1、-. z.交通大學網絡教育學院畢業設計論文開題報告課題名稱：混凝土裂縫的控制方法研究學生*： 悅院 校 學 號：0012 聯 系 電 話：指導教師：侯丕吉 2016年07月01日一、論文的研究目的與研究意義1.研究背景隨著建筑業的開展，我國的工業設施、根底設施以及民用建筑大量采用混凝土和鋼筋混凝土構造。墻體及混凝土構造中出現的裂縫，歷來被視為混凝土工程中的一大頑癥。裂縫的出現，首先給人一種不平安感，使建筑物的美觀大打折扣，即使是不影響構造平安的細微裂縫，人們也不愿意看到它。當裂縫的寬度超過規定值，其深度和長度足夠大時，將使鋼筋保護層遭受破壞，導致鋼筋銹蝕，鋼筋銹蝕后的體積膨脹又進一步使混凝土裂

2、縫擴大，如此惡性循環的構造使混凝土構造逐漸破壞，喪失承載力。同時，裂縫的出現降低了混凝土的密實性，以水為載體的侵蝕性介質，如硫酸鹽、氯鹽等將乘虛而入，承受水壓的構造會通過裂縫漏水，混凝土的抗凍性也因裂縫的存在而進一步降低。混凝土構造如果有較多的裂縫，其使用性能也大受影響，如水池漏水、裝飾開裂等。總之，裂縫的產生大大降低了混凝土的耐久性。2研究目的目前，建筑工程中墻體及現澆鋼筋混凝土板裂縫是常見的質量缺陷，雖然許多裂縫并不影響房屋的構造平安，但裂縫的存在足以使用戶擔憂，因而成為房屋質量投訴的熱點，也使施工單位和建立單位深受困擾，分析其原因較多，筆者認為可以從施工和設計二個方面進展。3研究意義建筑

3、業是國民經濟中一個獨立的、重要的物質生產部門，是國民經濟的主要支柱之一。而墻體和混凝土裂縫產生的原因非常復雜、種類繁多，如果不對裂縫進展系統全面的分析和研究，就很難提醒出工程構造病害產生的涵和機理。因此對墻體和混凝土裂縫的分析和研究不僅說明了裂縫形成機理、裂縫危害性評定的問題，還直接為今后工程構造病害的綜合治理提供技術前提和決策依據。二、文獻綜述國外研究現狀與分析混凝土構造是在19世紀中期開場得到應用的，直到19世紀末以后，這一技術才得到了較快的開展，在19世紀末20世紀初，我國也開場有了鋼筋混凝土建筑物，隨著工程建立的開展及國家進一步的改革開放，混凝土構造在我國各項工程建立中得到迅速的開展和

4、廣泛的應用。但是鋼筋混凝土構造中普遍存在著裂縫的問題，然而這個問題會給人們心里帶來不安和擔憂，混凝土在未來還會有不可替代的作用，隨著混凝土的普及和開展，混凝土成為今后開展方向，因此解決和控制混凝土裂縫問題日趨重要。國際上許多國家都有專門的研究機構從事墻體和鋼筋混凝土板裂縫的研究工作并且編制了相應的規，如美國混凝土協會ACI224委員會，英國水泥與混凝土協會C&CA及其規BS8110，BS8001，德國鋼筋混凝土協會及規DIN104-1972，法國規CCBA，歐洲混凝土協會CEB，歐洲鋼筋混凝土協會國際預應力混凝土協會CEB-FIP等。我國清華大學、東南大學、理工大學、中國建筑科學研究院等都做了

5、大量研究工作，并編制出鋼筋混凝土規有關裂縫方面的設計規定，在工程設計中發揮著重要的作用。普通鋼筋混凝土構造在一般情況下是允許帶裂縫工作的，這是其他材料如鋼、木等構造所不遇的特殊問題，但需要嚴格控制裂縫的開展，以保證構造的可靠性。通常由施工、構件和環境條件等所引起裂縫，應該在設計過程中采取適當的構造措施，在施工中采用合理的工藝和技術加以解決和改善。至于受拉裂縫，一般不允許在使用階段出現，設計時以限制拉應力值來防止。國外規一般是根據構件的工作環境和荷載作用時間的情況對裂縫加以限制。1我國混凝土構造設計規GBJ10-89規定，在設計鋼筋混凝土構件時，應根據其使用要求確定控制裂縫的三個等級：一級：嚴格

