大体积混凝土裂缝论文.doc

1、1目录摘要1关键词1一、前言2二、混凝土裂缝的分类4三、混凝土裂缝的形成原因6四、混凝土裂缝的预防11五、混凝土裂缝的处理措施14六、结语16参考文献172浅谈混凝土裂缝原因与防治措施【摘 要】随着我国经济的发展，混凝土是目前用量最大的一种建筑材料,广泛应用于工业与民用建筑、农林与城市建设、水利与海港工程。然而,许多混凝土结构在建设与使用过程中出现了不同程度、不同形式的裂缝。这不仅影响建筑物的外观,更危及建筑物的正常使用和结构的耐久性。因此,裂缝问题倍受人们关注。近年来,随着预拌混凝土的大力推广应用以及结构形式日趋大型化、复杂化,使得这一问题变得更为突出。然而,混凝土结构的裂缝是一个相当普遍的

2、现象,大量工程实践以及近代科学关于混凝土强度的细观研究都表明结构物的裂缝是不可避免的,它是材料的一种特性。因此,科学地对待裂缝问题是在对裂缝进行分类、研究的基础上,采取有效的措施,将裂缝的有害程度控制在允许的范围内。本文将就混凝土结构中常见裂缝的成因、控制措施以及修补方法作一些浅要分析。【关键词】混凝土 温度裂缝 形成原因 防治和处理 3一、 前言 混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，正是由于这些初始缺陷的存在才使混凝土呈现出一些非均质的特性。微裂缝通常是一种无

3、害裂缝，对混凝土的承重、防渗及其他一些使用功能不产生危害。但是在混凝土受到荷载、温差等作用之后，微裂缝就会不断的扩展和连通，最终形成我们肉眼可见的宏观裂缝，也就是混凝土工程中常说的裂缝。 混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的，由于裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响建筑物的外观、使用寿命，严重者将会威胁到人们的生命和财产安全。很多工程的失事都是由于裂缝的不稳定发展所致。近代科学研究和大量的混凝土工程实践证明，在混凝土工程中裂缝问题是不可避免的，在一定的范围内也是可以接受的，只是要采取有效的措施将其危害程度控制在一定的范围之内。钢筋

4、混凝土规范也明确规定：有些结构在所处的不同条件下，允许存在一定宽度的裂缝。但在施工中应尽量采取有效措施控制裂缝产生，使结构尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度，尤其要尽量避免有害裂缝的出现，从而确保工程质量。4二、混凝土裂缝的分类 （一）按裂缝的成因划分 根据混凝土裂缝产生的原因,可分为结构性裂缝与非结构性裂缝两大类。 (1) 结构性裂缝 由各种外荷载引起的裂缝,也称荷载裂缝。它包括由外荷载的直接应力引起的裂缝和在外荷载作用下结构次应力引起的裂缝。 (2) 非结构性裂缝 由各种变形变化引起的裂缝。它包括温差,干缩湿胀和不均匀沉降等因素引起的裂缝。这类裂缝是在结构的变形受到限制时引起的内应

5、力造成的。从国内外的研究资料以及大量的工程实践看,非结构性裂缝在工程中占了绝大多数,约为 80 % ,其中以收缩裂缝为主导。 （二）按裂缝产生的时间划分 (1) 施工期间出现的裂缝包括塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝、干燥收缩裂缝、自身收缩裂缝、温度裂缝、施工操作不当出现的裂缝、早期冻胀作用引起的裂缝以及一些不规则裂缝。 (2) 使用期间出现的裂缝包括钢筋锈蚀膨胀产生的裂缝、盐碱类介质及酸性侵蚀气液引起的裂缝、冻融循环造成的裂缝、碱骨料反应引起的裂缝以及循环动荷载作用下损伤累积引起的裂缝等。 （三）按裂缝的形状划分裂缝按形状划分（1） 纵向裂缝,平行于构件底面,顺筋分布,主要由钢筋锈蚀作用引5起;（

6、2） 横向裂缝,垂直于构件底面,主要由荷载作用、温差作用引起; （3） 剪切裂缝,由于竖向荷载或震动位移引起; （4） 斜向裂缝、八字形或倒八字形裂缝,常见于墙体混凝土梁,主要因地基的不均匀沉降以及温差作用引起; （5） X 形裂缝,常见于框架梁、柱的端头以及墙面上,由于瞬间的撞击作用或者地震荷载作用引起; （6） 各种不规则裂缝,如反复冻融或火灾等引起的裂缝。此外,还有因混凝土拌和或运输时间过长引起的网状裂缝,现浇楼板四角出现的放射状裂缝或板面出现的十字形裂缝等等。 (四) 按裂缝的发展状态划分 根据裂缝所处的运动状态及其发展趋势,可分为以下两类: (1) 稳定裂缝：这种裂缝不影响持久应用,

