毕业设计 混凝土裂缝.ppt

毕业设计 (论文),对混凝土裂缝的探讨,目录,摘要 一、混凝土裂缝的类型及成因二、表面裂缝的危害 三、混凝土裂缝的预防措施 四、混凝土裂缝的处理措施 五、结语 参考文献,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。 混凝土结构轻微裂缝不会影响结构安全，但终究会影响结构的耐久性，并且有些裂缝在使用荷载或外界物理化学因素的作用下不断扩展，不但影响混凝土表面的美观、减小钢筋的混凝土保护层厚度、而且易引发混凝土面层剥落、加速钢筋的锈蚀、降低混凝土的抗冻性及耐久性、严重时甚至发生垮塌事故，所以必须加以控制。,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。,对混凝土裂缝的研究,一 、 混凝土裂缝的类型及成因 造成混凝土裂缝的原因是多方面的,一般而言,可分为由荷载原引起的裂缝和非荷载原因引起的裂缝。建筑上80%的裂缝都是由非荷载原因引起的。,（一） 混凝土因自身特性产生裂缝 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。,(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) 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。(3) 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。(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温度裂缝 温差裂缝主要是由于温度差或由于温度的变化通过混凝土热胀冷缩效应而引起混凝土开裂的。但这其中可分为二类。一类为由于混凝土内部存在一个温度差，从而内部产生温度应力而导致混凝土开裂的。这一般发生在厚度lm的大体积混凝土中，出现时间一般在混凝土硬化过程中和硬化早期，其温度变化来源于水泥水化反应过程中所释放的水化热，在混凝土表面由于热量散发较混凝土内部快，因而,在混凝土表面和内部形成一个温度梯度，产生温差，从而产生温度应力，当温度应力大于混凝土抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝，此类裂缝宽度一般情况下不会超过03mm，但若施工过程中控制不当，温差过大，有时局部也会超过03mm。此类裂缝有贯穿的，也有不贯穿的。对于对大体积混凝土,温升引起的膨胀是极其危险的。由于混凝土体积大,聚积在内部的热量不易散发,导致混凝土内部温度就显著升高;而混凝土表面散热较快,这样便形成较大的内表温差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。当表面拉应力超过此时混凝土的极限抗拉强度时,就会在混凝土表面产生表面裂缝。同时,随着水化反应的减弱,混凝土将逐渐降温,这个降温过程则会引起混凝土的收缩变形;加上混凝土多余水分蒸发也会引起的体积变形,当它们受到地基和结构边界的约束,会产生较大的收缩应力(拉应力) ,当该收缩,应力超过混凝土抗拉应力时,混凝土会产生贯穿整个截面的裂缝。 另一类温差裂缝并不是开裂混凝土本身内部有温度差引起的，而是出于整个混凝土结构中局部混凝土构件受环境温度的变化，通过热胀冷缩效应，对与其相关的构件产生拉应力。当这个来自外部的拉应力大于混凝土抗拉强度时，混凝土就开裂。此类裂缝出现的时间较晚，一般在混凝土硬化后12年出现，一旦出现通常是贯穿的，宽度一般03mm，但个别局位也会超过03mm。例如，在建筑物的东西两端墙角混凝土楼板处，由于墙角两侧的混凝土墙体受太阳的照射，温度升高，产生膨胀，从而对与之相连的混凝土楼板产生两个垂直方向的拉应力，其合力为45方向，若该拉应力大于混凝土楼板的抗拉强度时，则在墙角处的混凝土楼板会在与外界45拉应力合力方向相,正交的方向产生45的斜裂缝。由于对混凝土楼板来讲这个温度变化而产生拉应力来自外部和结构有关，因而，这里对这一类温度裂缝的预防、控制不展开讨论。 影响温度裂缝的主要因素有:水泥品种、水泥浆量、构件形状、断面尺寸、混凝土浇注时温度及外界气温等。3.沉陷(塑性) 收缩裂缝的成因 塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽两端细且长短不一、互不连贯状态。其产生的主要原因为：混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者混摄土刚刚终凝而强度度小时受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。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；或者因为模板厚度不足模扳支撑间距过大或支撑底部松动所致，特别是在冬季，摸板支撑在冻土上冻土化冻后产生不均匀沉障，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3O一45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。（二）化学反应引起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。,（三） 混凝土结构受力裂缝 结构受荷后产生裂缝的因素很多，施工中和使用都可能出现裂缝。例如早期受震、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、张拉应力值过大等均可能产生裂缝。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30%40% 的设计荷载， 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都在设计荷载的1.5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0.20.3nun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。