《混凝土裂缝的成因与控制》论文.docx

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《混凝土裂缝的成因与控制》论文

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总分（100分）

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评语及

成绩

成绩：

　　　指导教师（签字）：

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注：

1、优秀（86--100分）；良好（70--85分）；及格（60--69分）；不合格（59分以下）。

2、此表由指导教师填写，每名学生一份。

摘要

对荷载作用下混凝土裂缝的成因和预防措施进行了简单介绍,对由于收缩、温度、不均匀沉降、钢筋锈蚀、施工等因素引起的非荷载作用下的裂缝成因进行了分析,并提出了预防措施,以保证混凝土工程的质量。

混凝土裂缝大致可以分为两大类:

荷载作用下的裂缝和非荷载作用下的裂缝。

关键词：

混凝土材料,裂缝,不均匀沉降,塑性收缩

第一章一般裂缝的成因及类型

1.1一般裂缝产生的原因

（1）由外载荷（静、动载荷）直接应力引起的裂缝,即

按常规计算的主要应力引起的裂缝,称之为“载荷裂缝”。

（2）由变形引起的裂缝,包括结构因湿度温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉降等原因引起的裂缝。

当变形得不到满足才引起应力,而且应力还与结构的刚度大小有关,只有当应力超过一定的数值才引起裂缝。

例如:

由于地震或火灾等情况也会引起混凝土的变形导致的开裂。

（3）由外载荷作用结构次应力引起的裂缝,如屋架按

铰接节点来计算,但实际上屋架节点有弯矩和剪切力,故它们也会引起节点裂缝。

1.2裂缝的分类

1.2.1按裂缝活动性质分。

（1）死缝,是指那些已经开裂的,其开度和长度都不再发生变化。

它可以在自然条件下,被生成的胶凝物愈合,产生自愈现象。

（2）准稳定裂缝,是指随季节变化产生的周期性裂缝。

在南方这种现象一般不多见,在北方出现的比较多。

（3）不稳定裂缝,是指裂缝的开度和长度随时间的变化而加剧,它是动态的变化。

1.2.2按裂缝宽度分。

（1）宏观裂缝是指可以用肉眼观察得到的,一般肉眼可看到的最小宽度为0.02～0.05mm。

（2）微观裂缝是指小于0.05mm的裂缝。

1.2.3按裂缝形状分。

（1）贯穿裂缝,裂缝贯穿结构的整个断面,将结构分离,严重破坏结构的整体性,影响了结构的性能,可能引起质量事故。

（2）深层裂缝,裂缝延伸部分结构断面,对结构的性能也有一定的危害性。

它一般是由于混凝土内部的缺陷产生的,如大孔洞、结构形状不规则变化等。

（3）表面裂缝,是在混凝土表面,一般出现在大体积混凝土当中。

它的危害一般比较小。

但是它也有可能发展成贯穿裂缝,对结构产生大的危害。

第二章荷载作用下的裂缝

2.1混凝土在荷载作用下的裂缝的规律性

荷载产生的应力超过混凝土的抗拉强度时,混凝土发生开裂。

混凝土在荷载作用下的裂缝往往有一定的规律性,裂缝通常垂直于主拉应力方向,一般沿构件宽度方向贯通全截面。

防止荷载作用下的裂缝,关键是在设计阶段做好荷载的计算、强度的检算和裂缝宽度的检算。

第三章非荷载作用下的裂缝

非荷载作用下混凝土裂缝出现的原因非常复杂,有时候是许多因素共同作用形成裂缝,这些原因大致可归纳为以下几方面。

3.1收缩

混凝土在浇筑后的养护阶段会发生体积收缩,体积收缩又分为塑性收缩、干缩和自生收缩（化学收缩）。

1）自生收缩。

也叫化学收缩,指水泥水化生成物的体积,比反应前的总体积小。

化学收缩量的大小随混凝土硬化龄期延长而增加,此收缩不可恢复。

混凝土中水泥用量过大,则化学收缩量大,易形成裂缝。

防止此类收缩最有效的办法是控制水泥用量。

2）塑性收缩。

通常发生在混凝土终凝之前,有两种类型:

a.由于热风、高温、干燥以及洒水养护不及时等,水分蒸发过快,混凝土失水,表面出现裂缝;

b.混凝土内部不均匀,泌水、骨料自重下沉以及受钢筋阻挡时,骨料与胶合料之间、骨料与钢筋之间容易产生裂缝。

为减少混凝土的塑性收缩,施工中下料不要过快,浇筑间隔拉长,尽量振捣密实,使已浇混凝土密实,尽量减少新拌混凝土的坍落度,以减少不均匀下沉,其次要加强养护,采取保湿措施,设置风挡和天棚等。

