畢業(yè)論文-墻體或混凝土裂縫控制與措施

1、混凝土裂縫控制與措施墻體或混凝土裂縫控制與措施 摘要：混凝土開裂一直建筑工程常見的問題，本文試著從開裂的原因及控制方法和措施作出一點探討，包括墻體、樓板、基礎(chǔ)等。對常見的裂縫（溫度裂縫，結(jié)構(gòu)裂縫、材料裂縫、施工裂縫）做了較淺的研究，裂縫的補(bǔ)救只做了較淺的探討。關(guān)鍵詞：裂縫、溫差、控制措施、約束。CONTROL AND METHODS OF CONCRETE CRACK KEY WORD: crack、temperature difference、control methods 、constraint.裂縫產(chǎn)生的原因裂縫產(chǎn)生的原因可以分為兩類：（1）結(jié)構(gòu)性裂縫是由于外荷載引起的，包括常規(guī)結(jié)構(gòu)計算

2、中的主要應(yīng)力以及其他的結(jié)構(gòu)次應(yīng)力造成的受裂縫；（2）材料型裂縫，是由于非受力變形變化引起的，主要是由溫度應(yīng)力和混凝土的收縮引起的；（3）施工原因。1.1 溫度裂縫溫度裂縫產(chǎn)生的主要原因是內(nèi)外溫差引起的溫度應(yīng)力。大體積混凝土由于水泥水化過程產(chǎn)生的水化熱積累，澆筑后34d內(nèi)混凝土內(nèi)部溫度急劇上升引起的混凝土膨脹變形，混凝土內(nèi)部應(yīng)力表現(xiàn)為壓應(yīng)力，此時混凝土的彈性模量很小，由于溫度變化引起的受基礎(chǔ)混凝土膨脹變形仍舊很小。溫度峰值過后，混凝土由升溫期轉(zhuǎn)為降溫期，混凝土開始收縮，內(nèi)部應(yīng)力表現(xiàn)為拉應(yīng)力。此時混凝土的彈性模量較大，降溫引起的受約束的收縮變形會產(chǎn)生相當(dāng)大的拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土同齡期的抗拉強(qiáng)

3、度時，就會產(chǎn)生溫度裂縫，對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同程度的危害。此外，在混凝土內(nèi)部溫度較高時，外部環(huán)境溫度低或氣溫驟降期間，內(nèi)外溫差過大在混凝土表面也會產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力而出現(xiàn)表面裂縫。1.2 收縮裂縫收縮裂縫包括干燥收縮，塑性收縮、自身收縮、碳化收縮等。這里主要介紹干燥收縮和塑性收縮。1.2.1 干燥收縮 干燥收縮多出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時間內(nèi)或混凝土澆筑完畢后的一周左右。干縮裂縫產(chǎn)生的主要原因；混凝土受外部環(huán)境影響，表面水分損失過快，變性過大，內(nèi)部混凝土變性較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。相對濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產(chǎn)生?；炷粮煽s主要與

4、混凝土水灰比、水泥成分、水泥用量，集料性質(zhì)和用量，外加劑用量等有關(guān)。1.2.2 塑性收縮塑性收縮是混凝土終凝前，表面因失水過快而產(chǎn)生的收縮，一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素，由水灰比、混凝土的凝結(jié)時間、環(huán)境濕度、風(fēng)速、相對濕度等。1.2.3早齡期收縮 早齡期收縮特指混凝土澆筑后3d的干燥收縮值（包括干燥收縮），文獻(xiàn)【5】的研究表明，混凝土澆筑后早期得不到有效地保濕養(yǎng)護(hù)，那么早齡期，尤其是第1天內(nèi)的干縮被大大加劇了2. 外墻裂縫的產(chǎn)生原因 外墻裂縫除了以上介紹的原因外還有，就是局部設(shè)計的缺陷21局部節(jié)點設(shè)計缺陷保溫設(shè)計中常常忽視對結(jié)構(gòu)挑出部位，如陽光、雨罩，靠外墻陽臺欄

