浅析大体积混凝土裂缝毕业论文.docx
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浅析大体积混凝土裂缝毕业论文
浅析大体积混凝土裂缝毕业论文
本科生毕业论文（设计）
题目：
浅析大体积混凝土裂缝
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
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所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
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日期：
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：
日期：
年月日
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日期：
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注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：
引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：
（签名）
年月日
内容摘要
混凝土施工中大体积混凝土构件普遍会遇到裂缝控制问题，并且浇筑过程中的裂缝控制是长期困扰人们的一个难题。
这是因为一方面混凝土体积大，另一方面这些部位混凝土标号相对较高，因此更易开裂。
并且聚集大量的水化热会导致混凝土的内外散热不均，混凝土内外温差较大可能导致混凝土出现裂缝。
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，裂缝会加速混凝土碳化和钢筋锈蚀，并产生恶性循环，严重破坏混凝土结构的安全性和耐久性。
通过修改完善设计、优化原材料、合理设计配合比、强化施工技术和管理、外加纤维等措施，能较好地解决了大体积混凝土裂缝控制问题。
所以对大体积混凝土裂缝进行研究具有重要的意义。
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；裂缝控制；处理措施
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。
因此，探讨裂缝产生的原因和预防措施对防止大体积混凝土裂缝的出现有着重要的意义。
对于大体积混凝土裂缝控制的系统研究，是从20世纪30年代中期美国修建当时世界上最高大的混凝土建筑物胡佛坝开始的。
30年代初期，美国所修建的几座混凝土坝产生了裂缝，所以美国商务局在修建胡佛坝时，进行了系统的温度场及温度应力的研究，提出了柱状分块，薄层浇筑，并采用水管冷却，低热水泥等降温措施，从而防止了危害性裂缝的形成。
这种研究成果至今仍有普遍影响。
随着科技进步，管理水平的提高，40年代美国陆军工程师团又发展了预冷骨料，通仓浇筑方法，规定混凝土出机温度应控制在10℃以下，60年代又采取了新的措施来防止表面裂缝。
以上这一系列措施基本上都是从控制混凝土浇筑块温度变化幅度着眼的，一直沿用至今，行之有效。
从实际设计和施工水平方面看，自40年代至今，各国（如美国、俄罗斯、巴西和中国等）对大体积棍凝土的裂缝问题的研究都做了深入的探讨，并提出了一些防止裂缝出现的措施。
就国内而言，袁勇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 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:
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
我国《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009里规定：
混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称之为大体积混凝土。
现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。
它主要的特点就是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1m.它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部升温比较快。
混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。
所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。
各国的规定不尽相同，具体如下：
美国混凝土协会（ACI）以对大体积混凝土的定义为：
体积大到必须对水泥的水化热及其带来的相应体积变化采取措施，才能尽量减少开裂的一类混凝土。
日本建筑学会标准（JASSS）规定：
结构断面最小尺寸在80cm以上，水化热引起的混凝土内的最高温度与外界气温之差，预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土。
国际预应力协会（FIP）[规定：
“凡是混凝土一次浇筑最小尺寸大于0.6m，特别是水泥用量大于400kg/m3时，应考虑采用水化放热慢的水泥或采取其它降温散热措施”。
大体积混凝土一般在水工建筑物里常见，类似混凝土重力坝等
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。
1.2.1温度裂缝
大体积砼硬化期间，由于结构断面大、水泥用量多，水泥水化时释放水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此形成较为复杂的膨胀或收缩应力，致使砼产生裂缝，所产生的裂缝主要有两类：
（1）表面裂缝：
砼浇筑后，水泥水化热较大，使砼温度上升。
当聚集在砼内部的水泥水化热不易散发时，砼内部温度将明显升高，而砼表面通常散热较快，形成内外温差，使砼内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过砼抗拉强度时，砼表面就会产生表面裂缝。
此外当砼的塌落度较大时，砼表面水分蒸发引起的体积收缩也会使砼产生表面裂缝。
（2）贯穿裂缝：
大体积砼降温时，由于砼温度降低引起体积收缩，砼水分蒸发也会引起体积收缩变形。
但如果受到地基或结构边界条件的约束时，结构内部便会产生巨大的收缩应力（拉应力），当拉应力大于砼抗拉强度时，砼整个界面会产生贯穿裂缝，或称为结构性裂缝，给工程带来极大危害，直接影响结构的安全性能和抗渗性能。