3）干缩。

是由于水泥浆中的水分损失引起的,混凝土成型后表面水分散失速度快,内部水分损失慢,造成内外体积收缩不均匀,表面混凝土产生拉应力而开裂;骨料级配不良、粒径过小、含过多针片状颗粒,使用细砂、特细砂会引起用水量和水泥用量增大,出现干缩裂缝;另外,混凝土的体积干缩受钢筋或地基、垫层等的约束作用时,会使混凝土中拉应力发展而形成裂缝。

避免干缩裂缝,混凝土配合比设计时要尽可能降低用水量和水泥用量、增大骨料用量、合理布置钢筋、并加强混凝土的养护。

3.2温度

混凝土具有热胀冷缩的性质,温度膨胀系数约为1×10ˉ5/℃

水化热是大体积混凝土和水泥用量大的混凝土开裂的主要原因,

水化热在构件内部积聚,由于混凝土散热速度慢,内部温度升高很快体积膨胀,在外部体积的约束作用下,形成温度应力,导致温度裂缝出现。

因此,混凝土施工尤其是大体积混凝土施工中,要设法降低混凝土的内外温差,选择低水化热水泥、减少水泥用量,掺加矿物质掺合料、使用缓凝型外加剂、埋冷却管等都是有效的措施,除此之外,要特别注意冬季的突然降温和夏季的暴雨对温度的影响。

水泥水化是一个放热的化学反应过程，其间产生一定的水化热。

每克水泥放出502J的热量，如果以水泥用量300～550kg/m3来计算，每1m3混凝土将放出15500～27500KJ的热量，且大部分水泥水化热在3d内释放出来。

混凝土是热的不良导体，特别是大体积混凝土，产生的大量水化热不容易散发，内部温度不断上升，而混凝土表面散热快，使混凝土内外截面产生温度梯度，特别是昼夜温差大时，内外温度差别更大，内部混凝土热胀变形产生压力，外部混凝土冷缩变形产生拉力，由于此时混凝土拉抗强度较低，当混凝土内部拉应力超过其抗拉强度时，混凝土便产生裂缝。

这种裂缝的特点是裂缝出现在混凝土浇筑后的3～5d，初期出现的裂缝很细，随着时间的发展而继续扩大，甚至达到贯穿的情况。

3.3不均匀沉降

掌握的地质资料与实际不符,或者不良地基没有得到有效的处理,使建筑物发生不均匀沉降,形成贯穿性裂缝。

模板和台座支撑不牢固,也会使构件在施工中形成裂缝。

为防止此类裂缝,勘测工作要细致,地基处理要过关,保证模板体系的强度、刚度和稳定性。

3.4钢筋的锈蚀

钢筋混凝土内部的钢筋锈蚀,体积增大,使周围混凝土承受很大的径向膨胀应力,出现裂纹,逐渐扩展成与钢筋平行的裂缝。

钢筋锈蚀的原因主要有:

1）钢筋的混凝土保护层厚度不足,密实度不够、孔隙率大,在侵蚀类物质如氯化物等作用下,钢筋生锈;

2）混凝土碳化使混凝土产生中性化甚至酸性化,钢筋的钝化膜破坏而锈蚀。

所以,控制原材料中的氯离子含量,适当增加保护层厚度和密实度,在混凝土表面施作保护层,对钢筋做电化学保护等预防钢筋锈蚀的措施,可以减少混凝土裂缝。

3.5原材料的质量和配合比

水泥的体积安定性不良,水泥或外加剂中的强碱类物质与活性骨料间的碱骨料反应,原材料中的有害杂质硫化物、硫酸盐含量过高,都会促使混凝土局部体积膨胀而开裂。

施工中,必须严格原材料质量要求,按国家标准和施工规范要求进行材料检验,严禁将不合格材料用于工程中;切实保证骨料级配,掺入有效的外加剂、掺合料（如粉煤灰等）改善混凝土的抗裂性;配合比设计中尽量减小水灰比、砂率和水泥用量,以减少裂缝的出现。

