曹乃锋(已修改)对混凝土裂缝的研究

泰山职业技术学院建筑工程系建筑工程技术专业毕业论文1泰山职业技术学院毕业设计（论文）题目：对混凝土裂缝的研究系部：建筑工程系专业：建筑工程技术学号：200906010221学生姓名：曹乃锋指导教师：张丽职称：讲师二O一二年五月一日泰山职业技术学院建筑工程系建筑工程技术专业毕业论文2泰山职业技术学院毕业设计（论文）任务书课题名称：对混凝土裂缝的研究系部：建筑工程系专业：建筑工程技术姓名：曹乃锋学号：200906010221指导教师：张丽二〇一二年五月一日泰山职业技术学院建筑工程系建筑工程技术专业毕业论文3一、毕业论文（设计）的目的与要求：1、毕业设计(论文)的目的：（1）巩固和加深已学过的基础和专业知识，提高综合运用这些知识独立进行分析和解决实际问题的能力。（2）掌握建筑工程专业设计的基本程序和方法，了解我国有关的建设方针和政策，正确使用专业的有关技术规范和规定。（3）学会针对要解决的问题，广泛地搜集国内外有关资料，了解国内外的水平和状况。（4）培养深入细致调查研究，理论联系实际，从经济、技术的观点全面分析和解决问题的方法及阐述自己观点的能力。2、毕业设计（论文）的基本要求：（1）通过毕业设计（论文）应使学生具有调查研究、收集资料的能力，一定的方案比较、论证的能力，一定的理论分析与设计运算能力，并注意进一步培养应用计算机的能力，工程制图及编写说明书（论文）的能力。（2）学生应在教师指导下按时独立完成所规定的内容和工作量。（3）毕业设计说明书，要求内容完整、简洁明了，文字通顺、装订整齐。4000字以上，应包括目录、前言、正文、参考文献及附录。（4）毕业设计图纸应能较好地表达设计意图，图面应布局合理、正确清晰、符合制图标准及有关规定，主要图纸应基本达到施工图深度（可只制作建施图）（5）毕业论文为8000字以上。论文应力求研究计划和方案合理、论点正确、论据可靠、层次清楚、文理通顺，按附录要求制作。（6）毕业设计（论文）文本按规范化要求装订。二、毕业论文（设计）的内容：混凝土出现裂缝是常见的质量事故之一。轻微细小的裂缝影响外观和使用功能，严重的裂缝影响砌体的承载力，甚至引起倒塌。在很多情况下裂缝的发生与发展往往是大事故的前兆，对此必须认真分析，妥善处理。本文对混凝土裂缝的类型及成因、预防措施、处理措施进行了详细的阐述。三、毕业论文（设计）进程的安排泰山职业技术学院建筑工程系建筑工程技术专业毕业论文4序号论文（设计）各阶段名称日期备注1选定课题名称，公布指导老师分配名单2011年11月2调查研究、收集资料2012年1月3提出论点、阐述论据2012年2月4撰写毕业论文2012年3月5完成初稿2012年5月6完成定稿2012年6月四、任务执行日期：自2011年11月15日起，至2012年6月25日止。学生（签字）__________指导教师（签字）__________系主任（签字）__________泰山职业技术学院建筑工程系建筑工程技术专业毕业论文5摘要混凝土是一种非均质脆性材料，由骨料、水泥石以及其中的气体和水组成。在温度和湿度变化的条件下，硬化并产生体积变形，由于各种材料变形不一致，互相约束而产生初始应力，造成在混凝土内出现微裂缝。这种微细裂缝的分布不规则且不连贯，在荷载或应力作用下，裂缝开始扩展，并逐渐互相贯通，从而出现较大的肉眼可见的裂缝，称为宏观裂缝，即通常所说的裂缝。开裂发生的原因可能是原材料的选取与配合比的选择不当、施工方法和措施有误、建筑物所处的条件影响以及结构不合理等。混凝土所产生的温度收缩、干燥收缩、不均匀沉降、结构应力集中等都可能会导致混凝土开裂。在实际工程中,往往是各种因素多重作用引起混凝土开裂。宽度小于或等于0.05mm的裂缝通常对使用无大的危害,叫做无害裂缝,而结构物的有害裂缝不仅会降低力学性能和承载力,而且直接影响结构耐久性，缩短使用寿命。施工中应采取措施使结构尽量不出现裂缝,或减少裂缝的数量和宽度,特别是避免出现有害裂缝。