學生畢業論文題目：混凝土工程裂縫的研究學院：土木工程學院專業：房屋建筑班級：級建筑姓名：學號：指導教師：完成日期：2011年9月26日摘要混凝土是一種非均勻值脆性材料，由骨料、水泥石以及其中的氣體和水組成。在溫度和濕度變化的條件下，硬化并產生體積變化，由于各種材料變化不一致，互相約束而產生初始應力，造成在混凝土內出現微裂縫。這種微裂縫的分布不規則且不連貫，在荷載或應力作用下，裂縫開始擴展，并逐漸互相貫通，從而出現較大的肉眼可見的裂縫，成為宏觀裂縫。開裂發生的原因可能是原材料的選取與配合比的選擇不當、施工方法和措施有誤、建筑物所處的條件的影響以及結構不合理等。混凝土所產生的溫度收縮、干燥收縮、不均勻沉降、結構應力集中等都可能或導致混凝土開裂。在實際工程中，往往是各種因素多重作用引起混凝土開裂。寬度小于或等于0.05mm的裂縫通常對使用功能無大的危害，叫做無害裂縫；而結構物的有害裂縫不僅會降低力學性能和承載力，而且直接影響結構耐久性，縮短使用壽命。施工中應采用措施式結構盡量不出現裂縫，或減少裂縫的數量和寬度，特別是避免出現有害裂縫。國內外對裂縫寬度都有相應的規定，如我國的CCES012004混凝土結構耐久性設計與施工指南，對鋼筋混凝土結構的最大允許裂縫寬度就明確規定干濕交替和凍融環境下的一般構件為0.2mm；水中和土中環境為0.3mm。混凝土由各種收縮引起的裂縫問題一直是混凝土結構物裂縫控制的重點和難點。SummaryConcreteisabrittlematerialnon-uniformvalue,theaggregate,cement,andoneofthegasandwatercomposition.Changesintemperatureandhumidityconditions,thehardeningandproducevolumechangesduetochangesinvariousmaterialsareinconsistentwitheachotherconstraintsarisingfromtheinitialstress,resultinginmicro-cracksintheconcrete.Thisirregulardistributionofmicro-cracksandnotcoherent,intheloadorstress,thecracksbegantoexpand,andgraduallythrougheachother,thusagreatervisiblecracksbecomemacroscopiccracks.Crackingreasonsoftheoccurrencemaybetheselectionofrawmaterialsandthedesignoftheimproperselection,constructionmethodsandmeasuresinthewrong,buildingtheconditiontheinfluenceandunreasonablestructureandsoon.Concretetemperatureshrinkage,producedbydryingshrinkage,theunevensettlement,thestructurestressconcentrationmayorleadtoconcretecracking.Inpracticalprojects,oftenisthevariousfactorsofconcretecrackingcausedbymultipleroles.Widthoflessthanorequalto0.05mmtousefunctionofcrackusuallynoharmful,calledharmlesscrack；Thestructuresandtheharmfulcrackswillnotonlyreducethemechanicalpropertiesandthebearingcapacity,butalsodirectlyaffectingthestructuredurability,shortenservicelife.Constructionshouldbeadoptedmeasurestypestructuretrynottocrack,orreducethenumberofcracksandwidth,especiallyavoidharmfulcracks.Tocrackwidthathomeandabroadhavecorrespondingprovisions,suchasChinasCCES01-2004concretestructuredurabilitydesignandconstructionguide,thebiggestofreinforcedconcretestructureallowsthecrackwidthisspecificprovisionalternatingwetandfreeze-thawenvironmentofgeneralcomponentis0.2mm；Thewaterandsoilenvironmentof0.3mm.Concretebyallsortsoftheshrinkingthecracksoftheconcretestructuresisalwaysthecrackcontrolofthekeyanddifficult.混凝土工程裂縫的研究正文：一、混凝土裂縫的類型及成因造成混凝土裂縫的原因是多方面的，一般而言，可分為混凝土自身原因和外部原因兩大類。（一）混凝土因自身特性產生裂縫1、收縮裂縫收縮裂縫顧名思義其產生的原因就是混凝土硬化后水分蒸發體積上收縮。從理論上講，當混凝土在無任何約束自由收縮時，不會產生裂縫。而在實際工程中，混凝土總是受到各種約束的，如兩端的約束、內部配置鋼筋的約束等。由于混凝土收縮過程中受到約束，因而內部產生拉應力，當拉應力大于混凝土的抗拉強度時，就會產生收縮裂縫。一般來說，混凝土受到的約束越大，其產生的收縮裂縫越多。由于混凝土體積收縮時因為水分蒸發、干燥導致的，因此又稱為干縮裂縫。因為混凝土中的水分蒸發通常情況下主要在混凝土澆搗后的硬化過程中和櫻花早起一個月左右的時間內完成的，尤其在硬化過程中水分蒸發速率最大；因而，相應地收縮裂縫出現的時間與其相對應，通常情況下，混凝土拆模時收縮裂縫就已基本形成，有時只是因為裂縫太小不易被發覺，之后隨著混凝土水分的進一步蒸發，其裂縫就逐漸變大；或者由于產生滲漏時才能會被發覺。一般情況，幾個月以后，混凝土體內多余的水分蒸發已基本完成，混凝土內濕度與環境的濕度基本趨于一致，因而收縮裂縫的大小發展也趨于停止，處于相對穩定狀態。當然，之后還將隨著環境濕度和溫度的變化略有變化，當環境濕度變大時，混凝土將吸收空氣中的水份，而收縮裂縫變小,反之則變大。另外，還隨著溫度的變化，混凝土也將產生熱脹冷縮現象，裂縫隨溫度的升高而變小，隨溫度的降低而變大。這種變化可分為：早起體積變化、硬化過程的體積變化、硬化后的體積變化。如果混凝土的體積變化受到約束，且混凝土自身抵抗這種變形的抗拉性能過低時，就會產生開裂。可以說，混凝土自身收縮是其固有的物理特性，而由此類原因產生的收縮裂縫，占大多數。（1）干燥收縮由于水泥混凝土的脫水干燥，其長度或體積會有所減少，稱為干燥收縮。混凝土的干燥收縮主要是由于水泥石的干燥引起的；水泥石的收縮比混凝土大，約為普通混凝土的1d的齡期為基準，相對濕度70%左右的環境下，最終的收縮變形為左右。影響其干縮變形的主要原因可分為內外兩個方面：內因涉及單方水泥用量、用水量、水灰比、骨料以及構件大小；外因則涉及環境的相對濕度、干燥時間等。（2）水化收縮水泥和水反應后生成物體積，會比反應前水泥和水的體積有所減小；水化反應的同時，絕對體積也會減小，即產生水化收縮。