混凝土裂缝的成因分析及处理.(DOC)

1混凝土裂缝的成因分析及处理1摘要由于混凝土施工、本身变形和约束以及混凝土的裂缝是建筑工程中存在的普遍问题，使混凝土裂缝成了土木、水利、桥梁、隧道等工程中常见的工程病害，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力、耐久力以及抗渗能力，影响了建筑的外观以及使用寿命，严重的讲威胁到人民的生命安全与财产。针对工程建设中混凝土的裂缝问题，必须采取有效的技术措施加以防范和控制，以确保工程的质量。本文从设计、材料、配合比、施工现场养护等方面对混凝土工程中常见的一些裂缝的成因进行分析探讨。针对混凝土裂缝产生原因，在混凝土结构设计、混凝土材料选择、配合比优化、以及施工现场的养护等方面提出控制裂缝发展的措施。依据相关文献，并总结混凝土裂缝的处理方法：表面处理法、填充法、灌浆发、结构补强法、电化学防护法、仿生自愈合法等。关键词：1、混凝土裂缝2、形成3、处理4、预防2目录绪论...........................................................1一、混凝土裂缝...............................................2（一）混凝土的基本特性.....................................2（二）混凝土裂缝的种类.....................................2（三）混凝土裂缝的成因.....................................4二、混凝土裂缝处理方法.......................................7三、预防混凝土裂缝施工上应注意事项...........................9（一）模板的安装...........................................9（二）钢筋工程.............................................9（三）混凝土运输入仓.......................................9（四）摊铺初平.............................................9（五）振捣、找平..........................................10（六）表面处理............................................10（七）伸缩缝..............................................10（八）混凝土养护..........................................10（九）混凝土路面施工裂缝的预防............................10（十）各段的高程必须符合X0433—总施07的设计要求..........10四、结合实例对混凝土结构裂缝的控制进行阐述..................11（一）工程概况...........................................11（二）工程设想...........................................11（三）工程抗裂施工措施....................................11（四）其他安全处理措施....................................13结论..........................................................15（一）混凝土裂缝产生原因..................................15（二）混凝土裂缝的处理方法..............................15（三）混凝土裂缝的控制措施..............................15致谢...........................................错误!未定义书签。参考文献......................................................171绪论混凝土因其取材广泛、价格低廉、抗压强度高、可浇筑成各种形状，并且耐火性好、不易风化、养护费用低，成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料。近年来，我国交通基础建设得到迅猛发展，各地兴建了大量的混凝土桥梁。在桥梁建造和使用过程中，有关因出现裂缝而影响工程质量甚至导桥梁垮塌的报道屡见不鲜。混凝土最主要的缺点是抗拉能力差，容易开裂。大量的工程实践和理论分析表明，几乎所有的混凝土构件均是带裂缝工作的，只是有些裂缝很细，甚至肉眼看不见（＜0.05mm），一般对结构的使用无大的危害，可允许其存在；有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素的作用下，不断产生和扩展，引起混凝土碳化、保护层剥落、钢筋腐蚀，使混凝土的强度和刚度受到削弱，耐久性降低，严重时甚至发生垮塌事故，危害结构的正常使用，必须加以控制。混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”，经常困扰着桥梁工程技术人员。其实，如果采取一定的设计和施工措施，很多裂缝是可以克服和控制的。为了进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识，尽量避免工程中出现危害较大的裂缝，我国现行公路、铁路、建筑、水利等部门设计规范均采用限制构件裂缝宽度的办法来保障混凝土结构的正常使用。本文尽可能对混凝土桥梁裂缝的种类和产生的原因作较全面的分析、总结，以方便设计、施工找出控制裂缝的可行办法，达到防范于未然的作用。2一、混凝土裂缝（一）混凝土的基本特性预拌混凝土又称商品混凝土，是由水泥、骨料、水及根据需要掺入的外加剂、矿物掺合料等组分按一定的比例，在搅拌站经计量、拌制后出售并采用运输车在规定的时间内运至使用地点的混凝土拌合物。其特性如下：1、落度大:运输、等待等因素影响，出厂塌落度必须大于或等于施工要求的塌落度加上预计的塌落度经时损失值。2、灰比大，掺合料掺量大，胶凝材料多：在不影响强度的前提下，要想提高塌落度，用水量和胶凝材料用量必须同步增加，胶凝材料多有利也有3、率大:满足泵送施工及大塌落度的和易性等诸多因素，必须提高砂率。4、送剂(减水剂)掺量大，凝结时间较不掺者长:送剂是预拌混凝土的主要组分之一，它不仅能提高塌落度，降低用水量和水泥用量而且能提高混凝土的和易性、可泵性及良好的塌落度保持性能。5、械化程度高，计量较准确，搅拌较均匀，质量较稳定，但时间性要求极强：众所周知，混凝土一旦搅拌便进入倒计时，其塑性性能也将逐渐消失直至凝固。6、半成品：预拌混凝土是一种特殊的建筑材料，交货时是塑性、流态状的半成品，在所有权转移后，还需要施工方继续尽一定的质量义务，才能达到最终的设计要求。（二）混凝土裂缝的种类1、荷载引起的裂缝混凝土在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝,次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。荷载裂缝特征依荷载不同而异呈现不同的特点。这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位。但必须指出，如果受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝，往往是结构达到承载力极限的标志，是结构破坏的前兆，其原因往往是截面尺寸偏小。2、温度变化引起的裂缝混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温3度裂缝。在某些大跨径桥梁中，温度应力可以达到甚至超出活载应力。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。3、收缩引起的裂缝在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩。塑性收缩。发生在施工过程中、混凝土浇筑后4~5小时左右，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，因此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大，可达1%左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。在构件竖向变截面处如T梁、箱梁腹板与顶底板交接处，因硬化前沉实不均匀将发生表面的顺腹板方向裂缝。为减小混凝土塑性收缩，施工时应控制水灰比，避免过长时间的搅拌，下料不宜太快，振捣要密实，竖向变截面处宜分层浇筑。缩水收缩（干缩）。混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩）。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。如配筋率较大的构件（超过3%），钢筋对混凝土收缩的约束比较明显，混凝土表面容易出现龟裂裂纹。自生收缩。自生收缩是混凝土在硬化过程中，水泥与水发生水化反应，这种收缩与外界湿度无关，且可以是正的（即收缩，如普通硅酸盐水泥混凝土），也可以是负的（即膨胀，如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土）。炭化收缩。大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。炭化收缩只有在湿度50%左右才能发生，且随二氧化碳的浓度的增加而加快。炭化收缩一般不做计算。混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。4、地基础变形引起的裂缝由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。5、钢筋锈蚀引起的裂缝4由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2~4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其它形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。要防止钢筋锈蚀，设计时应根据规范要求控制裂缝宽度、采用足够的保护层厚度（当然保护层亦不能太厚，否则构件有效高度减小，受力时将加大裂缝宽度）；施工时应控制混凝土的水灰比，加强振捣，保证混凝土的密实性，防止氧气侵入，同时严格控制含氯盐的外加剂用量，沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。6、冻胀引起的裂缝大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%，因而混凝土产生膨胀应力；同时混凝土凝胶孔中的过冷水（结冰温度在-78度以下）在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重，成龄后混凝土强度损失可达30%~50%。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。7、施工材料质量引起的裂缝混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。8、施工工艺质量引起的裂缝在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异。（三）混凝土裂缝的成因1、设计的影响a设计结构中的断面突变而产生的应力集中所产生的构件裂缝。b设计中对构件施加预应力不当，造成构件的裂缝（偏心、应力过大等）。c设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件