浅析钢筋混凝土结构裂缝的成因及预防措施.docx

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浅析钢筋混凝土结构裂缝的成因及预防措施

中央广播电视大学人才培养模式改革和开发教育试点土木工程本科毕业论文

浅析钢筋混凝土结构裂缝的成因及预防措施

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浅析钢筋混凝土结构裂缝的成因及预防措施

1、引言..............................................................1

2、钢混凝土结构裂缝类型、危害以及成因分析...........................1

（1）钢筋混凝土结构裂缝的类型.......................................1

（2）钢混凝土结构裂缝危害...........................................4

（3）钢筋混凝土结构裂缝的成因.......................................4

3、钢筋混凝土结构裂缝的预防措施.....................................7

（1）材料措施.......................................................7

（二）施工措施.......................................................8（三）设施措施........................................................9四、钢筋混凝土结构裂缝处理措施.......................................10

（1）表面修补法....................................................10

（二）内容修补法.....................................................10（三）结构补强加固法................................................11

（4）混凝土置换法..................................................11（五）电化学防护法...................................................11（六）仿生自愈合法...................................................12五、结合实例对混凝土结构裂缝的控制进行阐述..........................12

（1）工程概括......................................................12

（二）工程设想.......................................................12（三）工程抗裂施工措施..............................................12

六、结束语..........................................................14

参考文献.............................................................14

浅析钢筋混凝土结构裂缝的成因及预防措施

【内容摘要】近年来，随着建筑业的蓬勃发展,商品混凝土开始得到广泛的应用。

在此期间，混凝土结构的施工工艺有了长足的进步,强度等级也日趋升高，结构形式和混凝土的运输形式也有了明显的改善。

但由于钢筋混凝土结构的复杂性、特殊性，在施工、使用过程中往往容易出现裂缝，从而影响到建筑物的正常生产、使用。

这一问题长期困扰着大批的工程管理人员和技术人员。

因此，对钢筋混凝土的结构裂缝成因及预防措施进行分析、探讨，具有重要的现实意义。

【关键字】钢筋混凝土裂缝预防措施

一、引言

随着我国国民经济的高速发展，钢筋混凝土结构已经普遍用于工业和民用建筑中。

在建筑工程施工过程中，混凝土是城市建设中广泛使用的结构材料，但是伴随这类材料的生产研究与应用，混凝土结构的裂缝问题一直受到人们关注。

钢筋混凝土结构出现裂缝不仅种类繁多，形态各异，而且较为普遍，尤其是楼板的裂缝，轻者影响建筑物美观，造成渗漏水，重者降低建筑结构的承载力、稳定性和整体性，甚至还会导致整体倒塌的重大质量事故。

这类裂缝是在现有施工技术条件下较难克服的质量通病之一，特别是民用建筑工程结构楼面出现裂缝，往往会引起业主对工程质量提出异议，从而引发投诉、纠纷以及索赔等情况。

因此研究混凝土结构的裂缝产生原因及控制具有重要的社会意义和经济意义。

现根据多年来现场施工实践经验和教训，从设计配筋、商品混凝土选用及施工控制等方面，着重阐述钢筋混凝土产生裂缝的原因及综合防治措施。

二、钢筋混凝土结构裂缝类型、危害以及成因分析

（一）钢筋混凝土结构裂缝的类型

1.荷载裂缝

当结构受到外荷载作用，导致混凝土内部产生的拉应力超过混凝土的极限抗拉强度，使混凝土产生裂缝。

按照荷载的性质，混凝土结构的荷载裂缝可分为弯曲裂缝、剪切裂缝、扭弯裂缝。

由于混凝土是典型的脆性材料，抗拉强度很低，因此，在混凝土结构设计中，荷载裂缝主要通过设置受力钢筋加以控制。

2.变形裂缝

根据国内外调查资料表明，属于变形引起的裂缝约占80%；属于荷载引起的裂缝约占20%。

混凝土的变形并不必然导致裂缝的产生。

当变形受到约束时，导致拉应力产生“微观裂缝”；“微观裂缝”将不断发展为“宏观裂缝”，即变形裂缝。

变形受到的约束分为内约束和外约束，内约束是指一个物体或一个结构本身各质点之间的相互约束作用，如混凝土组成材料内部砂石对水泥石的约束作用；钢筋混凝土中钢筋对混凝土变形的约束作用以及混凝土内部自身变形的不协调等。

外约束指一个构件变形受到其他构件的阻碍，或一个结构变形受到另一构件的阻碍，如圈梁对楼板的约束作用、柱子对墙体的约束作用。

（1）塑性坍落裂缝。

塑性坍落裂缝在混凝土浇筑后成型后，在初凝前，由于混凝土塑性坍落收缩所致。

所谓塑性坍落收缩指混凝土浇筑后，因原材料相对密度差异，在重力或其他外力作用下，集料下沉，水泥浆上升，产生泌水的过程。

当混凝土塑性坍落受到阻挡时，就会产生拉应力，当拉应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土表面即产生塑性坍落裂缝。