7、包括两类。 一类是在运动过程中可以自愈合的裂缝,常见于一些新建的防水工程中,这是由于裂缝处水泥颗粒在渗漏过程中与水进一步化合,析出 Ca (OH) 2 晶体且部分 Ca (OH) 2 又与溶解在水中的 CO2 发生碳化反应形成 CaCO3 结晶,两者形成的凝胶物质将胶合裂缝封闭,从而渗漏停止,裂缝达到自愈。另一类是处于稳定运动中的裂缝,如在周期性荷载作用下产生的周期性扩展和闭合的裂缝。 (2) 不稳定裂缝：这种裂缝将产生不稳定性的扩展,影响结构6物的持久使用,应视其扩展部位,采取相应的措施。 三、混凝土裂缝的形成原因（一） 概述 当混凝土结构产生变形时，在结构的内部、结构与结之间，都会受到约束

8、。当混凝土结构截面较厚时，其内部温度分布不均匀，引起内部不同部位的变形相互约束，称之为内约束，当一个结构物的变形受到其他结构的阻碍时称之为外约束。建筑工程中的混凝土结构所承受的变形，主要是由温差和收缩产生，其约束既有外约束又有内约束。 钢筋混凝土结构中，由于结构截面大，体积，水泥用量，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩膨胀作用，由此引起的温度应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝的起因是温度变化引起的变形，当变形得不到满足时才会引起应力，而且应力与结构的刚度大小有关，只有当应力超过一定数值才引起裂缝。 （二）水泥水化热引起的温度应力和温度变形水泥在水化过程中产生大量的热

9、量，每克水泥放出的热量约达502J/g，因而使混凝土内部的温度升高，一般在 30左右，有时甚至会更高，它在 13 天放出的热量是总热量的一半，混凝土内部的最高温度多数发生在浇筑后的 35 天内，当砼内部与表面温差过大时就会产生温度应力和温度变形，温度应力与温差成正比，温7差越大，温度应力也越大，当这种温度应力超过混凝土内外约束力时就会产生裂缝，而混凝土内部的温度与厚度及水泥用量有关，混凝土越厚水泥用量越大，内部温度也越高。由于混凝土的导热性能较差,所以造成混凝土内部和表面的温差较大,当温差过大时,就会产生温度应力和温度变形。在浇注初期,混凝土的弹性模量和强度都很低,对水化热急剧上升引起的变形约

10、束不大,温度应力就转小。随着混凝土龄期的增长,弹性模量和强度相应的提高对混凝土降温收缩变形的约束越来越强,即产生很大的温度应力,当混凝土的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时,便开始出现温度裂缝。（三）内外约束条件的影响内外约束条件的影响各种结构在变形变化中,必然受到一定的约束或抑制而阻碍变形,这就产生了约束力。混凝土在早期温度上升时,产生的膨胀变形受到外约束而形成压应力。当温度下降时,产生的收缩变形受外约束则产生拉应力。压应力较小,拉应力却较大,若拉应力超过混凝土的抗拉强度,必然产生裂缝。混凝土与地基浇筑在一起，当温度变化时受到下部地基的限制，因而产生外部的约束应力，混凝土在早期温度上升时，产生的

11、膨胀变形约束而形成压应力，此时混凝土的弹性模量小，徐变和应力松弛度大，使混凝土与基层连接不牢固，压应力较小，但是，当温度下降时则产生较大的拉应力，若拉应力超过混凝土的抗拉强度混凝土将会出现垂直裂缝。混凝土内部由于水泥水化热而形成中心温度高，热膨胀大，因此在中心产生压应力，在表面产生拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度和8钢筋的约束作用时，同样产生裂缝。（四）外界气温变化的影响外界气温变化的影响混凝土在施工期间，外界气温变化的影响也很大。混凝土的内部温度是浇筑温度、水化热的绝热温升和结构散热降温等各种温度的叠加之和，外界气温愈高，混凝土的结构温度也愈高，如外界温度下降，会增加混凝土的降温幅度，特