5、板、空調(diào)室外機(jī)隔板、附壁柱、凸窗、裝飾線、靠外墻陽臺分戶隔墻、檐溝、女兒墻內(nèi)外側(cè)及壓頂?shù)炔课坏谋?。在保溫層與其它材料的材質(zhì)變換處，材質(zhì)間的彈性模量和線性膨脹系數(shù)不同，在溫度應(yīng)力的作用下的變形也不同，極易產(chǎn)生層裂縫。窗口周邊及墻體轉(zhuǎn)折處等易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位未鋪網(wǎng)格布來分散應(yīng)力，從而產(chǎn)生裂縫。3.預(yù)拌混凝土 預(yù)拌泵送屬于大流態(tài)混凝土，它與過去現(xiàn)場拌制的塑性混凝土相比，有塌落度大、砂率大，水泥用量的3個顯著特點，因此泵送出現(xiàn)裂縫的概率也以往多。 混凝土主要靠水泥水化后與骨料生成人工石，水泥是增強(qiáng)的主要膠結(jié)材料。水泥的化學(xué)收縮與水泥的品種、標(biāo)號、細(xì)度、用量有關(guān)。隨水泥標(biāo)號提高，細(xì)度增多，混凝土的收

6、縮值增加?；炷涟韬衔镌诮?jīng)歷化學(xué)收縮，塑性收縮，碳化收縮及干燥收縮后，總收縮率約為0.04%0.06%，所以混凝土自身收縮是其固有的物理特性，也是預(yù)拌泵送混凝土出現(xiàn)裂縫的根本原因所在。4.施工因素4.1 混凝土墻體發(fā)生較大的收縮變形（1）混凝土中水泥用量偏大 C40、C50預(yù)拌泵送混凝土、水泥用量為400500 g/m3（2）施工中養(yǎng)護(hù)不力 37d拆除模板后，沒有覆蓋或澆水保濕養(yǎng)護(hù)（3）水平鋼筋配筋率低。（4）膨脹劑使用效果不佳 摻膨脹劑后，達(dá)不到14d限制膨脹率指標(biāo)，沒有發(fā)揮出補(bǔ)償收縮作用。5. 混凝土墻體發(fā)生了過大的溫度變形（1）水化熱引起的溫度變形再拆模后混凝土顯著降溫使混凝土出現(xiàn)表面裂

7、縫，隨著繼續(xù)降溫和收縮，側(cè)面處混凝土拉應(yīng)力超過fct，裂縫向縱深發(fā)展，直至貫通。（2）晝夜溫差引起的變形 進(jìn)入9月份晝夜溫差1113ºC直接暴露于大氣中的混凝土，因為混凝土存在“傳熱滯后現(xiàn)象”，考慮混凝土隨氣溫變動出現(xiàn)6ºC的瞬時降溫差，經(jīng)計算混凝土18d齡期的綜合溫差應(yīng)力為：(18)=1.751MPa (18)> fct (18)=1.68MPa (開裂)裂縫的控制措施一、早期裂縫的控制早期裂縫的形成，最開始是由于初凝至終凝前后塑性裂縫的出現(xiàn)，這類裂縫中寬度較大的部分細(xì)小的微裂縫（稱為“隱式裂縫”）則容易被忽視，則在其后的干燥收縮過程中，在出現(xiàn)這類隱式裂縫的薄弱部分

8、，裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展，最終成為“顯式裂縫”，即通常所指的干縮裂縫，由于此時混凝土強(qiáng)度與剛度發(fā)展均已相當(dāng)成熟，因此，處理這類裂縫已不像凝結(jié)前后的塑性裂縫那樣，可以通過二次抹平等簡單方式加以修復(fù)。研究表明，控制這類早期裂縫（包括收縮裂縫與早期干縮裂縫）是有顯著效果的二、早期養(yǎng)護(hù)對早齡期收縮的抑制作用1 早齡期收縮早齡期收縮特指混凝土澆筑后3d的干燥收縮值（包括干燥收縮），文獻(xiàn)【5】的研究表明，混凝土澆筑后早期得不到有效地保濕養(yǎng)護(hù)，那么早齡期，尤其是第1天內(nèi)的干縮被大大加劇了。2 相對溫度的控制 早期養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵是保證混凝土澆筑后性能發(fā)展所需的一定濕度環(huán)境。周圍環(huán)境的相對濕度對混凝土早期性能尤其是收縮性能