（3）混凝土自身收縮所謂自身收縮，是指在外部無水分供應時，水泥漿的骨架形成后，伴隨著水泥水化反應的逐步完成，水泥漿中誰被消耗，也會形成彎液面而發生負壓，出現的收縮現象。（4）干濕引發的體積變化硬化后混凝土結構雖然是穩定的，但在水中或高濕度的地方，會有與吸收水而產生膨脹，稱為潤濕膨脹。影響其膨脹的主要原因有：混凝土中的單方用水量、水泥用量、水灰比、骨料及構件的大小、混凝土沁水前的干燥狀態以及水中存放期限等。2、溫度裂縫溫差裂縫主要是由于溫度差或由于溫度變通過混凝土熱脹冷縮效應而引起混凝土開裂的。其中可分為兩類。一類為由于混凝土內部存在一個溫度差,從而內部產生溫度效應力而導致混凝土開裂的。這一般發生厚度大于等于1m的大體積混凝土中，出現時間一般在混凝土硬化過程中和硬化早期，其溫度變化來源與水泥水化反應過程中所釋放的水化熱，在混凝土表面由于熱量散發比混凝土內部快，因而在混凝土表面和內部形成一個溫度梯度，產生溫差，從而產生溫度應力，當溫度應力大于混凝土抗拉強度時，混凝土就會產生裂縫，此類型裂縫有貫穿的，也有不貫穿的。對于大體積混凝土，溫升引起的膨脹是極度危險。由于混凝體積大，聚積在混凝土內部的熱量不易散發，導致混凝土內部溫度升高；而混凝土表面散熱很快，這樣就形成了溫差很大的內表溫差，使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力。當表面來應力超過混凝土的極限抗拉強度時，就會在混凝土表面產生裂縫。同時，隨著水化反應的減弱，混凝土將逐步降溫，在降溫過程中則會引起混凝土的收縮變形；加上混凝土多余水分蒸發也會引起體積變化，當受到地基和結構邊界的約束，會產生很大的收縮拉應力，當收縮拉應力大于混凝土的抗拉應力時，混凝土就會產生貫穿整個截面的裂縫。另一類溫差裂縫并不是開裂混凝土本身內部有溫度差所引起的，而是出于整個混凝土結構中局部混凝土構建所受環境溫度的變化，通過熱脹冷縮效應，對與其相關的構件產生拉應力。當這個來自于外部的拉應力大于混凝土抗拉強度時，混凝土就會開裂。此類裂縫出現的時間較晚，一般在混凝土硬化后12年才出現，一旦出現通常是貫通的，寬度一般為0.3mm，但個別局位也會大于0.3mm。例如，在建筑物的東西兩端墻角混凝土樓板處，由于墻角兩側的混凝墻體受太陽的照射，溫度升高，產生膨脹，從而對與之相連的混凝土樓板產生兩個垂直方向的拉應力，其合力為45方向，若該拉應力大于混凝土樓板的抗拉強度時，則在墻角處的混凝土樓板會在與外界45角拉應力合力方向相正交的方向產生45度的裂縫。由于對混凝土樓板來講這個溫度變化而產生拉應力來自與外部和結構有關，因而，這里對這一類溫度裂縫的預防、控制不展開討論。影響溫度裂縫的主要因素有：水泥品種、水泥漿量、構建形狀、斷面尺寸、混凝土澆注時溫度及外界氣溫等。3塑性收縮裂縫的成因塑性收縮是指混凝土在凝結之前，表面因失水很快而產生的收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風天氣出現，裂縫多呈現中間寬兩端細且長短不一，互不連貫狀態。其產生的主要原因為：混凝土在終凝前幾乎沒有強度或強度很小，或者混凝土剛剛中寧兒強度小時，受高溫或較大的風力影響，混凝土表面失水過快，造成毛細管中產生較大的負壓二十混凝土體積急劇收縮，而此時混凝土強度又無法抵抗其本身的收縮，而產生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝聚時間、環境溫度、風速、相對濕度等。塑性裂縫的產生是由于結構地質不均、松軟；或回填土不實或沁水而造成不均勻沉降所致；或者是因為魔板厚度不足模板支撐間距過大或支撐底部松動所致，特別是在冬季，模板支撐在凍土中。東突華東后產生不均勻沉降，只是混凝土結構產生裂縫。此類裂縫多為深井或貫穿性裂縫，其走向與沉降情況有關，以扮演與地面垂直或呈3045方向發展，較大的沉陷裂縫。往往有一定的錯位，裂縫寬度往往與沉降量成正比關系。