毕业论文（设计）-混凝土裂缝的成因预防及处理Word文件下载.docx
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2.2混凝土裂缝产生的成因 2
2.2.1材料方面的影响 2
2.2.2混凝土收缩的影响 6
2.2.3施工工艺的影响 8
3混凝土裂缝处理方法 10
4商品混凝土裂纹原因在施工上应注意事项 13
5结论 14
6参考文献 15
7致谢 16
1绪论
混凝土是目前用量最大的一种建筑材料，广泛应用于工业与民用建筑、农林与城市建设、水利与海港工程。
然而，许多混凝土结构在建设与使用过程中出现了不同程度、不同形式的裂缝。
这不仅影响建筑物的外观，更重要的是一危及建筑物的正常使用和结构的耐久性。
因此，裂缝问题倍受人们的关注。
近年来，随着混凝土的大力推广应用以及结构形式日趋大型化、复杂化，使得混凝土结构的裂缝成为一个相当普遍的现象，大量工程实践以及近代科学发表关于混凝土强度等相关研究都表明结构物的裂缝是不可避免的，它是材料的一种特性。
因此，科学地对待裂缝问题是在对裂缝进行分类、研究的基础上，采取有效的措施，将裂缝的有害程度控制在允许的范围内。
裂缝作为在正常施工后不可避免的问题，引起了众多人们的讨论以及寻找有效的解决方案。
但是，混凝土裂缝可能存在的地方不仅仅是在明显的面层上，同时也存在于各种不同的位置，所以，对待混凝土裂缝，应该有针对性地进行现场的考核，才能有充分的客观条件进行制定最为有效的解决方案。
近年来出现的问题和形势的发展，使人们认识到混凝土裂缝的出现应该受到高度重视。
一方面，国内外大量的混凝土结构物在没有达到要求，使得裂缝出现的时间大大减少和出现的部位大大地增加；
另一方面，随着经济的发展和社会的进步，各种工期长、投资大的工程日益增多，人们对于建筑物的要求也有了较大幅度的提高，使得在解决裂缝的问题更是迫在眉睫。
2混凝土裂缝
2.1混凝土的基本特性
普通混凝土的基本组成材料：
水泥、砂、石子和水组成。
主要技术性质：
和易性、流动性、粘聚性、保水性。
主要特点：
抗压强度高、抗拉强度低、延伸率微小、易产生收缩裂缝。
在混凝土结构设计规范中的强度等级可分为：
C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。
2.2混凝土裂缝产生的原因
混凝土，特别是商品混凝土在浇筑以后，随时间的推移，混凝土结构产生裂纹，是什么原因是混凝土构件产生裂纹呢？
主要有以下原因
2.2.1材料方面的影响
普通混凝土是建筑工程中应用范围最广、用量最大的混凝土，主要用于各种建筑的承重结构材料。
其强度主要取决于水泥是强度及其与骨料表面的粘结强度，而这又与水泥标号、水灰比及骨料性质有密切联系。
1）水泥
普通混凝土的强度主要取决于水泥石的强度及其与骨料表面的粘结强度。
混凝土的收缩也有很大部分来源于水泥石的收缩，水泥石的结构是由未水化的水泥颗粒、水化产物及孔隙组成。
水化产物晶体共生交错，形成结晶网络结构，在水泥石中起重要的骨架作用，相互接触而发展了水泥石的强度。
但其中内部的孔隙会影响水泥石强度的发展。
由于水泥石的孔结构由水泥细度与颗粒组成决定，所以水泥颗粒越细，其水化、凝结硬化速度越快，水化也越充分，有利于其早期和后期强度的提高。
根据相关的试验资料，水泥性质对混凝土的收缩影响很小，即使净水泥浆表现出较大的收缩也不意味着由这种水泥制造的混凝土的收缩也大。
对于水泥细度，只是当粒径大于15mm的水泥由于不易水化，对收缩起约束作用之外，更细的水泥并不影响混凝土的收缩。
一般情况，水泥的化学成分对收缩并无影响，只是当石膏产量不足才表现出较大的收缩。
目前，在高层建筑施工中，主要由于随着混凝土技术的发展,混凝土强度也由原来C25X30发展到现在C50、C60,混凝土强度等级的提高，水泥用量也随之增加，直接导致水化热的提高，增加了早期混凝土的热胀，从而加大了混凝土温度降低后的冷缩。
时间
2）骨料
