浅析大体积混凝土裂缝-土木工程本科毕业论文

网络教育学院本科生毕业论文（设计）题目：浅析大体积混凝土裂缝内容摘要大体积混凝土开裂后，其性能与原状混凝土性能相差很大，尤其是对耐久性（渗透性）的影响更大，严重影响结构的安全和耐久性能。因此研究大体积混凝土裂缝具有重要的工程意义。本文首先简要概述了研究的背景及国内外的研究现状，进而分析了大体积混凝土裂缝产生的三大主要原因：水泥水化热、收缩裂缝以及外界气温变化等。其次阐述了注意原材料的选择，采用合理的施工方法以及科学合理的养护措施等大体积混凝土裂缝的预防措施。再次针对已经出现大体积裂缝的处理，概述了表面修补法、填充法、结构补强法以及灌浆法等大体积混凝土裂缝的处理方法。最后本文具体分析了两个实际工程案例，分析工程的预防处理措施以及取得的效果。关键词：大体积混凝土；裂缝；处理措施目录内容摘要 1引言 11大体积混凝土及其开裂机理分析 51.1大体积混凝土概述 51.2大体积混凝土开裂机理分析 51.2.1温度裂缝 51.2.2收缩裂缝 61.2.3结构裂缝 72大体积混凝土裂缝控制 92.1注意原材料的选择 92.1.1选好原材料 92.1.2加强结构设计 92.2采用合理的施工方法 92.2.1降低浇筑温度和水化热 92.2.2降低内外温差 102.2.3强化混凝土全程养护 102.2.4改善约束条件的措施 102.3科学、合理的养护措施 112.3.1采用综合措施，控制混凝土初始温度 112.3.2采用综合措施，提高混凝土抗裂能力 113大体积混凝土裂缝的处理方法 123.1表面修补法 123.1.1涂覆法 123.1.2增加整体面层 123.1.3压抹环氧胶泥 123.2填充法 133.3结构补强法 133.3.1碳纤维片材加固法 133.3.2外包钢加固法 133.4灌浆法 143.4.1灌浆方式 143.4.2灌浆方法 144案例分析 164.1某水电站大坝裂缝预防分析 164.1.1工程概况 164.1.2预防措施 164.1.3取得的效果 174.2案例二——某写字楼裂缝处理分析 184.2.1工程概况 184.1.2处理方法 19.3取得效果 206结论 16参考文献 17引言近年来，随着我国改革开放的不断深入，经济快速的发展，使得我国的建筑行业也得到了迅速的发展，因此建筑技术以及建筑规模均得到不同程度的扩大，诸多城市出现了大型现代化技术设施，而且这一趋势还在继续增加，而众所周知混凝土结构具有价格便宜质量好等特性的材料，施工操作较为方便，可装饰性极强，此外其承载力也非常大，也受到人们越来越多的喜爱，所以大体积混凝土已成为大型设施或结构的重要组成部分。意义。对于大裂缝的形成[2]。这种研来防止表面裂缝[3]。以上措施[4就国内而言，袁勇（2004）分析了现浇混凝土早期性能特点和早期应力、应变发展规律介绍了结构特性、环境因素对混凝土性质变化作用机理。提出了混凝土结构的时变应力分析理论。对早期裂缝控制的基本理论与实际应用方法进行了阐述。刘海成（2005）