9、的影響很大。文獻(xiàn)【5】研究發(fā)現(xiàn)，早期相對濕度降低越多，混凝土收縮增幅越大，因此在混凝土澆筑的早期，控制好一定的相對濕度對混凝土收縮的抑制是很關(guān)鍵的。3 早期養(yǎng)護(hù)為主，材料減縮為輔的裂縫控制理念對早期的自收縮比較大的混凝土，如摻細(xì)硅灰的高強(qiáng)混凝土來說，早期保濕或密封養(yǎng)護(hù)能大大降低早齡期的干縮，但對自收縮意義不大。那么在養(yǎng)護(hù)盡量做到位的前提下，在輔以適當(dāng)?shù)牟牧蠝p縮措施便顯得更為合理。因此，針對高強(qiáng)度混凝土這類自收縮較大的混凝土，提出“早期養(yǎng)護(hù)為主，材料減縮為輔”這一控制理念，早期養(yǎng)護(hù)為主是因為通過早期養(yǎng)護(hù)可以降低絕大部分發(fā)生在早期的干縮，因為這部分干縮通常是早期收縮裂縫的主要因素，而早期的自收縮往

10、往是在干縮沒有得到有效控制的基礎(chǔ)上，通過其對總收縮的疊加效應(yīng)最終加速了裂縫的產(chǎn)生。三、結(jié)構(gòu)約束 混凝土結(jié)構(gòu)在溫度與收縮變形時遇到的約束有兩類：一類是配筋構(gòu)件中鋼筋對混凝土產(chǎn)生的所謂約束，另一類是由于結(jié)構(gòu)的超靜定結(jié)構(gòu)而引起的外約束鋼筋對混凝土的自約束主要是對收縮變形的約束，而溫度變形并不受到約束，因為混凝土與鋼筋有著基本相同的溫度線膨脹系數(shù)。如果配筋不合理，則可能產(chǎn)生很大的自約束應(yīng)力而產(chǎn)生嚴(yán)重的開裂1. 抗裂鋼筋實踐證明，通過增加直徑較小，間距較密且均勻的抗裂鋼筋來控制混凝土結(jié)構(gòu)的溫度及收縮裂縫是一條有效地途徑。2. 膨脹混凝土 使用膨脹混凝土的關(guān)鍵是14d的蓄水養(yǎng)護(hù)以及其后的保溫、保濕、防風(fēng)養(yǎng)

11、護(hù)及至使用過程中的潮濕、小風(fēng)環(huán)境。摻膨脹劑可以使混凝土在水中或高溫環(huán)境產(chǎn)生較大的膨脹，但它并不能阻止普通環(huán)境下的干縮的發(fā)生，只是對干縮有一定的補(bǔ)償四、后澆帶 后澆帶的工作原理是“先放后抗”，但關(guān)鍵是“放”。因此在冬季最冷月之前2個月或2個月之前，這段氣溫逐漸下降過程中后澆帶的大體積混凝土中使用后澆帶，會使其發(fā)揮最大的“放”的效用，即可以“放掉”掉全部水化熱產(chǎn)生的負(fù)溫差變形又可以“放”掉30%左右的混凝土收縮變形，還可以“放”掉近2個月的季節(jié)負(fù)溫差變形。五、 摻加聚丙烯纖維參加聚丙烯纖維，可以大大改善混凝土的抗?jié)B性，加入混凝土中的纖維有阻裂效應(yīng)，能延緩裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展，減少及細(xì)化裂縫。聚丙烯纖維