混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。
温差裂缝产生的主要原因是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。
特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。
温差的产生主要有三种情况：
第一种是在混凝土浇筑初期，这一阶段产生大量的水化热，形成内外温差并导致混凝土开裂，这种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3天（升温阶段）。
另一种是在拆模前后，这时混凝土表面温度下降很快，从而导致裂缝产生。
第三种情况是当混凝土内部温度高达峰值后，热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度，它们与最高温度的差值即内部温差。
这三种温差都会产生裂缝，但最严重的是水化热引起的内外温差。
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：
（1）水泥的水化热
大体积混凝土在浇筑凝结后，水泥在水化过程中会释放大量的水化热。
而大体积混凝土结构物断面尺寸较大较厚，水泥释放的热量聚集在混凝土内部不易散发，使结构物内部温度急剧升高，通常在3-5日内温度达到最高值。
温度变化产生体积胀缩，受到约束而产生压应力。
混凝土在浇筑初期，由于它是热的不良导体，其强度和弹性模量都很低，对水化热引起的急剧温变约束不大，相应的温度应力也小。
随着混凝土龄期的增长、弹性模量和强度的提高，对混凝土内部降温收缩的约束愈来愈大，以致产生很大的拉应力。
拉应力超过此时混凝土的极限抗拉强度就产生温度裂缝。
（2）约束条件
在大体积混凝土中，一般有内部约束和外部约束两种情况。
内部约束是由于内部水泥水化热不易散发，表面则易散发，使表面温度低于内部，即由温差形成。
相对而言，内部体积膨胀受表面约束处于受压状态，表面体积则收缩（特别是遇气温骤降，或过水）受内部约束，产生拉应力[6]。
浇筑在基岩或老混凝土上的混凝土，在逐步降温的过程中，将会冷缩，但由于受到基岩或老混凝土的约束，将会产生拉应力。
当其超过混凝土的极限抗拉强度时，就可能出现贯穿性裂缝。
这种温度变形约束是外部约束。
（3）环境温度的变化
大体积混凝土结构在施工阶段，受外界气温的变化影响很大。
外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也愈高；如外界温度下降，又增加混凝土的降温幅度，特别是气温骤降会大大增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，这对大体积混凝土极为不利。
混凝土的内部温度是浇筑温度、水化热的绝热温度和结构散热降温等各种温度的叠加之和，而温度应力则是由温差所引起的温度变形造成的，温差愈大，温度应力也愈大。
同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热。
混凝土内部的最高温度一般可达60-65℃，防止混凝土内外温差引起的过大温度应力就显得更为重要。
（4）混凝土的收缩变形
混凝土的拌和水中，约20%的水分是水泥硬化所必需的，其余80%的水分要蒸发。
混凝土水化作用时产生的体积变形称为“自身体积变形”。
该变形多数是收缩变形，少数是膨胀变形，这主要取决于胶泥材料的性质。
混凝土中多余水分的蒸发是引起结构体积干缩变形开裂的主要原因之一。
混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。
温差裂缝产生的主要原因是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。
特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。
温差的产生主要有三种情况：
第一种是在混凝土浇筑初期，这一阶段产生大量的水化热，形成内外温差并导致混凝土开裂，这种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3天（升温阶段）。
另一种是在拆模前后，这时混凝土表面温度下降很快，从而导致裂缝产生。
第三种情况是当混凝土内部温度高达峰值后，热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度，它们与最高温度的差值即内部温差。
这三种温差都会产生裂缝，但最严重的是水化热引起的内外温差。
温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错；梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。
裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。
高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。
此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。
1.2.2收缩裂缝
一、收缩分为
1、塑性收缩
2、化学收缩
3、物理收缩
4、碳化收缩影响因素有：
1）集料含量：
混凝土产生收缩主要组成是水泥石，增加集料的相对含量即可减少收缩。
2）集料的质量：
在配合比一定时，采用弹性模值较高的集料，可以减少收缩。
3）单位用水量，在混凝土中，水泥与水经水化反应而产生凝胶，
凝胶吸湿则膨胀、干燥则收缩。
因此单位用水量对混凝土收缩有较
大影响。
4）相对湿度：
周围介质对相对湿度是影响混凝土收缩的重要因素，相对湿度越小，收缩越大。
5）养护方法延长潮湿养护期，可以推迟混凝土收缩的开始但影响甚微。
但是压力蒸养收缩减小显著。
6）外加剂不同外加剂对混凝土收缩影响不同，其中氧化钙对混凝土收缩影响最大。
收缩裂缝包括：
混凝土硬化前失水产生的塑性收缩，水泥水化过程产生的化学收缩和自生收缩，混凝土降温过程产生的温降收缩，以及混凝土硬化后干燥失水产生的干缩。
这些收缩单独或同时作用，都可能导致混凝土裂缝，统称‘收缩裂缝’。
自身收缩是混凝土收缩的一个主要来源。
自身收缩与干缩一样，是由于水的迁移而引起的。
但它不是由于水向外蒸发散失，而是因为水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降形成弯月面，产生所谓的自干燥作用，导致混凝土体的相对湿度降低及体积减小而最终自身收缩。
水灰比对自身收缩影响较大，一般来说，当水
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