6、要求不出現裂縫的構件，在短期全部荷載作用下，截面不出現拉應力，即sc0二級：一般要求不出現裂縫的構件，在短期全部荷載作用下，截面上的拉應力小于混凝土抗拉強度的一局部；在長期局部荷載作用下不出現拉應力，即：短期荷載scctft長期荷載ct0式中：ct為拉應力的限制系數，其值為0.3-1.0，取決于構件的工作條件和環境濕度等。為受拉區混凝土塑性影響系數。三級：允許出現裂縫的構件，計算的最大裂縫寬度ma*不得超過允許值，即：ma*裂縫寬度的允許值依據構件的工作環境室外濕度、荷載性質靜力、振動和作用鋼筋的種類等確定。顯然，要求一級和二級控制裂縫的構件，采用普通鋼筋混凝土很難滿足，即使做到，也將極不經濟

7、。普通的鋼筋混凝土一般都屬于三級。2歐洲模式規CEB-FIP1978對于腐蝕不敏感的鋼筋混凝土構件，允許裂縫寬度按暴露條件分為三等：輕度的0.4mm中等程度的0.2mm嚴重的0.1mm3美國ACI224建議的裂縫允許寬度為：枯燥空氣或有保護膜0.4mm潮濕、濕空氣、土0.3mm海水飛濺區干、濕交替0.15mm擋水構造0.1mm總之，有關墻體及混凝土構造裂縫機理及裂縫控制的研究在世界圍至今沒有形成統一意見，各國都有自己的理論和控制標準。我國有關裂縫控制方面的規根本上沿用了前聯的研究成果，這方面的研究工作做得相對較少。三、論文提綱1緒言2混凝土裂縫的分類及成因2.1混凝土構造裂縫的分類按裂縫的成因

8、分類按裂縫產生的時間分類按裂縫的形狀分類按裂縫的開展狀態分類2.2混凝土裂縫的產生原因收縮裂縫的產生原因分析溫度裂縫的產生原因分析沉陷裂縫的產生原因分析3混凝土裂縫的預防措施及處理技術3.1混凝土構造裂縫的預防措施干縮及塑性收縮裂縫的預防措施3.1.2溫度裂縫的預防措施沉陷裂縫及其他裂縫的預防措施3.2混凝土構造裂縫的處理技術外表封閉法灌漿、嵌縫封堵法構造加固法及混凝土置換法4工程實例分析5結論與展望2混凝土裂縫的分類及成因21按裂縫的成因分類根據混凝土裂縫產生的原因,可分為構造性裂縫與非構造性裂縫兩大類。(1)構造性裂縫由各種外荷載引起的裂縫,也稱荷載裂縫。它包括由外荷載的直接應力引起的裂縫

9、和在外荷載作用下構造次應力引起的裂縫。(2)非構造性裂縫由各種變形變化引起的裂縫。它包括溫差,干縮濕脹和不均勻沉降等因素引起的裂縫。這類裂縫是在構造的變形受到限制時引起的應力造成的。從國外的研究資料以及大量的工程實踐看,非構造性裂縫在工程中占了絕大多數,約為80%,其中以收縮裂縫為主導15。22按裂縫產生的時間分類(1)施工期間出現的裂縫2,4包括塑性收縮裂縫、沉降收縮裂縫、枯燥收縮裂縫、自身收縮裂縫、溫度裂縫、施工操作不當出現的裂縫、早期凍脹作用引起的裂縫以及一些不規則裂縫。(2)使用期間出現的裂縫4包括鋼筋銹蝕膨脹產生的裂縫、鹽堿類介質及酸性侵蝕氣液引起的裂縫、凍融循環造成的裂縫、堿骨料反

10、響引起的裂縫以及循環動荷載作用下損傷累積引起的裂縫等。23按裂縫的形狀分類裂縫按形狀可分為4:縱向裂縫,平行于構件底面,順筋分布,主要由鋼筋銹蝕作用引起:橫向裂縫,垂直于構件底面,主要由荷載作用、溫差作用引起;剪切裂縫,由于豎向荷載或震動位移引起;斜向裂縫、八字形或倒八字形裂縫,常見于墻體混凝土梁,主要因地基的不均勻沉降以及溫差作用引起;*形裂縫,常見于框架梁、柱的端頭以及墻面上,由于瞬間的撞擊作用或者地震荷載作用引起;各種不規則裂縫,如反復凍融或火災等引起的裂縫。此外,還有因混凝土拌和或運輸時間過長引起的網狀裂縫,現澆樓板四角出現的放射狀裂縫或板面出現的十字形裂縫等等。24按裂縫的開展狀態分