12、參入混凝土；能滿足以下要求：（1）能適應(yīng)較強(qiáng)的堿性環(huán)境；（2）暴露在大氣中，能耐陽光照射及防老化；（3）在商品混凝土攪拌站生產(chǎn)能滿足商品混凝土生產(chǎn)工藝要求，能在水泥混凝土中快速分散均勻分布；（4）與混凝土有良好的粘貼力，能起增強(qiáng)作用。1. 提高混凝土抗塑性收縮的能力聚丙烯纖維加入混凝土中，純粹是物理作用。纖維的主要作用是從混凝土澆筑到硬化前，混凝土尚未產(chǎn)生足夠的強(qiáng)度以抵抗收縮的應(yīng)力導(dǎo)致微裂縫，加入纖維可以部分抵消內(nèi)部應(yīng)力，抑止微裂縫產(chǎn)生和發(fā)展 纖維加入可以改善裂縫尖端的應(yīng)力集中，防止裂縫進(jìn)一步發(fā)展，當(dāng)裂縫發(fā)展與纖維相交時，纖維可抵消部分或全部應(yīng)力，加入的纖維呈三維無規(guī)則分布，有助于消弱混凝土的

13、塑性收縮，收縮的能量分散到每M3數(shù)千萬條具有高抗拉強(qiáng)度和相對低彈性模量的纖維單絲上，有效地增強(qiáng)混凝土的韌性，抑止微裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。同時無數(shù)纖維在混凝土內(nèi)部形成亂向支撐體系，有效阻止骨料的離析，使混凝土粘聚性好，從而阻止了由于干縮引起的裂縫產(chǎn)生，所以摻加聚丙烯纖維，使混凝土內(nèi)部有害裂縫（裂縫的寬度大于0.05mm）的數(shù)量得到有效控制，混凝土滲透性降低，不易碳化。六、提高預(yù)拌混凝土質(zhì)量、減少混凝土自身收縮1. 抓好混凝土原料質(zhì)量和混凝土配合比設(shè)計粗骨料、細(xì)骨料、水泥、減水劑、摻合料2.混凝土水化熱引起裂縫的預(yù)防措施大體積混凝土由于水化熱產(chǎn)生的升溫較高，降低幅度大、速率快，使混凝土產(chǎn)生較大的溫度和

14、收縮應(yīng)力是導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。施工前應(yīng)計算升溫峰值，內(nèi)外溫差及降溫速率，制定相應(yīng)的技術(shù)措施，防止和控制溫度裂縫，確保工程質(zhì)量，預(yù)防和控制措施如下3. 降低混凝土入模溫度 （1）降低原材料進(jìn)入攪拌機(jī)的溫度； 如夏季降低水溫，粗骨料遮陽防曬，并灑冷水降溫；細(xì)骨料遮陽，散裝水泥提前儲備，避免新出廠水泥溫度過高。采取以上措施限度降低混凝土出機(jī)溫度 （2）夏季 對罐體噴冷水降溫，混凝土泵送管道遮陽防曬3.2 降低混凝土水化熱選擇中低熱品種水泥，優(yōu)先選用礦渣硅酸鹽水泥；摻入一定比例的粉煤灰；高效減水劑；摻加緩凝劑；3.3摻加UEA膨脹劑 摻入UEA膨脹劑，在最初14d潮濕養(yǎng)護(hù)中，使混凝土體積微膨

15、脹，補(bǔ)償混凝土早期失水收縮產(chǎn)生的收縮裂縫3.4 采用二次抹壓技術(shù) 在混凝土初凝前12h ,用長刮板攤平表層泥漿，再用鐵滾筒碾壓數(shù)遍，結(jié)合蟹子打磨壓實，以閉合混凝土初期收縮裂縫，隨后鐵抹子壓實收光，防止水分過快散失而出現(xiàn)干縮裂縫。 七、 混凝土干縮裂縫的預(yù)防措施澆筑基礎(chǔ)底板，樓板等外露混凝土表面；若無恰當(dāng)措施極易失水過快產(chǎn)生干縮裂縫。1 抹平后及時覆蓋塑料薄膜或濕草袋，對混凝土進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。接縫搭接蓋嚴(yán)，避免混凝土水分蒸發(fā)，保持混凝土表面處在濕潤條件下養(yǎng)護(hù)?；炷两K凝后繼續(xù)澆水養(yǎng)護(hù)7d。2墻、柱、梁的側(cè)模過早拆模，為防止混凝土表面產(chǎn)生干燥收縮裂縫，應(yīng)在混凝土表面刷養(yǎng)護(hù)液，冬季施工時，上述構(gòu)件拆模