,（四） 施工工艺及流程造成的裂缝1现场浇捣混凝土时，振捣或插入不当，漏振、过振或振捣棒抽撤过快，均会影响混凝土的密实性和均匀性，诱导裂缝的产生。2高空浇注混凝土，风速过大、烈日暴晒，混凝土收缩值大。3对大体积混凝土工程，缺少两次抹面，易产生表面收缩裂缝。4大体积混凝土浇注，对水化计算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位，引起混凝土内部温度过高或内外温差过大，混凝土产生温度裂缝。,（四） 施工工艺及流程造成的裂缝1现场浇捣混凝土时，振捣或插入不当，漏振、过振或振捣棒抽撤过快，均会影响混凝土的密实性和均匀性，诱导裂缝的产生。2高空浇注混凝土，风速过大、烈日暴晒，混凝土收缩值大。3对大体积混凝土工程，缺少两次抹面，易产生表面收缩裂缝。4大体积混凝土浇注，对水化计算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位，引起混凝土内部温度过高或内外温差过大，混凝土产生温度裂缝。,5现场养护措施不到位，混凝土早期脱水，引起收缩裂缝。6现场模板拆除不当，引起拆模裂缝或拆模过早。7现场预应力张拉不当(超张、偏心)，引起混凝土张拉裂缝。（五）使用原因(外界因素)1构筑物基础不均匀沉降，产生沉降裂缝。2使用荷载超负。3野蛮装修，随意拆除承重墙或凿洞等，引起裂缝。4周围环境影响，酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀，引起裂缝。5意外事件，火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。,二、表面裂缝的危害 混凝土裂缝是混凝土结构的严重病害。贯穿裂缝和深层裂缝会破坏结构的整体性，改变混凝土的受力条件，从而有使局部甚至整体结构发生破坏的可能，严重影响建筑物的质量和运行安全性。混凝土早期表面裂缝在以后气温骤降形成的温度应力和外力作用下，表现裂缝可发展成具有破坏性的贯穿裂缝和深层裂缝。混凝土结构裂缝的危害是巨大的,它将直接影响工程的质量、安全、使用功能和观瞻,加速内部钢筋的锈蚀,影响结构的耐久性、安全使用年限,给人们的生活带来潜在的危害。过大的裂缝还会影响结构外观，使结构内的钢筋严重锈蚀，降低结构的耐久性，是使用者产生不安的感觉。 三、 混凝土裂缝的预防措施 设计方面、施工方面的因素可以通过人为措施进行干,预和调整，并且能够得到改善甚至于做到完全避免；而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，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。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。（一）严格控制混凝土施工配合比 根据混凝土强度等级和质量检验以及混凝土和易性的要求确定配合比。严格控制水灰比和水泥用量。选择级配良好的石子，减小空隙率和砂率以减少收缩量，提高混凝土抗裂强度。,（二）严格控制混凝土的温度应力 温度应力是产生温度裂缝的根本原因，一般将内外温差控制在2025 范围内时，不会产生温度裂缝。在保证混凝土强度的条件下，尽量减少水泥用量和每立方米混凝土的用水量；尽量降低混凝土的入模温度，规范要求混凝土的浇筑温度不宜超过28 ，故在气温较高时，可在砂石堆场、运输设备上搭设简易遮阳装置，采用低温水或冰水拌制混凝土。,（三）做好裂缝计算 设计单位除对钢筋混凝土结构体系进行常规计算以外，还应考虑现场的实际施工状况，对容易产生裂缝的部位进行裂缝计算，同时选择合理的混凝土强度等级和配筋，如对楼板配筋改成细密型的，采用上下双层双向配筋，在柱支座处增加钢筋网片等等。（四）做好混凝土的浇筑和振捣 在混凝土浇捣前，应先将基层和模板浇水湿透，避免过多吸收水分，浇捣过程中应尽量做到既振捣充分又避免过度。在楼板浇捣过程中更要派专人护筋，避免踩弯面负筋的现象发生。通过在大梁两侧的面层内配置通长的钢筋网片；承受支座负弯矩，避免因不均匀沉降而,产生的裂缝。混凝土浇捣完成后，要及时进行养护，包括湿度和温差方面的要求。禁止在混凝土强度未达到设计和施工规范规定要求的情况下，擅自进行拆除支撑和模板。同时应根据设计提供的承载力限值，合理进行材料堆放。（五）做好后浇带的施工 施工后浇带的施工应认真领会设计意图，制定施工方案。杜绝在后浇处出现混凝土不密实、不按图纸要求留企口缝。（六）其它 总之，对于混凝土裂缝的预防措施来讲，提高施工质量和采取正确的构造措施, 是解决裂缝问题的一个基础。改进施工工艺, 提高混凝土质量, 一般要求砼强度合格率不低于80%, 离差系数应尽量小于0. 15。混凝土浇,筑初期养护的好坏更是一个关键, 有不少建筑物就是因为没有精心养护而发生了严重的早期裂缝。减小水化热温升是降低浇筑块温度应力, 防止裂缝的重要方法, 包括: 在可能范围内减少水泥用量; 降低混凝土浇筑温度; 采取措施迅速散发水泥的水化热等。减小水灰比, 增加混凝土密实度; 加强新浇混凝土的养护, 适当延长养护期不使其干燥过快以减小混凝土的干缩; 注意防冻, 防止寒潮袭击;,避免过早地拆除模板等, 对防止表面裂缝也很有效。外界相对湿度是影响干缩的主要因素, 此外, 水泥用量越多, 水灰比越大, 干缩也越大。由于受边界的约束, 干缩就会使构件产生有害的干缩应力, 导致裂缝的产生, 并且有发展成为贯穿裂缝的可能。螺纹钢筋比光面钢筋的粘结力好得多, 采用螺纹钢筋可以有效地减少裂缝宽度。钢筋越细, 排列越密, 与混凝土的粘结力就越好, 可使裂缝间距及宽度均随之减小, 也就是说把裂缝分散成细而密的裂缝, 减轻危害。所以, 只要不增加施工的困难, 选用细直径钢筋是有利的, 这往往是解决裂缝开展过宽的最方便有效的办法。当然, 对于大体积混凝土, 采用加钢筋的办法来企图防止温度裂缝或干缩裂缝的 出现 是不可能的。,四、 混凝土裂缝的处理措施 由于结构构件所处的环境不同, 裂缝的成因不同,所以, 要根据裂缝的程度和环境条件, 判断出裂缝是否对混凝土结构的耐久性有影响, 然后决定采取不同的方法对裂缝进行处理。混凝土结构裂缝的处理方法主要有灌浆法、表面处理法