11、類根據裂縫所處的運動狀態及其開展趨勢,可分為以下兩類:(1)穩定裂縫這種裂縫不影響持久應用,包括兩類。一類是在運動過程中可以自愈合的裂縫,常見于一些新建的防水工程中,這是由于裂縫處水泥顆粒在滲漏過程中與水進一步化合,析出Ca(OH)2晶體且局部Ca(OH)2又與溶解在水中的CO2發生碳化反響形成CaCO3結晶,兩者形成的凝膠物質將膠合裂縫封閉,從而滲漏停頓,裂縫到達自愈。另一類是處于穩定運動中的裂縫,如在周期性荷載作用下產生的周期性擴展和閉合的裂縫。(2)不穩定裂縫這種裂縫將產生不穩定性的擴展,影響構造物的持久使用,應視其擴展部位,采取相應的措施。3混凝土常見裂縫的成因與控制措施31收縮裂縫收

12、縮裂縫是由濕度變化引起的,它占混凝土非構造性裂縫中的主要局部。我們知道,混凝土是以水泥為主要膠結材料,以天然砂、石為骨料加水拌合,經過澆筑成型、凝結硬化形成的人工石材。在施工中,為保證其和易性,往往參加比水泥水化作用所需的水分多45倍的水。多出的這些水分以游離態形式存在,并在硬化過程中逐步蒸發,從而在混凝土部形成大量毛細孔、空隙甚至孔洞,造成混凝土體積收縮。此外,混凝土硬化過程中水化作用和碳化作用也會引起混凝土體積收縮。根據有關試驗測定,混凝土最終收縮量約為004%006%。可見,收縮是混凝土固有的物理特性,一般來說,水灰比越大、水泥強度越高、骨料越少、環境溫度越高、外表失水越大,則其收縮值越

13、大,也越易產生收縮裂縫。根據收縮裂縫的形成機理與形成時間,工程中常見的收縮裂縫主要有塑性收縮裂縫、沉降收縮裂縫和枯燥收縮裂縫三類,此外,還有自身收縮(化學減縮)裂縫和碳化收縮裂縫。311塑性收縮裂縫塑性收縮裂縫發生在混凝土塑性階段,終凝之前。其形成原因是混凝土漿體中水分流向外表并迅速蒸發,隨著失水的增加,毛細負壓產生的收縮力使混凝土外表產生急劇的體積收縮。而此時混凝土尚未形成強度,從而致使混凝土外表開裂。這種裂縫多出現在干熱與刮風天氣中,裂縫較淺,中間寬、兩端細,長短不一,且互不連貫。312沉降收縮裂縫沉降收縮裂縫約在混凝土澆筑后半小時發生,并在硬化時停頓。其形成原因是漿體在澆搗后發生不均勻沉

14、落,粗骨料下沉,水泥凈漿上浮,當沉降受抑制(如鋼筋或預埋件的阻擋)時，使混凝土因剪切而開裂。此外在外表形成的浮漿層也會因泌水而開裂。這種裂縫多出現在混凝土外表,且沿主筋或箍筋通長方向分布,中間寬兩端窄,是一種常見的早期裂縫,尤其在泵送施工中更常見。313枯燥收縮裂縫枯燥收縮裂縫在混凝土養護完以后才出現。其形成原因主要是由于混凝土硬化后,水分蒸發引起混凝土外表干縮,當干縮變形受到混凝土部約束時,產生較大的拉應力使混凝土外表被拉裂。干縮裂縫一般產生在外表很淺的位置,多沿構件短方向分布,呈平行線狀或網狀,嚴重時可貫穿整個構件截面。314自身收縮裂縫自身收縮裂縫與外界濕度變化無關,而是由于水泥熟料在水