16、后，表面掛草簾養(yǎng)護(hù)3根據(jù)混凝土的溫度收縮應(yīng)力公式:混凝土伸縮縫間距越小，溫度收縮應(yīng)力越小，因此大體積混凝土大多靠設(shè)縫的辦法來解決開裂問題，然而溫度應(yīng)力與縫間距并不呈線性關(guān)系，只是在較短的間距內(nèi)而引起漏水，同時對抗震不利。因此應(yīng)設(shè)置合理的縫間距，同時處理好縫間距防水問題，保證縫間結(jié)構(gòu)的整體性4 沉降收縮裂縫該裂縫一般多沿主筋通長方向，在混凝土表面出現(xiàn)，常在澆筑后發(fā)生，硬化后停止。裂縫產(chǎn)生原因是澆搗后，骨料顆粒沉落，水泥漿體上浮，受到鋼筋或埋設(shè)件或大骨料的阻擋，而使混凝土互相分離。另外混凝土本身組成材料沉落不均勻造成開裂。防治措施如下：（1）可采用稠度適當(dāng)?shù)牡土鲃有曰炷粒?）加強(qiáng)混凝土振搗，不能

17、漏振；（3）對于斷面相差大的結(jié)構(gòu)物和混凝土剪力墻孔洞口處，先澆筑較深部位，靜止12h。讓混凝土沉降后，再與斷面或孔洞上部混凝土一起澆筑；（4）初凝前兩次振搗和兩次抹壓混凝土表面設(shè)計方面:(1)基坑底板高低錯落處及底板，墻板交接處應(yīng)增加構(gòu)造鋼筋，防止裂縫開展;(2)墻體抗裂鋼筋的位置;為了提高墻體混凝土的極限抗拉伸能力，增強(qiáng)其抗裂作用，墻體水平構(gòu)造的鋼筋選用細(xì)而密的配筋方式。墻體膨脹加強(qiáng)帶部位還要設(shè)置溫度應(yīng)力補(bǔ)償鋼筋。溫度應(yīng)力補(bǔ)償鋼筋應(yīng)垂直于膨脹加強(qiáng)帶方向并且直接綁扎在墻體立筋外側(cè)，其設(shè)置間距墻水平鋼筋間距的2倍（300mm）5、縫的設(shè)置（1）縮縫，防止混凝土不規(guī)則收縮開裂；（2）隔離縫，防止地

18、面與其它結(jié)構(gòu)間不同沉降引起地面開裂；（3）施工縫，防止混凝土澆筑施工中斷處的開裂縮縫的設(shè)置不是為了限制混凝土開裂，而是為了控制其開裂的形式，使裂縫的展開有規(guī)律，因此縮縫、切縫的時間必須很好控制，一般在混凝土澆筑以后的412h。不得晚于12h?？s縫的間距一般為地面厚度的624倍，若要擴(kuò)大縮縫間距，可考慮在地面層內(nèi)配置鋼絲網(wǎng)。八、施工技術(shù)措施1優(yōu)化混凝土配合比 2. 混凝土澆筑 為減少混凝土的水化熱溫升，采取下列措施；（1）降低如墨溫度，特別是夏季施工，首先控制混凝土出盤溫度，其次用草袋或者麻袋包裹混凝土輸送管道，并澆水降溫；（2）分層澆筑混凝土，分層厚度小于500 mm2.1澆筑季節(jié) 考慮徐變影