国内外对裂缝宽度都有相应的规定,如我国的《混凝土结构耐久性设计与施工指南》（CCES01-2004），对钢筋混凝土结构的最大允许裂缝宽度就明确规定干湿交替和冻融环境下的一般构件为0.2mm，水中和土中环境下为0.3mm。混凝土由于各种收缩引起的开裂问题一直是混凝土结构物裂缝控制的重点和难点。本文对混凝土裂缝的类型及成因、预防措施、处理措施进行了阐述。关键词：混凝土裂缝，温度裂缝，收缩裂缝，混凝土结构受力裂缝泰山职业技术学院建筑工程系建筑工程技术专业毕业论文6目录第1章混凝土裂缝的类型及成因…………………………………………81.1混凝土因自身特性产生裂缝……………………………………………81.2化学反应引起的裂缝……………………………………………………111.3混凝土结构受力裂缝……………………………………………………121.4施工工艺及流程造成的裂缝……………………………………………12第2章混凝土裂缝的预防措施……………………………………………142.1严格控制混凝土施工配合比……………………………………………142.2严格控制混凝土的温度应力……………………………………………142.3做好裂缝计算……………………………………………………………142.4做好混凝土的浇筑和振捣………………………………………………152.5做好后浇带的施工………………………………………………………15第3章混凝土裂缝的处理措施……………………………………………163.1表面修补法………………………………………………………………163.2灌浆、嵌缝封堵法………………………………………………………163.3结构加固法………………………………………………………………163.4混凝土置换法……………………………………………………………163.5电化学护法………………………………………………………………173.6仿生自愈合法……………………………………………………………17第4章结束语………………………………………………………18毕业论文声明…………………………………………………………19泰山职业技术学院建筑工程系建筑工程技术专业毕业论文7致谢…………………………………………………………………20参考文献………………………………………………………………21泰山职业技术学院建筑工程系建筑工程技术专业毕业论文8第1章混凝土裂缝的类型及成因造成混凝土裂缝的原因是多方面的，一般而言，可分为混凝土自身原因和外部原因两大类。在此，我们就按此分类谈谈常见裂缝的成因。1.1混凝土因自身特性产生裂缝1.收缩裂缝收缩裂缝顾名思义其产生原因就是混凝土硬化后水份蒸发体积收缩。从理论上讲，当混凝土在无任何约束而处于自由收缩时，不会产生裂缝，而实际工程中，混凝土总是受到各种约束的，如两端的约束、内部配制钢筋的约束等。由于混凝土收缩过程中受到约束，因而内部产生拉应力，当拉应力大于混凝土的抗拉强度时，就会产生收缩裂缝。一般来讲，混凝土受到的约束越大，其产生的收缩裂缝越多或越宽。由于混凝土体积收缩是因为水份蒸发、干燥导致的，因而收缩裂缝也通常称为干缩裂缝。因为混凝土中的水份蒸发通常情况下主要在混凝土浇捣后的硬化过程中和硬化早期一个月左右时间内完成的，尤其在硬化过程中水份蒸发速率相对较大；因而，相应地收缩裂缝出现的时间一般在混凝土浇捣后的硬化过程中和硬化早期一个月左右的时间内，通常情况下，混凝土拆模时收缩裂缝就已基本形成，有时只是因为裂缝太细、太窄不易被发觉，之后随着混凝土水份的进一步蒸发，其收缩裂缝逐渐变粗，或者由于产生渗漏等情况，才被发觉。一般情况下，几个月以后，混凝土体内多余水份蒸发已基本完成，混凝土内湿度与环境湿度基本趋于一致，因而收缩裂缝的宽度发展也趋于停止，处于相对稳定状况。当然，之后还将随着环境湿度和温度的变化而略有变化，当环境湿度变大时，混凝土将吸取空气中的水份，而收缩裂缝变窄些，反之当环境湿度变小时，混凝土收缩裂缝将变宽些。另外，还随着环境温度变化，混凝土也将产生热胀冷缩现象，因而收缩裂缝也会随着环境温度的升高而变窄些，反之，随着环境温度的降低而变宽些。