裂縫寬度受溫度變化的影響較小。地基變形穩定之后，沉降裂縫也基本趨于穩定。（二）化學反應引起的裂縫堿骨料縫和鋼筋銹蝕引起的裂縫是鋼筋混凝土結構中最為常見的，由于化學反應而引起的裂縫。混凝土拌合后會產生一些堿性離子。這些離子與某些活性骨料產生化學反應并吸收周圍環境中的水而體積增大，造成混凝土酥松、膨脹開裂。這種裂縫一般出現混凝土結構的使期間，一旦出現很難補救，因此應在施工中采取有效措施進行預防。由于混凝土澆筑、振搗不良或者是鋼筋保護層較薄，有害物質進入混凝土是鋼筋產生銹蝕，銹蝕筋體積膨脹，導致混凝土開裂，此類型的裂縫多為縱向縫，沿鋼筋的布置位置出現。鋼筋在混凝土中銹蝕是電化學反應過程。決定鋼筋腐蝕反應的基本因素是電位差、水和氧缺一不可，實際腐蝕速度大多數不是受制于氧的供應。cl是鋼筋腐蝕反應的最強烈的活化劑，cl能破壞鋼筋表面的鈍化膜從而引發腐蝕，也能增高溶液導電性、增大電位差、加速腐蝕反應；所以當混凝土中摻有氧鹽或摻入cl時就容易引發鋼筋腐蝕。現實工程中的鋼筋腐蝕都起因于此。混凝土中鋼筋表面腐蝕或鐵銹后，體積可變為原先的幾倍，擠壓其外側混凝土并使之產生垂直于徑向脹壓力的拉應力，拉應力超過混凝土的成耐能力就將在混凝土的保護層上引發出順沿鋼筋的縱向裂縫。裂縫出現后，外面的水、氧可沿縫滲入并進一步加速腐蝕，若是發展下去，裂縫將會增寬、延長，甚至是混凝土保護層破裂剝落。鋼筋截面可隨著銹蝕發展而相應減小，細徑鋼筋甚至可被銹蝕斷并對工程結構的安全性、耐久性造成惡劣的影響。(三）混凝土結構受力裂縫結構受荷載后產生裂縫的因素很多，施工中和使用都可能出現裂縫。例如早期受震、拆模過早或方法不當、構件堆放、運輸、吊裝時的墊塊或吊點位置不當、施工超載、張拉應力值過大等均可產生裂縫。而最常見的是鋼筋混凝土梁、板等受彎構件，在使用荷載作用往往出現不同程度的裂縫。普通鋼筋混凝土構件在承受了30%40%的設計荷載，就可能出現裂縫，肉眼一般不可見，而構件的極限破壞荷載往往都在設計荷載的1.5倍以上。所以在一般情況下鋼筋混凝構件是允許帶裂縫工作的（這就是前面所講到的無害裂縫）。在鋼筋混凝土設計規范中，分別不同情況規定裂縫的最大寬度為.020.3mm對那些寬度超過規范規定的裂縫，以及不允許開裂的構件上出現裂縫則認為有害，需加以認真分析，慎重處理。（四）施工工藝及流程造成的裂縫1.施工不當長城的裂縫混凝土施工過程中由于施工不當、模板支撐下沉，或過早除去梁板底模和支撐等形成的裂縫；施工控制不嚴，由于施工荷載過大而導致出現裂縫。2.在施工中，不規范的澆搗過程對裂縫產生也有直接影響振搗時間過短，或振搗不到位，混凝土都無法達到密實狀態；而如果振搗時間過長，石子下沉上面砂漿偏多，該處水泥較多，干縮變形也就很大，收縮不均勻也容易產生裂縫。3.模板、墊層過于燥模板、墊層在澆筑混凝土之間灑水不夠，過于干燥，則模板吸水過大，引起混凝土的塑性收縮，導致混凝土板表面裂縫。4.抹平壓光造成的裂縫過度的抹平壓光會使混凝土的細骨料過多地浮到表面，形成含水量很大的水泥漿層，水泥漿中的氫氧化鈣于空氣中的二氧化碳作用生成碳酸鈣，引起表面體積碳水化收縮，導致混凝土板表面龜裂。5.養護不當造成的裂縫過早養護會影響混凝土的膠結能力；過遲養護，如干燥過快，則通常在表面上產生寬度不規側的收縮裂縫。開始養護的時間應該考慮氣溫、溫度、風速等原因，一般情況下，在混凝土初凝時，開始養護。養護措施要合理，應該采用麻袋覆蓋澆水養護，以保證混凝土整體表面能夠充分的濕潤，養護時間應在7天以上。養護不好則對混凝土整體質量影響特別顯著，將直接影響到混凝土的抗裂能力。特別是在冬天和夏天施工期間，更需要注意混凝土內外溫差和濕度的控制。6.后澆帶施工不慎而造成的裂縫為了解決鋼筋混凝土收縮變形和溫度應力，規范要求采取施工后澆帶法，有些施工后澆帶不完全按照設計要求施工，例如施工末留企口縫；板的后澆帶不支模板，造成斜坡槎；疏松混凝土未徹底鑿除等都可能造成裂縫。7.