在大体积混凝土应力场计算中，混凝土的弹性模量和徐变变形都与温度有关，温度场应力场存在耦合现象。根据温度损伤和温度对徐变的影响,

建立了考虑温度影响的混凝土弹性模量表达式和徐变应变计算的递推公式。应用粘弹性与损伤耦合和正交各向异性损伤理论,

描述了混凝土在高应力水平下的非线性徐变特性和由于微裂缝扩展引起的刚度退化与应变软化,

建立了考虑温度影响的大体积混凝土结构应力场分析的有限元表达式。程志（2010）:超大体积混凝土在水泥水化时,

会形成外低内高的温差,

这种温差会使超大体积混凝土内部温度分布不均匀,

会引起质点发生的变形不一致,

从而产生内约束。超大体积混凝土中心由于温度较高,

所产生的热膨胀也较表面大,

因而在混凝土中心产生压应力,

而表面则产生拉应力。当表面拉应力超过混凝土的抗拉强度时,

就会在超大体积混凝土的外表面产生裂缝,

这种裂缝比较分散、裂缝宽度小、深度也很小,

俗称∀表面裂缝。它一般发生在浇筑后的温度上升阶段,

是由于混凝土体积发生膨胀所形成的。国内的理论研究为本文的研究奠定了很好的基础，也为本文的实际应用研究提供了很好的参考。全文共分为五部分：第一部分是全文的引言，提出本文研究对象和意义。第二部分介绍了大体积混凝土及其开裂机理分析，主要对大体积混凝土进行介绍，并对大体积混凝土裂缝的具体原因进行探究，第三部分介绍对大体积混凝土裂缝控制，介绍大体积混凝土裂缝控制预防措施，第四部分概述大体积混凝土裂缝的处理方法，对出现的大体积混凝土裂缝的处理措施进行概述，第五部分是案例分析，引入大体积混凝土应用案例，针对案例的水工大体积混凝土的裂缝产生原因以及对策进行系统的研究，最后是全文的总结。1大体积混凝土及其开裂机理分析1.1大体积混凝土概述对大施”1.2大体积混凝土开裂机理分析混凝土结构在建设和使用中出现不同程度、不同形式的裂缝，这是一个相当普遍的现象。一般来说大体积混凝土开裂主要有温度裂缝、收缩裂缝以及结构裂缝。1.温度裂缝大体积混凝土的裂缝成因较为复杂，影响因素也较多。但主要由以下因素引起的[5]：（1）水泥的水化热大体积裂缝。（2）约束条件在大体积束。（3）环境温度的变化大体积混凝土结构最高温度一般可达60-65℃[7]（4）混凝土的收缩变形混凝土的要原因之一。温度裂缝抗渗能力等。1.收缩裂缝自身收缩是影响。干缩裂缝多缩增大。塑性收缩是指湿度等等。1.结构裂缝结构裂缝一般分为果将是不堪设想。沉陷裂缝的产生是由点。2大体积混凝土裂缝控制大体积混凝土裂缝的预防措施根据不同情况，主要有注意原材料的选择、采用合理的施工方法以及科学合理的养护措施[10]。2.1注意原材料的选择2.1.1选好原材料（1）优先选用中热硅酸盐水泥，因为该水泥具有较低的水化热，同时抗裂性能也较好。（2）选择线膨胀系数小、岩石弹性模量较低、表面清洁无弱包裹层、级配良好的骨料。（3）在混凝土中掺用优质粉煤灰提高混凝土的耐久性，减少收缩，降低胶凝材料体系的水化热，提高混凝土的抗裂性能。（4）复掺高效减水剂和引气剂，减少大体积混凝土单位用水量和胶凝材料用量，改善新拌混凝土的工作度。2.1.2加强结构设计（1）避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。（2）在混凝土受拉的部位采用膨胀混凝土补偿硬化过程中的收缩，或采用纤维混凝土提高混凝土的抗裂能力。（3）根据工程特点，在某些部位充分利用混凝土后期强度，以减少水泥用量，减少水化热和收缩。（4）相互接触的两种混凝土强度等级不要相差过大，必要时设置过渡混凝土。2.2采用合理的施工方法为了防止温度裂缝，可以采用降低混凝土的浇筑温度，控制各区域的温度梯度，改善约束条件，提高混凝土的抗裂强度等措施。2降低浇筑温度和水化热（1）优先选用低发热量的水泥，如矿渣水泥、明矾水泥、大坝水泥，可减少水化热引起的绝热温升。