15、化反響的過程中,反響后生成物的平均密度變小而引起體系的體積收縮(稱為化學減縮)所致。主要是由于自由水轉化為水化產物的一局部,使它的比容降低1/4(即025cm3/g)。因此,化學減縮量的大小取決于水泥水化產物中化學結合水量的多少。315碳化收縮裂縫碳化收縮裂縫是碳化作用所產生的游離態水蒸發,引起漿體的收縮所致。碳化作用是指大氣中的CO2在有水的條件下與水化產物作用生成CaCO3、鋁膠、硅膠以及游離態水,這局部水蒸發引起混凝土體積收縮(稱為碳化收縮),其實質是碳酸對水泥石的腐蝕作用。一般水泥水化產物的堿度與空氣中CO2濃度越高且濕度適中(50%左右)時,越易發生碳化作用。因此,這種裂縫易出現在干

16、濕交替的環境下,而枯燥或水飽和環境下不易出現;且由于裂縫處析出的碳化產物將形成凝膠,阻止CO2進入,故一般僅發生在外表。對以上收縮裂縫的防治可采取以下措施58:(1)摻加高效減水劑、泵送劑以盡量降低用水量;施工時,下料不宜過快,并振搗密實。(2)對于早期收縮裂縫的防治,除加強早期養護外,宜在混凝土終凝前進展二次抹壓,在材料上可摻加促凝劑,且宜采用早期強度高、保水性好的普通硅酸鹽水泥;對于干縮裂縫的防治,可以適當延長養護時間,材料上宜選用粉煤灰水泥或中低熱水泥等干縮率小的品種。(3)盡可能降低水泥用量,增大粗骨料的含量,且宜選用石灰巖作為粗骨料,因為它對收縮的抗裂性優于安山巖和砂巖;應嚴格控制骨

17、料的含泥量,砂率不宜過大,骨料應具有良好的級配。(4)降低自身收縮裂縫的有效方法是盡量使用C3A含量低的水泥,因為硅酸鹽水泥熟料中C3A的化學減縮量最大,是C2S的3倍,C4AF的5倍。(5)防止碳化收縮裂縫關鍵是降低生成物的堿度,對新澆混凝土做好濕水養護,而對使用當中的混凝土構造要盡量保持枯燥,在CO2等腐蝕性氣體含量高的環境下要做好防腐措施。(6)混凝土澆筑抹光后要及時用潮濕的草墊或塑料薄膜覆蓋,風季施工時應設擋風設施。32溫度裂縫溫度裂縫是由于混凝土外溫差或季節氣溫變化過大而形成的。在混凝土澆筑過程中,水泥水化反響將放出大量的熱(一般每克水泥可放出502J熱量),使混凝土部溫度升高并在一

18、定齡期出現溫峰,之后下降。由于混凝土部散熱慢而外表散熱快,必將在外形成溫差,為協調溫度變形,混凝土外表將產生拉應力(即溫度應力),當超過混凝土抗拉強度后將使之開裂。這種裂縫多為貫穿性的,且較深,嚴重降低構造的整體剛度;一般在施工完畢幾個月后出現。此外,在混凝土養護期間,假設受到寒流的侵襲,也會在混凝土外表引起裂縫,但較淺,危害性也較小。控制溫度裂縫的產生主要是從降低溫差入手,可采取以下的防治措施:(1)在材料方面,宜采用粉煤灰水泥或C3A和C3S含量低的低熱水泥,盡量減少水泥用量,可摻加緩凝高效減水劑;對大體積混凝土,可適當摻入塊石;在拌和水中摻冰屑并對骨料進展噴水冷卻。(2)在施工方面,應合

19、理安排施工工序,改良施工工藝,如澆筑大體積混凝土時,在混凝土中布設水管循環導熱或分塊分層澆筑;改善構造約束條件,如較長構造要設溫度縫或后澆帶,在基巖上澆筑時,要鋪50100 mm砂層以消除其嵌固作用。(3)在設計方面,主要是做好溫度應力計算,根據可能產生的溫度應力采取相應的構造措施,如適當地配置溫度鋼筋,分擔混凝土溫度應力。(4)此外,尚需加強混凝土養護,做好外表保溫措施(如蓄水養護或覆蓋潮濕的草墊等),適當延長拆模時間,以使混凝土外表緩慢散熱;對于大體積混凝土,控制入模溫度,并進展測溫跟蹤,控制混凝土外溫度差在25以。33沉陷裂縫沉陷裂縫是建筑物建成后各局部發生不均勻沉降而引起的,多為貫穿性