这种变化可分为：早期体积变化、硬化过程的体积变化、硬化后的体积变化，见表1。泰山职业技术学院建筑工程系建筑工程技术专业毕业论文9表1混凝土体积变化分类体积变化初始体积变化沉降、收缩早期干燥收缩（塑性收缩）硬性过程的体积变化干燥收缩：伴随着干燥而发生的收缩自收缩：水泥浆结构形成后，由于水泥水化吸收毛细管水，毛细管产生张力产生的收缩硬化后的体积变化碳化收缩干湿而产生：润湿、干燥的反复作用由于温度而产生体积变化：由常温到高温，或由高温到常温而产生的体积变化水化收缩水泥水化物的绝对体积比水化前水泥的绝对体积和水的体积小而产生的收缩。这种收缩成为宏观收缩的一部分，但水化收缩大部分变成水泥石中的孔隙如果混凝土的体积变化受到束约，且混凝土自身抵抗这种变形的抗拉性能过低时，就会产生开裂。可以说，混凝土自身收缩是其固有的物理特性，而由此类原因产生的收缩裂缝，占常见裂缝的绝大多数。(1)干燥收缩由于水泥混凝土的脱水干燥，其长度或体积会有所减少，称干燥收缩。混凝土的干燥收缩主要是由于水泥石的干缩引起的；水泥石的收缩比混凝土大，约为普通混凝土的1d的龄期为基准，相对湿度70%左右的环境下，最终的收缩变形为左右。影响其干缩变形的主要原因可分为内外两方面原因:内因涉及单方水泥用量、用水量、水灰比、骨料(品种和单方用量)以及构件大小(厚度)；外因则涉及环境相对湿度、干燥时间等。(2)水化收缩水泥和水反应后生成物体积，会比反应前水泥和水的体积减小；水化反应的同时，绝对体积也会减少，即产生水化收缩。(3)混凝土自身收缩所谓自身收缩，是指在外部无水分供应时，水泥浆的骨架形成后，伴随着水泥水化反应的逐步完成，水泥浆中的水被消耗，会形成弯液面而发生负压，出泰山职业技术学院建筑工程系建筑工程技术专业毕业论文10现的收缩现象。(4)干湿引发的体积变化硬化后混凝土结构虽然是稳定的，但在水中或者高湿度的地方，会由于吸水而产生膨胀，称之为润湿膨胀。影响其膨胀率的主要原因有：混凝土中单方用水量、水泥用量、水灰比、骨料以及构件的大小(厚度)、混凝土浸水前的干燥状态以及水中存放期限等。2．温度裂缝温差裂缝主要是由于温度差或由于温度的变化通过混凝土热胀冷缩效应而引起混凝土开裂的。但这其中可分为二类。一类为由于混凝土内部存在一个温度差，从而内部产生温度应力而导致混凝土开裂的。这一般发生在厚度≥lm的大体积混凝土中，出现时间一般在混凝土硬化过程中和硬化早期，其温度变化来源于水泥水化反应过程中所释放的水化热，在混凝土表面由于热量散发较混凝土内部快，因而在混凝土表面和内部形成一个温度梯度，产生温差，从而产生温度应力，当温度应力大于混凝土抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝，此类裂缝宽度一般情况下不会超过0.3mm，但若施工过程中控制不当，温差过大，有时局部也会超过0.3mm。此类裂缝有贯穿的，也有不贯穿的。对于对大体积混凝土，温升引起的膨胀是极其危险的。由于混凝土体积大，聚积在内部的热量不易散发，导致混凝土内部温度就显著升高；而混凝土表面散热较快，这样便形成较大的内表温差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。当表面拉应力超过此时混凝土的极限抗拉强度时，就会在混凝土表面产生表面裂缝。同时，随着水化反应的减弱，混凝土将逐渐降温，这个降温过程则会引起混凝土的收缩变形；加上混凝土多余水分蒸发也会引起的体积变形，当它们受到地基和结构边界的约束，会产生较大的收缩应力(拉应力)，当该收缩应力超过混凝土抗拉应力时，混凝土会产生贯穿整个截面的裂缝。另一类温差裂缝并不是开裂混凝土本身内部有温度差引起的，而是出于整个混凝土结构中局部混凝土构件受环境温度的变化，通过热胀冷缩效应，对与其相关的构件产生拉应力。当这个来自外部的拉应力大于混凝土抗拉强度时，混凝土就开裂。此类裂缝出现的时间较晚，一般在混凝土硬化后1—2年出现，一旦出现通常是贯穿的，宽度一般≤0.3mm