（2）采用改善骨料级配，适当掺加大块石，适量掺加混合材料，减小砂率等措施来减少水泥用量，将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下，以减少水泥水化热。（3）降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下，降低水化热。（4）改善混凝土的搅拌加工工艺，在传统的“三冷技术”的基础上采用“二次风冷”新工艺，可进一步降低混凝土的浇筑温度。（5）在混凝土中掺加适量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，便于分段分层施工，降低水化热，推迟热峰的出现时间。（6）避免炎热的夏季施工，不宜中午浇筑。如在高温季节浇筑，可考虑在骨料堆放处搭设遮阳板，避免日光直射。低温入模，低温养护，必要时可采用冰块降低混凝土原材料的温度等措施来控制混凝土的温升。2降低内外温差在大体表面的温差。2.2.3强化混凝土全程养护（1）加强混以防止寒潮袭击。化产生率，避免裂缝产生。2.2.4改善约束条件的措施（1）合理安排施目的。（2）避免作局部处理使断面逐渐过渡，同时增配抗裂钢筋。（3）预留温度伸缩缝，减少约束。（4）各块体平行施工，避免相邻浇筑块过大的高差和侧面长期暴露。相邻坝块的高差控制在8m以内。2.3科学、合理的养护措施2.3.1采用综合措施，控制混凝土初始温度（1）降低混直泵管上加盖草袋，并喷冷水。2.3.2采用综合措施，提高混凝土抗裂能力（1）加强混凝土的浇灌振捣，如采用两次振捣技术，改善混凝土强度，提高抗裂性。（2）科学掌握混凝土拆模时间，控制拆模后混凝土表面温度下降幅度，拆模时混凝土的强度，一般不低于5MPa。3大体积混凝土裂缝的处理方法如果没有常工作。3.1表面修补法表面修补等措施。常用的方法为涂覆法，增加整体面层，压抹环氧胶泥，环氧浆液粘玻璃网格布，表面缝合等。3涂覆法混凝土表面出现数量较多的表面裂缝时，采用手工或机械喷涂方法，将修补材料涂覆于混凝土表面，起到表面封闭作用。涂膜厚度在0.3～2.5mm之间，厚度大者适应裂缝变化能力强。选用修补材料时应考虑使用条件(室内、室外、环境温湿度变化，介质腐蚀情况)以及裂缝活动情况等，例如，要求耐磨的地坪可选用环氧沥青涂料，聚氨酷涂料，聚氨酷沥青涂料等刚性涂料，不稳定的裂缝修补可选用聚氨酷弹性体，橡胶型丙烯酸酷涂料等弹性涂料。3增加整体面层混凝土表面裂缝数量较多，分布面较广时，常采用增加一层水泥砂浆或细石混凝土整体面层的方法处理。多数情况下，整体面层内应配置双向钢丝网。有条件时，宜采用喷射法施工水泥砂浆或混凝土整体面层。3压抹环氧胶泥对于数量不多，又不集中，缝宽>0.lmm的裂缝可采用此法处理。在裂缝两边钻孔或凿槽，将u形钢筋或金属板放入孔或槽中，用环氧树脂砂浆等无收缩型砂浆灌入孔或槽中锚固，以达到缝合裂缝的目的。3.2填充法用修补材料直接充处理。该方法主要包括表面涂抹和表面贴补法表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补（土工膜或其它防水片）法适用于大面积漏水（蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝）的防渗堵漏。3.3结构补强法3碳纤维片材加固法1．表面处理（1）应清除被加工序施工。3．找平处理应按产品施工。外包钢加固法当采用环氧树脂化学灌浆湿式外包钢加固时，应先将混凝土表面打磨平整，四角磨出小圆角，并用钢丝刷刷毛，用压缩空气吹净后，刷环氧树脂浆一薄层；然后将已除锈并用二甲苯擦净的型钢骨架贴附于梁、柱表面，用卡具卡紧、焊牢，用环氧胶泥将型钢周围封闭，留出排气孔，并在有利灌浆处粘贴灌浆嘴（一般在较低处设置），间距为2～3m。待灌浆嘴粘牢后，通气试压，即以0.2～0.4MPa的压力将环氧树脂浆从灌浆嘴压入；当排气孔出现浆液后，停止加压，以环氧胶泥堵孔，再以较低压力维持10min以上方可停止灌浆。灌浆后不应再对型钢进行锤击、移动、焊接。3.4灌浆法3灌浆方式3灌浆方法