混凝土的彈性變形及支座處的負彎矩施工中在混凝土為達到規定強度，過早拆模，或者在混凝土為達到終凝時間就已承受了荷載。著希望因素都可直接造成混凝土的彈性變形，致使混凝土早期強度低或沒有強度時，承受彎、壓、拉應力，導致產生內傷或斷裂。施工中不注意鋼筋的保護，將會造成支座的負彎矩，導致板面出現裂縫。此外，大梁兩側的樓板不均勻沉降也會使支座產生負彎矩造成橫向裂縫。二、混凝土裂縫的預防措施設計方面、施工方面的因素可以通過人為措施進行干預和調整，并且能夠得到改善甚至于做到完全避免；而混凝土自身的干燥收縮變形確是無法完全避免的，因為它是混凝土本身固有的特性，我們只有通過改善各種影響混凝土干縮變形的因素，才能減少和減小混凝土的裂縫產生和寬度。對混凝土裂縫的控制方法，應該以預防為主，同時在施工過程做好過程控制，盡量做到按設計和施工規范進行操作，如果發現微小裂縫存在，應及時進行處理補救，現針對現場實際可能出現的情況，提出以下控制措施和建議。（一）嚴格控制混凝土施工配合比根據混凝土強度等級和質量檢驗以及混凝土和易性的要求確定配合比。嚴格控制水灰比和水泥用量。選擇級配良好的石子，減小空隙率和砂率以及減少收縮量，提高混凝土抗裂強度。（二）嚴格控制混凝土的溫度應力溫度應力是產生溫度裂縫的根本原因，一般將內外溫差控制在2025范圍內時，不會產生裂縫。在保證混凝土強度的條件下，盡量減少水泥用量和每立方米混凝土的用水量；盡量降低混凝土的入模溫度。規范要求混凝土的澆筑溫度不宜超過28，故在氣溫較高時，可在砂堆場、運輸設備上搭設簡易的遮陽裝置，采取低溫水或冰水拌制混凝土。（三）做好裂縫計算過設計單位除對鋼筋混凝土結構體系進行常規計算外，好應考慮現場的實際施工狀況，對容易產生裂縫的部位進行裂縫計算，同時選擇合理的混凝土強度等級和級配，如對樓板配筋改成細密性的，采用上下雙層雙向配筋，在柱支座處增加鋼筋網片等。（四）做好混凝土的澆筑和振搗在混凝土澆搗前，應先將基層和模板澆水濕透，避免過多的吸收水分，澆搗過程中應盡量做到既振搗充分又避免過度。在樓板澆搗過程中更要派專人護筋，避免踩彎面負筋的現象發生。通過在大梁兩側的面層內配置通長的鋼筋網片；承受支座負彎矩，避免因不均勻沉降而產生的裂縫。混凝土澆搗完成后，要及時進行養護，包括濕度和溫差方面的要求。禁止在混凝土強度未達到設計要求和施工規范規定的要求的情況下，擅自進行拆除支撐和模板。同時應根據設計提供的承載力限制，合理進行材料堆放。（五）做好后澆帶的施工施工后澆帶的施工應認真領會設計意圖，制定施工方案。杜絕在后澆處出現混凝土不密實、不按圖紙要求留企口縫。三、混凝土裂縫的處理措施（一）表面修補法表面修補法是一種簡單、常見的修補方法。它主要是用于穩定和對結構承載能力沒有影響的表面裂縫以及探進裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料。在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續開裂，通常可以采取在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施。（二）灌漿、嵌縫封堵法灌漿法主要是由于對結構整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補，它是利用壓力設備將膠結材料壓入混凝土的裂縫中。膠結材料硬化后與混凝土形成整體，從而起到封堵加固的作用。常用的膠結材料有水泥、環氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯的化學材料。以達到封堵裂縫的目的。常用的塑性材料有聚錄乙烯膠泥、塑性油脂、丁基橡腔等等。常見的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。（三）結構加固法當裂縫影響到混凝土結構的性能時，就要考慮采取加固法