1、#*山东大学网络教育学院毕业论文( 设计)论文(设计)题目: 商品混凝土裂缝的技术研究 姓 名 年 级 2014 年春 专 业 土木工程 学习中心 学院 指导教师 职 称 年 月 日#*摘 要随着建筑行业的不断发展,商品混凝土逐渐成为土木工程中用途最广、用量最大的一种建筑材料。本文从分析混凝土开裂的原因入手，通过大量的工程实例调查，总结出混凝土结构开裂是多方面因素造成的，而主要因素则在于混凝土生产制造、施工及结构设计三方面。混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料。由于由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题，使混凝土裂缝成了土木、水利、桥梁、隧道等工程中最常见
2、的工程病害。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，严重的将威胁到人民的生命、财产。利用现代新技术,广泛利用工业废渣作原材料等，成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料。关键词：商品混凝土; 裂 缝 ;产 生 原 因 ;防 护 措 施 ;案 例#*目 录第一章 前言2第二章 商品混凝土裂缝产生的原因32.1 混凝土材料造成的裂缝原因32.1.1 混凝土材料方面32.2 混凝土施工方面造成的裂缝原因42.
3、1.2 振捣方式42.2.2 二次振捣和多次抹面42.2.3 现场养护52.2.4 模板质量62.2.5 正确使用膨胀剂62.2.6 控制内外温差和环境温差62.3 混凝土设计方面造成的裂缝原因62.1.1 混凝土设计方面7第三章 商品混凝土裂缝的控制措施 73.1 混凝土结构设计方面的控制措施73.2 施工方面的控制措施83.3 混凝土施工温度方面的控制93.4 原材料及施工配合比方面的控制措施9第四章 商品混凝土裂缝控制案例94.1 工程概况94.2 裂缝的出现部位和表现形式104.3 裂缝产生的原因及危害104.4 处理措施104.5 以后混凝土施工裂缝的防治措施11#*结束语12参考文
4、献12致谢14#*第一章 前 言混凝土在现代工程建设中占有重要地位。而在今天，混凝土在施工过程中出现不同程度、不同形式的裂缝，这是一个相当普遍和常见的现象，并且在大体积混凝土施工中表现尤为突出。混凝土结构裂缝在我们施工过程中都要产生，为了避免砼有害裂缝的出现，为了确保工程质量符合国家规范要求，在工程施工中应尽可能采取必要的技术和施工措施来控制裂缝的出现，使我们所施工的混凝土结构裂缝的数量和宽度尽量减少到国家规范要求以内。商品混凝土以其进度快、质量好、劳力省、消耗低、技术先进、现场文明等诸多优点，已成为城市建筑业不可缺少的重要组成部分，越来越受到人们的欢迎，是国家建设部重点推广项目，已列入建设部
5、“十五”发展规划和到 2010 年十年发展规划。目前我国许多城市都已制定了限制现场搅拌，推广使用商品混凝土的强制性措施，有的城市甚至已经取消了预制楼板，这给商品混凝土的发展带来了大好的机遇。然而，商品混凝土裂缝的频频出现，也让人非常头疼。找出原因，拿出对策，落实措施，消灭裂缝是我们每一位混凝土工作者的责任。#*第二章 商品混凝土裂缝产生的原因近年来，混凝土裂缝已经成为建筑工程中相当普遍的质量通病，微观裂缝是由建筑本身物理力学性质引起的，它的有害程度是可以控制的，但严重的裂缝将破坏建筑物的整体性和稳定性，引起钢筋腐蚀，影响建筑物的持久强度。所以分析裂缝产生的原因并加以控制已成为一个十分重要且值得