3.6施工方法

搅拌、运输时间过长,水分损失过多,坍落度损失过大,易出现裂缝;混凝土浇筑前,为增加流动性额外加水,不但降低强度,更容易导致裂缝出现。

浇灌时下料过快,分段浇筑时,施工缝没有按规定处理,或者混凝土浇筑过程中中途停顿时间超过了初凝时间,都容易引起裂缝。

振捣要适当,振捣不足,混凝土不均匀,产生蜂窝、麻面、空洞,是裂缝发展的原因;过振使表面形成浮浆层过厚,又容易产生干缩裂缝。

初凝前进行二次振捣以及终凝前重复压抹收面,有利于裂缝的减少。

混凝土养生不良易失水干缩,所以必须保证养护条件。

蒸汽养护时要避免升温、降温过快,以防出现温差裂缝。

过早拆除模板和支撑,混凝土未达到规定强度提早进行预应力张拉,也可能引起混凝土裂缝。

第四章混凝土裂缝的预防措施

4.1温度裂缝产生的原因

水泥水化是一个放热的化学反应过程，其间产生一定的水化热。

每克水泥放出502J的热量，如果以水泥用量300～550kg/m3来计算，每1m3混凝土将放出15500～27500KJ的热量，且大部分水泥水化热在3d内释放出来。

混凝土是热的不良导体，特别是大体积混凝土，产生的大量水化热不容易散发，内部温度不断上升，而混凝土表面散热快，使混凝土内外截面产生温度梯度，特别是昼夜温差大时，内外温度差别更大，内部混凝土热胀变形产生压力，外部混凝土冷缩变形产生拉力，由于此时混凝土拉抗强度较低，当混凝土内部拉应力超过其抗拉强度时，混凝土便产生裂缝。

这种裂缝的特点是裂缝出现在混凝土浇筑后的3～5d，初期出现的裂缝很细，随着时间的发展而继续扩大，甚至达到贯穿的情况。

4.2温度裂缝的控制措施

混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥品种、水泥用量有关。

混凝土越厚，水泥用量越大，水化热越高的水泥，其内部温度越高，形成温度应力越大，产生裂缝的可能性越大。

对于大体积混凝土，其形成的温度应力与其结构尺寸相关，在一定尺寸范围内，混凝土结构尺寸越大，温度应力也越大，因而引起裂缝的危险性也越大，这就是大体积混凝土易产生温度裂缝的主要原因。

因此防止大体积混凝土出现m,裂缝最根本的措施就是控制混凝土内部和表面的温度差。

减少温差的措施是选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，在掺加泵送剂或粉煤灰时，也可选用矿渣硅酸盐水泥。

此外，可充分利用混凝土后期强度，以减少水泥用量。

因此，为更好的控制水化热所造成的温度升高、减少温度应力，可以根据工程结构实际承受荷载的情况，对工程结构的强度和刚度进行复核与验算，并取得设计单位的同意后，可用56d或90d抗压强度代替28d抗压强度作为设计强度。

由于过去土木建筑物层数不多、跨度不大，且多为现场搅拌，施工工期短，混凝土标准试验龄期定为28d，但对于具有大体积钢筋混凝土基础的高层建筑，大多数的施工期限很长，少则1～2年，多则4～5年，28d可能向混凝土结构，特别是向大体积钢筋混凝土基础施加设计荷载，因此将试验混凝土标准强度的龄期推迟到56d或90d天是合理的，正是基于这点，国内外许多专家均提出这样建议。

如果充分利用混凝土的后期强度，则可使每1m3混凝土的水泥用量减少40～70kg左右，则混凝土温度相应降低4～7℃。

另一方面，应当严格控制混凝土的出机温度和浇筑温度。

对于出机温度和浇筑温度的控制，《混凝土质量控制标准》（GB50164-