（2）收缩裂缝。

收缩裂缝分为干燥收缩和化学收缩两种。

①干燥收缩。

水分蒸发，凝胶体失水变小。

混凝土中的部分水分被吸收，部分水分蒸发，体积缩小。

干缩量与水泥用量、水灰比的大小有关。

水泥用量多、水灰比大的混凝土其收缩亦大。

同时混凝土收缩量与气候有关，夏季气温高，气候干燥，混凝土中水分蒸发快，收缩也快。

由于混凝土蒸发干燥非常缓慢，产生干燥收缩裂缝多数在一个月以上，有时甚至一年半载，而且裂缝发生在表层很浅的位置，裂缝细微，有事呈平行线状或网状，常常不被人们注意。

但是应当特别指出的是，由于碳化和钢筋锈蚀的作用，干缩裂缝不仅严重影响薄壁结构的抗渗性和耐久性，也会使大体积混凝土的表面裂缝发展成为更严重的裂缝，影响结构的耐久性和承载能力。

实际施工中，加强覆盖养护，采取二次搓毛压平措施，对防止塑性收缩裂缝的产生和裂缝愈合有良好的作用。

②化学收缩。

水泥水化生成物体体积小于反应前物质的总体积从而导致的收缩。

（3）温度裂缝。

混凝土由于温度变化产生的热胀冷缩变形即为温度变形。

当混凝土结构或构件的温度变形受到约束时，将在混凝土结构内部产生温度应力，当由此产生的内部拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，混凝土便产生温度变形裂缝。

温度裂缝是否产生，裂缝的部位、形状、宽度都与约束程度及材料的抗拉强度有关。

而无论外约束还是内约束，温差或者材料膨胀系数不同导致的温度变形差是温度应力产生的根本原因。

（4）地基不均匀沉降裂缝。

建筑物地基处理不满足规范要求或者地基承载力不足时，因上部建筑物压力的作用将产生沉降变形。

若地基沉降变形不均匀，将在结构内部产生拉应力而导致建筑物开裂，这种裂缝称为地基不均匀沉降裂缝，简称“沉降裂缝”。

沉降裂缝一般出现在严重湿陷性黄土，冻胀土，膨胀土，软弱土等承载力不足且不均匀地基上刚度差别悬殊时，也会导致裂缝发生。

（5）化学反应膨胀裂缝。

化学反应使混凝土内部不均匀膨胀，在内约束的作用下，导致混凝土开裂。

包括水泥安定性不良裂缝、碱集料反应裂缝和钙矾石膨胀裂缝等。

水泥中含有过量的游离氧化钙、氧化镁，或者生产水泥时加入了过量石膏，将导致水泥体积安定性不良。

安定性不良的水泥凝结硬化后，游离氧化钙、氧化镁的延迟水化，以及过量石膏与水泥中铝酸钙反应延迟生成的钙矾石都会产生膨胀，导致混凝土开裂。

安定性不良的水泥实际上是废品，因此，由此导致的开裂在实际工程中很少发生。

碱集料反应是混凝土中的碱与集料中活性SiO2发生的一种化学反应。

其反应物为无胶凝性能的凝胶体，体积膨胀3～4倍，可产生很大的内应力导致混凝土开裂。

（6）钢筋锈蚀裂缝。

混凝土内部的碱性环境使钢筋表面形成钝化膜，起保护钢筋，防止锈蚀的作用。

混凝土处于腐蚀环境下，或者在空气中的CO2的作用下，内部的Ca（OH）2将不断被消耗，称中性化。

中性化将使混凝土碱度降低，若中性化深度超过钢筋保护层厚度时，会使钢筋表面钢化膜破坏，钢筋锈蚀膨胀，导致混凝土开裂。

混凝土中性化发展速度与外部环境、混凝土组成材料以及密实程度有关，因此，当混凝土材料选择和制备不当，或混凝土保护层太薄时，或当混凝土中含有过量的氯离子，或者建筑物处于氯离子介质环境中时，也易产生钢筋锈蚀裂缝。

（7）冻融裂缝。

寒冷或严寒地区，处于潮湿环境下的混凝土结构，混凝土内部水分结冰将产生体积膨胀，在反复冻融循环作用下，混凝土将产生冻融裂缝。

有时地基土体的冻胀也可能导致混凝土开裂。

冻融裂缝的产生于混凝土的密实程度和长期受潮有关。

一般工业与民用建筑，冻融裂缝大部分出现在女儿墙、混凝土压顶等部位，少部分在底层勒脚部位出现。

卫生间、盥洗室靠近外墙的混凝土，因长期受潮多次冻融，有时也会出现裂缝。

冻融裂缝的特点是裂缝附近混凝土疏松、表面砂浆剥落、钢筋裸露，产生锈蚀。

同时开裂情况随时间的推移将不断恶化。

（二）钢混凝土结构裂缝危害

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。

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、工期延迟以及较大的经济损失。

（3）钢筋混凝土结构裂缝的成因

混凝土是一种抗拉能力很低的脆性材料，在施工和使用过程中，当温度、湿度发生变化，地基产生不均匀沉降时，极容易产生裂缝。

裂缝的形式和种类很多，要根本解决混凝土中裂缝问题，还是需要从混凝土裂缝的形成原因入手。

正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制