4案例分析4.1某水电站大坝裂缝预防分析.1工程概况某水电站的设计平面图如4.1所示，大坝所在地的夏季温度高达40℃，（1）河水为雪山融化的雪水，温度较低（夏季一般在7℃（2）白天温度较高，晚上温度低。在该水电站中，可能由于温度问题出现混凝土裂缝，这主要表现在表面、深层以及和贯穿三方面。图4.1水电站平面图4.1.2（1）优化混凝土配合比通过大量的低了温控的难度。（2）降低原材料温度水泥生产水的加入量。（3）减少水泥用量降低混凝土水化热优先使用水泥用量。（4）严格控制混凝土浇筑温度骨料堆（5）合理安排施工尽量避开打杂等。4.取得的效果在保证确保面。表4.1几组试件的比较A试件标养强度（MPa）B试件标养强度（MPa）C试件标养强度（MPa）C组分别与A、B试件相比强度提高百分比（%）第一组37/28第二组44/31第三组29/22第四组35/28第五组46/23通过实验结果补强目的。4.2案例二——某写字楼裂缝处理分析工程概况现有一写字楼，现浇钢筋混凝土剪力墙结构，地下两层，地上二十五层，墙体砼强度设计等级均为C30，结构平面图见图。图某高层住宅楼的墙体平面布置图经强度检测，确认部分结构局部混凝土强度偏低的部位，如外墙、首层承重内墙以及梁板等结构。混凝土强度检测报告结果显示他们的强度较低，约在22.1-25.5MPa,实际测量的抗压强度为25-29MPa。尽管测试强度要稍高于标养试块强度，却低于设计C30的强度要求。因此对该混凝土工程的检测结果进行分析计算，认为原设计中所配钢筋及墙、柱轴压比均满足规范要求，可满足楼座整体结构安全要求；混凝土强度降低为C25后，可满足设计规范关于结构耐久性的要求；由于原混凝土墙体配筋及暗柱配筋为构造配筋，墙φ8＠200双层双向、暗柱钢筋φ14、楼面梁的配筋面积一般比计算面积大，钢筋强度未用足，所以锚固长度可适当减少。C30与C25的锚固长度相差4d，对整个结构的影响不大。虽然经过复核后，混凝土强度满足结构安全和耐久性的要求，但对于二十六层的高层，在首层混凝土强度降低为C25后，整体结构存在薄弱层，不满足抗震的要求，根据业主、设计等多方审核确认，需对首层的混凝土强度进行补强，以达到设计强度。.2处理方法在工程项目上一般采用的传统加固方法有外包钢法、加大截面法、改变传力途径、预应力法等等，外包钢法主要应用在钢筋混凝土柱、梁、桁架弦、腹杆等的加固上，其需要采用类似钢结构的防护措施，因而这种措施的加固成本较高；而加大截面法明显不符合本项目工程的补强原则；其他两种方法结构较为复杂，也不适合本工程的加固。而较为先进的加固措施有碳纤维布加固法、粘钢法、粘贴玻璃钢复合料板材加固法等。碳纤维布加固法的强度高，脆性破坏的危险性较大，另外碳纤维的变形一定要与构件内的原有的钢筋变形协调，因而其强度高的特性并不能得到充分的发挥；粘钢法加固后对原结构外观和原有净空无显著影响，但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平，适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固；粘贴玻璃钢复合料板材加固法是在粘钢加固法基础上发展起来的方法，目前还在开发研究阶段。因此结合本项目的实际情况，该项目采用了局部置换混凝土加固法，这种方法的优点和加大截面法比较类似，此外在加固后不影响建筑的净空，广泛适用于受压区混凝土强度偏低或