混凝土收缩裂缝产生的原因及防治方法 毕业论文

混凝土收缩裂缝产生的原因及防治方法 毕业论文 毕业设计(论文) 论题 _ 混凝土收缩裂缝产生的原因及防治方法 __ 专业 级(春秋)层次 指导教师 学生姓名 年 月 日 第 1 页 共 10 页 摘 要 施工过程中常常会遇到混凝土出现裂缝的问题,而因收缩所引起的裂缝也是最常见的。裂缝是混凝土中最常见的缺陷之一,是指肉眼可见的、宽度在0.05mm以上的宏观裂缝。收缩裂缝一般情况下对承载力影响不大,但有可能影响结构中内力分布的变化及耐久性,最主要的影响是观感,引起不安全感,造成用户的心理压力,同时引发渗漏等影响使用功能的缺陷。 关键词:混凝土;收缩裂缝;成因;防治方法 近年来，我国基础建设得到迅猛发展，各地兴建了大量的混凝土建筑。在建筑物的建造和使用过程中，有关因出现裂缝而影响工程质量甚至导致结构垮塌的报道屡见不鲜。混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”，经常困扰着工程技术人员。 第 2 页 共 10 页 目 录 1. 混凝土收缩裂缝的原因„„„„„„„„„„„1 1.1自生收缩„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.2塑性收缩„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.3碳化收缩„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.4干缩(失水收缩)„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 2.混凝土收缩裂缝的影响因素„„„„„„„„„„2 3.混凝土收缩裂缝的预防措施„„„„„„„„„„2 3.1原材料选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 3.2合理设计混凝土配合比„„„„„„„„„„„„„„„„2 3.3添加外掺剂„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 3.4改善搅拌工艺„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 3.5严格控制混凝土的浇筑速度„„„„„„„„„„„„„„3 3.6合理控制时间„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 3.7养护„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 3.8改善周围环境„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 4.混凝土收缩裂缝的处理方法„„„„„„„„„„3 4.1外面修补处理方法„„„„„„„„„„„„„„„„„3 4.2灌浆处理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 4.3填充处理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 4.4预应力法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 第 3 页 共 10 页 4.5增大截面积法„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 5.混凝土的早期养护„„„„„„„„„„„„„„5 第 4 页 共 10 页 1 混凝土收缩裂缝的原因如下 混凝土的收缩分为:自生收缩、塑性收缩、碳化收缩和干缩(失水收缩)。 1.1自生收缩 混凝土硬化过程中由于化学作用引起的收缩，是化学结合水与水泥的化合结果，也称为硬化收缩，这种收缩与外界湿度变化无关。 1.2塑性收缩 混凝土浇注后4,5h左右，水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水份蒸发现象，引起失水收缩，同时骨料因自重下沉，此时混凝土尚未硬化，骨料与胶合料之间也产生不均匀的沉缩变形，称为塑性收缩。塑性收缩都发生在混凝土终凝之前，所产生量级很大，可达1% 左右。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。 塑性裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽两端细且长短不一、互不连贯状态，其产生的主要原因为:混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，混凝土刚刚终凝而强度很小时，受高温或较大风力的影响，表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。 1.3碳化收缩 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称为碳化收缩。碳化收缩只有在湿度50% 左右才能发生，且随二氧化碳浓度的增加而加快。 1.4干缩(失水收缩) 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)。干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。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。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在0.05,0.2mm 之间。 第 5 页 共 10 页 2混凝土收缩裂缝的影响因素 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。研究表明，影响混凝土收缩裂缝的主要因素有:水泥品种、标号，水灰比，振动捣实方法与效果，混凝土的凝结时间，配筋率，早期养护措施，环境温度、风速、相对湿度等等。 