6、重视的课题。在此,我们就按此分类来谈谈混凝土裂缝形成的成因。1、 混凝土裂缝产生的原因 随着商品混凝土的普遍使用，混凝土的坍落度普遍比现场搅拌的大。特别是泵送混凝土的大量采用，更加剧了混凝土的收缩，裂缝出现的可能性更大。然而也仅仅是可能性而已，绝非必然。 但在现实工程中，裂缝确实存在。究其根源不外乎材料、施工、设计等方面的因素。解决裂缝的问题也主要从这三方面着手。据有关报道，由施工因素造成的混凝土早期裂缝可能占 80 %左右，因混凝土材料方面原因造成的裂缝可能占 15 %左右，因设计不当造成的裂缝可能占 5 %左右。1.1 混凝土材料方面 如前所述，混凝土是一种收缩性材料。虽然其收缩的绝对值不
7、大，但由于其较高的弹性模量和很低的抗拉强度，即使很小一点的收缩变形也会产生很大的拉应力。当拉应力超过其抗拉强度时，混凝土即出现开裂。因此，我们应该做的事情就是设法尽最大可能地降低温凝土的收缩值和最大程度地提高混凝土的抗拉强度。对于商品混凝土搅拌站来说，一是要尽量少用收缩量大的水泥，如矿渣水泥。矿渣硅酸盐水泥的收缩比普通硅酸盐水泥大 25 %左右。二是在满足施工和易性的条件下，应尽量减小混凝土的水灰比，尽量减小单位体积水泥浆量和砂浆量。 需要特别关注的是水泥的细度问题和石子的含泥量问题。水泥的细度越细，混凝土越容易开裂。这是由于： 细度大的水泥水化快，产生较大的水的消耗，易引起混凝土的自干燥收缩
8、。 水泥细度细，则使毛细管细化，较细的毛细管失水时将产生较大的张力。 细颗粒容易水化充分，产生更多的易于干燥收缩的凝胶和其他水化物。粗颗粒的减少，减少了稳定体积的未水化颗料，因而影响到混凝土的长期性能。某国家重点电力工程的进厂道路的混凝土由我公司供应。由于需运送一千多吨的大型设备，道路混凝土强度设计等级为 C35 ，而抗折强度要求达到 5.5MPa。由于混凝土强度等级高，第一次供应混凝土时，我们怕水泥用量大了容易产生收缩裂缝，就采用 525 #水泥拌制，结果事与愿违。我们总结分析认为可能是 525 # 水泥细度细，比表面积比 425 # 水泥大#*得多，虽然少用了几十公斤水泥，但这里细度大收缩
9、大则是主要矛盾。第二天我们改用 425#水泥拌制，情况就大有好转。 石子含泥量越高，混凝土也越容易开裂。这是由于石子表面所带的泥份妨碍了石子与砂浆之间的咬合粘结，弱化了石子的界面结构，降低了界面强度，也就降低了混凝土的强度，特别是降低了抗拉强度。因而在相同收缩应变的情况下，石子含泥量高的混凝土更容易开裂。 1.2 施工方面1.2.1 振捣方式 不正确的振捣方式造成混凝土分层离析、表面浮浆而使混凝土面层开裂或造成混凝土砂浆大量向低处流淌，致使混凝土产生不均匀沉降收缩，在结构厚薄交界处出现裂缝。如我公司泰兴站供应的泰兴某商城地下室底板混凝土工程，底板厚 40cm ，地梁深达 1m。在进行混凝土泵送
10、浇筑时，施工人员不是先浇地梁后浇板，而是将泵管放在底板上面，任混凝土堆在板面上，然后用振动棒拼命地把稳凝土往地梁里赶。结果地梁里的混凝土砂浆比例肯定比板上高。地梁由于本身深度比底板深一倍多，沉降本来就比底板大，加上这不恰当的浇捣方式，就进一步加剧了两者之间的沉降差别，必然产生裂缝。事实也正是如此，混凝土硬化后在板梁交界处有规律地出现了许多互相平行的裂缝。 1.2.2 二次振捣和多次抹面 施工人员没有根据商品混凝土的特点，配合做好二次振捣和多次抹面，让塑性沉降裂缝和干缩裂缝及时得到愈合。商品混凝土由于采用搅拌车运送、泵送浇捣，混凝土坍落度比较大，凝结时间比较长。一般混凝土初凝时间都在 10 小时
11、以上，甚至更长。即使在炎热的夏天，混凝土掺了高效缓凝减水剂后，表面被太阳曝晒，水分蒸发很快，表面形成一层几毫米厚“被子” ，看上去混凝土好像已凝结，实际上内部还远未达到初凝，甚至还能流动。我们曾多次用贯入阻力仪测定掺了高效缓凝减水剂的混凝土砂浆在太阳直晒之下的凝结时间，结果初凝时间都在 1216 小时。这样的混凝土若不进行二次振捣和多次抹面，混凝土表面不可避免会出现裂缝。开始裂缝是浅表的、窄细的，若不及时处理，裂缝就会扩展，由于应力集中，最终的裂缝很可能是贯穿性的。 采用二次振捣可以消除因塑性沉降而引起的内分层，阻断因泌水而留下的连贯通道，改善骨料界面结构，提高混凝土强度和抗渗透能力。进行二次