19、響后，夏天澆筑混凝土，1個周期時構(gòu)件中有較大壓應(yīng)力存在，且在澆筑混凝土后5年內(nèi)逐漸增大。這說明在冬天澆筑混凝土只能減少結(jié)構(gòu)中的溫度拉應(yīng)力，并不能從根本消除溫度拉應(yīng)力的存在。而且由于徐變隨加載齡期不同發(fā)生的變化，使產(chǎn)生最大季節(jié)溫差拉應(yīng)力的澆筑時間不在每年的溫度最低點，而是各自前后向后推遲了1個月。因此為了降低季節(jié)溫差在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生拉應(yīng)力，可盡量選擇2月或近2月的時間澆筑混凝土，盡量避免8月或接近8月的時間3. 混凝土養(yǎng)護(hù) （1） 保濕養(yǎng)護(hù) 混凝土表面經(jīng)過二次抹壓后，立即覆蓋塑料薄膜，防止表面水分蒸發(fā)，保持混凝土處于潮濕狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)。特別對于摻入膨脹劑的混凝土，在最初d內(nèi)，必須潮濕養(yǎng)護(hù)，方能保持膨脹劑

20、發(fā)揮膨脹作用（2）保溫養(yǎng)護(hù) 根據(jù)混凝土絕熱溫升計算，確定中心最高溫度，按溫控技術(shù)措施，確定養(yǎng)護(hù)材料及覆蓋厚度和養(yǎng)護(hù)時間。保溫目的：（1）減少混凝土表面熱擴(kuò)散，減少內(nèi)外溫差；（2）延緩散熱時間，控制降溫速率，有利于混凝土強(qiáng)度增長和應(yīng)力松弛，避免產(chǎn)生貫穿裂縫，養(yǎng)護(hù)一般不小于15d（3）在常溫季節(jié) 混凝土終凝后也可采取蓄水養(yǎng)護(hù)的辦法，替代前兩種個保溫保濕的養(yǎng)護(hù)辦法。根據(jù)混凝土內(nèi)外溫差數(shù)據(jù)，及時調(diào)整蓄水高度 保溫養(yǎng)護(hù)還應(yīng)注意兩點（1）養(yǎng)護(hù)期間隨時觀察混凝土表面潮濕度，以便及時采取補(bǔ)救措施（2）保溫和保濕措施應(yīng)兼顧考慮要綜合考慮水化熱溫升。施工季節(jié)，模板等因素，實時變換養(yǎng)護(hù)方法。夏季施工，縮短帶模養(yǎng)護(hù)時

21、間；春秋季施工，白天保濕夜間保溫；冬季施工，前期以保溫為主；拆模后不宜向混凝土表面澆水，改用噴霧，或掛上草包、麻袋后灑水4. 改進(jìn)施工工藝 表面及時處理 在混凝土初凝前12h ,用長刮板攤平表層泥漿，再用鐵滾筒碾壓數(shù)遍，結(jié)合蟹子打磨壓實，以閉合混凝土初期收縮裂縫，隨后鐵抹子壓實收光，防止水分過快散失而出現(xiàn)干縮裂縫。九、抑制混凝土堿骨料反應(yīng)的技術(shù)措施 原材料堿含量限值和使用量是控制混凝土最大堿含量的首要條件，從3個途徑加以限制；（1）使用堿含量不大于0.6%的水泥，盡量降低水泥用量；（2）不用或者少用含堿的外加劑，控制其引入混凝土含堿量不超過1Kg/m3;(3)不使用含NaCl和KCl的砂，石骨料和水；摻加一定量粉煤灰、火山灰質(zhì)等活性摻合料，可有效抑制堿-硅酸反應(yīng)。結(jié)語 混凝土裂縫在建筑工程普遍存在，在實際很難控制和防止。隨著科技的進(jìn)步，近年也出現(xiàn)了許多無縫的構(gòu)筑物，對以上混凝土開裂的因素作了一些分析，在工