3混凝土收缩裂缝的预防措施 针对混凝土收缩裂缝产生的原因和其主要影响因素，我们可采取以下措施来预防或减少混凝土收缩裂缝的产生 。 3.1原材料选择 根据施工条件，尽量选用粒径较大、级配良好的粗集料，石料的含泥量不得大于1%。从而减少混凝土的用水量、降低水泥用量、改善混凝土的和易性，提高混凝土早期强度。 细集料宜优先选用细度模数在2.6,2.9范围内的中砂，砂的含泥量不得大于2%。尽量选用C3S及C3A含量低的低热或中热水泥。应优先选用抗碳化性能好、干缩量小的水泥，例如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或粉煤灰硅酸盐水泥;合适选用水泥标号，水泥标号越低、单位体积用量越大，则混凝土收缩越大，且发生收缩时间越长。用水量越大，水灰比越大，混凝土收缩越大。 3.2合理设计混凝土配合比 在保证混凝土强度及坍落度的前提下，应提高掺合料及骨料的含量，改善骨料级配，加大骨料粒径，以降低每立方米混凝土的水泥用量。同时掺加适量的减水剂，减少水泥及水的用量。混凝土的干缩受水灰比的影响较大，水灰比越大干缩越大。 3.3添加外掺剂 外掺剂保水性越好，则混凝土收缩越小。为保证减少水泥用量后混凝土的强度和坍落度不受损失，可适度增加活性细掺料替代水泥，常用的是粉煤灰。因为粉煤灰的比表面积较小，吸附水的能力较小，因而干缩小，抗裂性较强。 3.4改善搅拌工艺 适当延长混凝土的搅拌时间，提高混凝土的和易性，从而提高混凝土强度和混凝 第 6 页 共 10 页 土抗裂性。 3.5严格控制混凝土的浇筑速度 合理地进行分层，保证混凝土的连续浇筑，以保证混凝土温度均匀上升。严格控制振捣时间、振捣棒移动距离和插入深度，以保证混凝土振捣密实，严防漏振及过振。 3.6合理控制时间 根据施工地点气温实际情况，合理控制拆模时间，避免因拆模过早引起混凝土表面收缩裂缝。一般夏季施工时，拆模时间不低于10h，冬季施工时，拆模时间不低于15h。 3.7养护 混凝土浇筑完成后要及时覆盖塑料薄膜或潮湿的土工布等，保持混凝土表面湿润。一般洒水养护时间最少不得低于7d。养护时保持的湿度越高、温度越低、养护时间越长，则混凝土收缩越小。 3.8改善周围环境 空气湿度越小、温度越高、风速越大，此时混凝土水分蒸发越快，混凝土也越容易出现收缩裂缝，所以在高温或大风天气要设置必要的遮阳和防风设施，减缓混凝土表面的水份蒸发，保持混凝土表面湿润。 4混凝土收缩裂缝的处理方法 4.1外表面修补处理方法 裂缝宽度<0.2mm及以下时，钢筋未受到浸蚀时用表面处理措施进行处理。主要用来提高结构的防水、防止裂缝的扩大、延长结构的耐久性。这种表面处理措施的不足是砂浆无法深入到裂缝内部，不能彻底对裂缝补好，对于裂缝宽度有变化的，应采用有弹性的材料填充，大面积处理时应注意防止空鼓、起皮、防裂，加强早期的保湿防护。施工前先用钢丝刷清除修补部位表面的污染，并打毛表面用压力水冲洗干净，处理时表面干燥均匀涂刷修补材料;处理用材料根据建筑物所处环境位置缝的形状而定，可用水泥素浆、水泥砂浆、弹性涂膜防水、聚合物砂浆等。由于是薄层施工，对修补后表面的保湿很重要。 第 7 页 共 10 页 4.2灌浆处理 灌浆处理是将水泥类材料或环氧树脂在一定压力下注入到裂缝的内部深处，填满缝隙。为保证注浆效果，必须采用压力达到缝的内部空隙。压力灌浆法分为高压和低压两种。用低压注入时其用量可以控制，裂缝不会因压力过大而加宽，修补材料易于渗入到缝隙内部，适用于裂缝宽度较窄、深度较浅的裂缝。对于裂缝较宽、深度较深的裂缝，低压力无法达到深度范围，必须采用高压力注浆才可将浆伸入到内部达到目的。高压注入时如压力过大，可能会导致裂缝宽度增加，注意控制压力不宜过大。 4.3填充处理 填充法适合于修补比较宽的裂缝，即宽度>0.5mm的缝，施工前沿裂缝凿成八字型，冲洗干净再填充修补材料。如钢筋己出现锈蚀时，应将钢筋除锈并经防锈处理后再填充修补。 4.4预应力法 用预应力方法是借助所施加的预应力，来减少构件中的拉应力，结构件施加压应力，使裂缝闭合或减少裂缝的宽度，增加结构件的承载能力和刚度。预应力法不仅可以用于局部加固补强，还可以改变构件或整个结构的受力状态，但要有相应设备，施工过程比较复杂。 4.5增大截面积法 己有的构件外部补浇混凝土，使其增大截面积以提高承载力。施工时必须注意新旧混凝土的粘结强度，使其粘结牢固成为一体。 5混凝土的早期养护 此外混凝土的早期养护也是十分重要的。实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是温度梯度造成寒冷地区的温度骤降也容易形成裂缝。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。 从温度应力观点出发，保温应达到下述要求: 5.1防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝。 5.2防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。 第 8 页 共 10 页 5.3防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。 混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是相互关联的。混凝上的保温措施常常也有保湿的效果。从理论上，新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟或防碍水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。 第 9 页 共 10 页 参考文献 [1] 王海军等.《文大体积混凝土温度和收缩裂缝控制措施》[J].山西建筑.2006.15. [2] 《公路水泥混凝土路面施工技术》[M](JTG F30—2003) [3] 《公路水泥混凝土路面设计规范》[M](JTG D40—2002) [4] 马丽媛,姚燕等.《国内外混凝土的收缩性能及抗裂性试验研究方法评述》[J].中国建材科 技 2001.1. [5] 金志强.《水泥混凝土路面养护维修手册》. [6] 《水泥混凝土路面设计与施工》[M].交通部专家委员会编 . 第 10 页 共 10 页