12、以上抹面时，最好采用手扶抹压机，可以有效提高因泌水而削弱的混凝土表面强度，消除“被子”现象，使混凝土因水分蒸发而引起的塑性裂缝及时得到愈合。如#*我公司供应混凝土的常州青龙汽车车身厂的厂区道路，由于是夏天施工，混凝土掺了高效缓凝减水剂，第一次抹面结束后不久就出现了“被子”现象，几十公斤重的压纹机一放上去“被子”即开裂，因为“被子”下面还是软的。甲方看了一定要铲掉重浇。为此我公司损失了几十方混凝土。但边上有一小块没有铲掉，按照笔者的要求进行二次振捣、多次抹面，结果一点也没裂。 有人怕二次振捣会影响混凝土强度。实际上对初凝前的混凝土进行二次振捣不仅不会降低强度，反而会使强度提高。我们曾做过试验：在
13、进行混凝土试块制作的同时，留出一份试样过三个小时后再去做试块。试压结果三小时后做的试块强度反而高。这就说明由于二次振捣消除了混凝土内分层，改善了骨料界面状况，提高了强度。 1.2.3 现场养护 现场养护不当是造成混凝土收缩开裂最主要的原因。混凝土浇筑后，若表面不及时覆盖、浇水养护，表面水分迅速蒸发，很容易产生收缩裂缝。特别是在气温高、相对湿度低、风速大的情况下，干缩更容易发生。有资料表明，当风速为 16m/ s 时，混凝土中的水分蒸发速度为无风时的四倍。一些高层建筑的楼面为什么更容易产生裂缝，就是因为高空中的风速比地面大。 目前，许多施工工地在浇筑混凝土时，都不能做到及时覆盖保温养护。一般总要
14、等到最后一遍抹光结束后才覆盖，还有好多工地根本不盖。笔者曾碰到某毛纺厂的一大型车间二层楼面的泵送施工。楼面面积达 1 万 m2 左右，混凝土强度等级为 C30 ，并掺加了膨胀剂。时值盛夏，气温很高，混凝土的水分蒸发很快，施工人手不够多，浇筑好的混凝土在烈日下曝晒。结果混凝土是前浇后裂。同样的情况笔者还在泰兴某商城三层楼面上见到过。新浇的混凝土在似火骄阳下晒了二天，一点遮盖都没有，表面就出现了裂缝，而施工方只是派人隔几小时上去浇一次水。试想混凝土表面被太阳晒得高达四、五十度，冰冷的自来水浇上去无疑是雪上加霜。冷缩促使裂缝更快扩展。正确的做法是在第一次抹平后，立即用塑料薄膜覆盖，不让水分跑掉，依靠
15、混凝土自身的水分进行保湿养护。需进行第二次抹光时，揭开薄膜，抹完了仍要盖好。 对于高性能混凝土，由于水灰比小，胶凝材料用量大，混凝土密实性好，泌水少，若保养不好，干缩情况更严重。因此，有学者认为，当混凝土拌合物表面的水分蒸发速率超过 05kg/m2h 时，将引起混凝土的干缩。 对于保湿养护的时间，肯定是时间越长越好。养护 14 天的收缩比只养护3 天的收缩降低约 20 % 。因此，国家验收规范规定混凝土浇筑后的保温养护#*时间不得少于 14 天。但在这一点上绝大多数施工人员都做不到，所以混凝土出现干缩裂缝就在所难免了。 1.2.4 模板质量 模板问题。有些施工单位因钢模不够，就地取材，用一些木
16、模。木模事先没淋水，拆模后容易出现大量裂缝，而用钢模一般裂缝没有。模板的质量影响裂缝的出现. 1.2.5 正确使用膨胀剂 对膨胀混凝土的错误认识。有许多施工人员以为混凝土掺加了膨胀剂就万事大吉了。其实不然。膨胀剂并非万能之物。掺加膨胀剂的混凝土对养护的要求更高。膨胀混凝土在早期养护不好时的裂缝更易发生（因为膨胀剂要吸水） 。在 W/ C 过低（小于 04） 时尤为严重。另外，膨胀剂不能防止表层混凝土的塑性微裂缝的发生。在一些使用膨胀混凝土的工程上，楼面或屋面仍然出现裂缝，其根源就在于没能进行良好的保湿养护。1.2.6 控制内外温差和环境温差 温差应力产生裂缝。对于温差收缩裂缝，施工单位往往只注