12、别是在外界气温骤降时，会增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度。温度应力是由温差引起的变形造成的，温差愈大，温度应力也愈大。 因而造成温差和温度应力,使混凝土出现裂缝。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可达 60C，并且有较大的延续时间。在这种情况下研究合理的温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的过大温度应力显得更为重要。（五）混凝土收缩变形引起的裂缝混凝土的收缩变形混凝土收缩变形引起的温度应力大于混凝土的抗拉强度时，就会产生裂缝，因此混凝土的收缩也是引起裂缝不可忽视的因素。（1） 收缩裂缝是由湿度变化引起的,它占混凝土非结构性裂缝中的主要部分。我们知道,混凝土是以水泥为主

13、要胶结材料,以天然砂、石为骨料加水拌合,经过浇筑成型、凝结硬化形成的人工石材。在施工中,为保证其和易性,往往加入比水泥水化作用所需的水分多45 倍的水。多出的这些水分以游离态形式存在,并在硬化过程中逐步蒸发,从而在混凝土内部形成大量毛细孔、空隙甚至孔洞,造成9混凝土体积收缩。此外,混凝土硬化过程中水化作用和碳化作用也会引起混凝土体积收缩。根据有关试验测定,混凝土最终收缩量约为0104 %0106 %。可见,收缩是混凝土固有的物理特性,一般来说,水灰比越大、水泥强度越高、骨料越少、环境温度越高、表面失水越大,则其收缩值越大,也越易产生收缩裂缝。根据收缩裂缝的形成机理与形成时间,工程中常见的收缩裂

14、缝主要有塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝和干燥收缩裂缝三类,此外,还有自身收缩(化学减缩) 裂缝和碳化收缩裂缝。 1）塑性收缩裂缝 塑性收缩裂缝发生在混凝土塑性阶段,终凝之前。其形成原因是混凝土浆体中水分流向表面并迅速蒸发,随着失水的增加,毛细负压产生的收缩力使混凝土表面产生急剧的体积收缩。而此时混凝土尚未形成强度,从而致使混凝土表面开裂。这种裂缝多出现在干热与刮风天气中,裂缝较浅,中间宽、两端细,长短不一,且互不连贯。 2）沉降收缩裂缝 沉降收缩裂缝约在混凝土浇筑后半小时发生,并在硬化时停止。其形成原因是浆体在浇捣后发生不均匀沉落,粗骨料下沉,水泥净浆上浮,当沉降受抑制(如钢筋或预埋件的阻挡) 时

15、使混凝土因剪切而开裂。此外在表面形成的浮浆层也会因泌水而开裂。这种裂缝多出现在混凝土表面,且沿主筋或箍筋通长方向分布,中间宽两端窄,是一种常见的早期裂缝,尤其在泵送施工中更常见。 3）干燥收缩裂缝 10干燥收缩裂缝在混凝土养护完以后才出现。其形成原因主要是由于混凝土硬化后,水分蒸发引起混凝土表面干缩,当干缩变形受到混凝土内部约束时,产生较大的拉应力使混凝土表面被拉裂。干缩裂缝一般产生在表面很浅的位置,多沿构件短方向分布,呈平行线状或网状,严重时可贯穿整个构件截面。 4）自身收缩裂缝 自身收缩裂缝与外界湿度变化无关,而是由于水泥熟料在水化反应的过程中,反应后生成物的平均密度变小而引起体系的体积收

16、缩(称为化学减缩) 所致。主要是由于自由水转化为水化产物的一部分,使它的比容降低 1/ 4 (即 0125cm3Pg) 。因此,化学减缩量的大小取决于水泥水化产物中化学结合水量的多少。31115 碳化收缩裂缝碳化收缩裂缝是碳化作用所产生的游离态水蒸发,引起浆体的收缩所致。碳化作用是指大气中的 CO2 在有水的条件下与水化产物作用生成CaCO3 、铝胶、硅胶以及游离态水,这部分水蒸发引起混凝土体积收缩(称为碳化收缩) ,其实质是碳酸对水泥石的腐蚀作用。一般水泥水化产物的碱度与空气中 CO2 浓度越高且湿度适中 (50 %左右) 时,越易发生碳化作用。因此,这种裂缝易出现在干湿交替的环境下,而干燥或水饱和环境下不易出现;且由于裂缝处析出的碳化产物将形成凝胶,阻止 CO2 进入,故一般仅发生在表面。 (2)混凝土的体积变形混凝土终凝后会发生体积变化,即可能收缩也可能膨胀,如存在约束则产生应力引起裂缝。