20、的,其位置與沉陷方向一致。建筑物墻體的八字形或倒八字形的裂縫便是一種典型的沉陷裂縫。回填土未經夯實處理,地層中含有軟弱下臥層,建筑物在使用過程中地基被水(雨水、生活用水等)長期浸泡等原因都將引起建筑物的不均勻沉降,從而開裂。另外在新建工程的地基施工中,假設不做好必要的措施(如設擋土墻、地下連續墻)防止土坡失穩或地下水倒灌,會削弱相鄰老建筑物的地基承載力,從而導致建筑物沉陷開裂。在混凝土施工中,因模板剛度缺乏、支撐間距過大、過早拆模等因素,也會出現沉陷裂縫。沉陷裂縫往往嚴重影響建筑物的外觀,并危及構造的耐久性,防止其產生的控制措施有:(1)在根底設計時確保持力層的承載力與地基的均勻受力,在層高不

21、同的部位以及新老建筑物連接處設置沉降縫。(2)在施工中,模板要有足夠的強度和剛度,并支撐可靠;另外,注意施工順序,如先高層后低層,先主體后裙房。(3)施工前要做好地質勘測工作,盡量選擇好的持力層,竣工后要避兔地基受到雨水等浸泡。34其他裂縫除上述裂縫外,在構造的施工過程還會出現各種形式的施工裂縫;在構造使用過程中也會出現不同類型的腐蝕裂縫。(1)施工裂縫施工裂縫是由于施工中操作不當或構件本身的剛度不夠等因素引起的。如預應力工程中,拉不當會使構件因尚末形成強度或強度缺乏而開裂;模板工程中,假設混凝土與模板粘結則拆模或提升模板時易將混凝土拉裂;吊裝工程中,會因構件側向配筋少、剛度差或吊點不正確等因

22、素而出現裂縫。防止這類裂縫的關鍵是嚴格按照施工規進展,如預應力拉須在構件強度到達75%以上時進展,模板與混凝土間涂刷隔離劑,拆模或滑升時,先均勻松動,再緩慢拆離或提升。(2)腐蝕裂縫腐蝕裂縫是由于構造長期處于腐蝕性氣液的環境下引起的,它包括混凝土自身的腐蝕以及鋼筋的銹蝕。這類裂縫往往是由于混凝土不密實所導致的,它們通常與干縮裂縫、溫度裂縫等共同作用,導致裂縫不斷擴展,最終削弱構造的耐久性。控制的措施主要是做好混凝土外表及鋼筋的防腐處理,出現裂縫,應及時修補。此外,假設混凝土骨料中存在堿活性成分、水泥中MgO含量過高(5%)或UEA等膨脹劑摻量過多,則會因發生堿骨料反響或MgO的水化反響,生成膨

23、脹性的凝膠,造成混凝土膨脹開裂,形成的多為網狀或不規則裂縫。此類裂縫往往在構造竣工幾年后才出現,因為上述化學反響極為緩慢。防治的關鍵是消除或降低混凝土中此類物質的存在。4裂縫的處理混凝土構造一旦開裂應立即在鑒定的根底上采取相應的措施。目前,常用的修補方法有外表封閉法、壓力灌漿法及填堵法1,8。41外表封閉法針對寬度小于02mm的微裂縫,可將聚合物水泥膏、彈性密封膠或滲透性防水劑涂刷于裂縫外表,以恢復其防水性和耐久性。該法施工簡單,但僅適用于淺裂縫。(1)工藝流程:外表刷毛并沖洗嵌補外表缺損(可用環氧膠泥或乳膠水泥)選材涂復。(2)施工要點;由于涂層較薄,應選用粘結力強且不宜老化的材料;對活動裂縫,應采用延伸率較大的彈性材料;涂復均勻,不得有氣泡。42壓力灌漿法針對寬度大于03mm且深度較大的裂縫,可將化學灌漿材料(如聚氨酯、環氧樹脂或水泥漿液)通過壓力灌漿設備注入到裂縫深處,以恢復構造整體性、防水性及耐久性。(1)工藝流程:鑿槽埋設漿嘴封縫密封檢查配制漿液灌漿封孔灌漿質量檢查。(2)施工要點:灌漿材料宜選用粘結力強、可灌性好的樹脂類材料,通常選用環氧樹脂;對于寬度大于2mm的特大裂縫可采用水泥類材料,對于活動性裂縫宜采用經稀釋的環氧樹脂或聚氨酯;化學灌漿壓力控制在02