治理。槽内嵌水泥砂浆或环氧胶泥、聚氧乙烯胶泥、沥青油膏等，表面作砂浆保护层。4.2 内部修补法用压浆泵将胶结材料压入裂缝中，由于其凝结、硬化而起到补缝作用，以恢复结构的整体性。这种方法适用于对结构整体性有影响，或有防水、防渗要求的裂缝修补。常用的灌浆材料有水泥和化学材料，可按裂缝的性质、宽度、施工条件等具体情况选用。一般对宽度大于0.5mm的裂缝，可采用水泥灌浆，对宽度小于0.5mm的裂缝，或较大的温度收缩裂缝，宜采用化学灌浆。4.2.1 水泥灌浆一般用于大体积混凝土结构的修补，主要施工程序是钻孔、冲洗、止浆、堵漏、埋管、试水、灌浆。钻孔孔距一般为1m1.5m，钻孔轴线与裂缝呈3040斜角，孔深应穿过裂缝面0.5m以上，当有两排或两排以上的孔时，宜交错或呈梅花形布置；冲洗在钻孔完毕后进行，其顺序按竖向排列自上而下逐孔冲洗；止浆及堵缝是缝面冲洗干净后，在裂缝表面用水泥砂浆（或环氧胶泥）涂抹；埋管安装前应在外壁裹上旧棉絮并用麻丝缠紧，然后旋入孔中，孔口管壁周围的孔隙用旧棉絮或其他材料塞紧，并用水泥砂浆或硫酸砂浆封堵，防止冒浆或灌浆管从孔口脱出；试水是用0.