17、重名义上的大体积混凝土，而忽视其他结构；只重视混凝土内外的温差，忽视环境温差。对于大体积混凝土，美国混凝土协会给出了这样的定义：任意体量的混凝土，其尺寸大到足以必须采取措施减小由于体积变形引起的裂缝，统称为大体积混凝土。在实际工程中，真正的大体积混凝土，如厚大的地下室底板，由于其厚度大，抗拉力大，即使内部温度很高，也很少出现裂缝。如常州市椿庭大楼地下室底板和常州市一院病房大楼地下室底板，混凝土设计强度等级均为 C50 ，底板厚度均达 2m。当时由于原材料供应的限制，只能采用 525# R 普水泥拌制。测温显示，内部最高温度曾接近 90 ，但最终均未发生温差收缩裂缝。相反，在常州金源大厦地下室墙
18、板工程上，浇筑顶板前，墙板完好，等到顶板浇筑后没几天，墙板外侧即出现许多裂缝。经分析，一致认为是温差湿差双重因素造成的。因为当时正值冬季，墙板浇筑后又没有及时回填土，顶板一浇，地下室里面由于地温地湿而保持着较好的温湿度，外墙则处在凛冽的寒风中，温湿度都很低，墙板内外两侧由于环境因素造成了温湿度差而产生裂缝。因此，对于象地下室墙板这样的虽非大体积却存在环境温湿度差的混凝土结构，更要注意防止温差裂缝的发生。 1.3 设计方面 先看两个实例： 常州新区电信局综合楼，地上七层，每层十间，地下为一半地下室。地上的一半除东西边上两间外，其余每间都开有一个气窗。间与间之间有一根大梁横跨南北，大梁由与地下室外
19、墙连在一起的边柱支撑着，中间无柱。工程竣工后两个月，每个气窗的下角处都#*出现了“八”字形的裂缝。而边上两间由于没留窗洞，就没有出现开裂。后经分析，认为是基础不均匀沉降引起的。因为气窗下面的地基只需承受不足两米高的墙体的重量，而气窗两侧的地基则要承受七层楼的份量，沉降自然不一样。裂缝即从最薄弱的窗角处开始。 常州市机关房产大楼地下室墙板，在边柱与墙板之间的阴角处出现有规律的裂缝。经专家们会诊，一致认为主要是墙板配筋问题。 因此对地下室墙体，构造筋必须增强，配筋率要提高，宜不低于 05 % ，同时宜采取直径较小、间距不大于 150mm 的配筋，以提高钢筋混凝土的极限拉伸变形值和分散收缩应力。边柱
20、与墙的配筋率不同，收缩落差不同。它们的连接处容易发生竖向裂缝。所以，此处应插入长 1m15m 的水平增强筋。对于混凝土楼板宜采用细而密的双层构造配筋，以抑制裂缝发生。有试验证明，楼板配筋率如果由 063 %增大到 10 % ，那么 0 2mm 以上宽度的裂缝均能抑制。第三章 混凝土裂缝的控制措施3.1 混凝土结构设计方面的控制措施当在混凝土结构设计中，应特别重视构造钢筋的配置，应该符合国家建筑设计规范内容；特别对于楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量的选用。合理的留设施工后浇带将可以使混凝土自由的收缩，从而大大减少收缩应力，使混凝土的抗拉强度可以大部分用来抵抗温度应力，从而提高混凝土抵抗温度变化的能力。设计中如何处理好柔性和刚性的关系特别重要。因为结构中所有构件都是被约束与约束的关系。当所受约 束越强，产生足够变形的余地就越小，就越容易开裂。所以，设计过程中应重视结构中相连 构件的约束关系。不能一味的追求柔性或刚性，应当灵活运用，达到柔性和刚性并重。对于结构薄弱部位、易开裂部位的处理要特别重视，如深基础与浅基础结合处、高低跨处、 高层与底层结合处以及不同结构形式结合处等。设计中可根据实际情况推广使用新型混凝土材料：补偿收缩混凝土，是混凝土中掺入适量膨胀剂或用膨胀水泥配制的混凝土膨胀剂依靠本身的化学反应或与水泥其他成分反应，在混凝土硬化过程中产生一定的限制膨胀补偿混凝土