水泥石与骨料的粘结力与骨料的表面情况有关，骨料的表面粗糙，则与水泥石粘结力较大，故在原材料及坍落度相同的情况下，用碎石比用卵石强度来的高。
增大骨料粒径，可以减少用水量，而使混凝土的收缩和泌水随之减少。
同时骨料本身的强度一般比水泥石强度高（轻骨料除外），所以不直接影响混凝土强度，但若骨料经风化等作用而强度降低时，则用其配制的混凝土强度也降低。
混凝土中骨料重量与水泥重量之比称为骨灰比。
骨灰比对35Mpa以上的混凝土强度影响较大。
在相同水灰比和坍落度下，混凝土强度随骨灰比的增大而提高，因为骨料增多后表面积增大，吸水量也增加，从而降低了有效水灰比，使混凝土强度提高。
另外水泥砂浆相对含量减少，致使混凝土内总孔隙率体积减少，也有利于混凝土强度的提高。
在混凝土内部，骨料对水泥石的收缩起约束作用。
混凝土的收缩对净水泥浆收缩的比取决于混凝土的骨料含量V（以体积的％祎。
骨料含量越大则收缩越小。
在实际施工中考虑到泵送混凝土的要求，规范对骨料的粒径和级配都做出了限制。
现在一般商品混凝土的砂率在40%以上，比普通混凝土的用砂量高，石子粒径5-25mm,比普通混凝土的石子粒径要小。
由于细骨料的增多，减弱了混凝土之间的连接能力，增大了裂缝产生的机会
3）水灰比、坍落度
水灰比是混凝土进行拌和时候的一个敏感指标。
这个指标对于混凝土的各项影响最大。
在采用同一种水泥（品种和标号相同）时，混凝土的强度主要取决于毛细管孔隙率或胶空比，这些参数都难于测定，但是充分密实的混凝土在任何水化程度下毛细管孔隙率可由水灰比所确定。
在水泥标号相同情况下，水灰比越小，水泥石强度越高，与骨料的粘结力也越大，混凝土的强度也越高。
同时为考虑对混凝土和易性、水泥用量等方面的要求，水灰比又不易太小，否则将影响强度的发展。
当混凝土承受干燥作用时，首先是大空隙及粗毛细孔中的自由水分因物理力学结合遭到破坏而蒸发，这种失水不引起收缩。
环境的干燥作用使得细空中的水产生毛细水压力，水泥石承受这种压力后产生压缩变形而收缩，艮『'
毛细收缩”，使混凝土收缩变形的一部分。
待毛细水蒸发后，开始进一步蒸发物理——化学结合的吸附水，首先蒸发引起显著的水泥石压缩，产生“吸附收缩”，是收缩变形的主要部分。
混凝土的收缩来源于水泥石的收缩，水灰比大，收缩大。
所以较高的水灰比可能会有两种影响：
养护前期，孔隙水处于饱和阶段，收缩量小，但是后期如果养护条件恶化（比如拆模后的暴晒），导致孔隙水丧失过快，相反会引起混凝土收缩量的增大。
但目前为便于泵送混凝土，商品混凝土的坍落度一般在10cm以上，有一些高层建筑施工时，坍落度甚至要超过20cm,所以水灰比一般在0.6左右，造成混凝土在硬化过程中，由于水分蒸发和胶凝体失水后引起干缩量增大，产生裂缝的概率也加大。
尽管采用减水剂后，可降低水灰比，也有利于泵送,但由于商品混凝土的现场质量控制不严，出现随意向已拌好的混凝土中加水的现象并在加水以后又不进行二次搅拌，造成混凝土水灰比增大，严重影响混凝土拌合物的质量，使混凝土产生收缩裂缝的机会大大增加。
4）外加剂、外掺料
在混凝土中加入各种外加剂可以使混凝土获得一些必要的特性。
目前商品混凝土中应用的外加剂种类繁多，主要有：
加气剂、塑化剂、高效减水剂、矿物质掺料等。
掺加加气剂对混凝土有两种作用：
从成分方面有增加收缩的作用；
另一方面可以减少含水量，又减少收缩的作用。
二者共同作用对收缩几乎不产生明显影响。
在混凝土中掺加各种塑化剂，高效减水剂可以在保证其他组分用量不变的前提和保持良好的工作性条件下，大幅度减少用水量，降低水灰比，一方面可提高早期强度和后期强度，另一方面可以减少收缩。
但过量的掺加塑化剂和减水剂又会显著增加收缩。
近代混凝土中掺加活性粉料——粉煤灰的研究应用获得很大发展。
由于可提高工作性，降低水化热（掺水泥用量的15%,降低水化热的15%左右），得到了大量应用，特别是泵送大体积混凝土。
但同时应当注意到掺粉煤灰的混凝土早期抗拉强度及早期极限拉伸有少量的降低（约10%-20%）,后期强度不受影响。
这是因为粉煤灰混凝土的强度主要取决于粉煤灰的火山灰效应，粉煤灰在混凝土中当氢氧化钙薄膜覆盖在粉煤灰颗粒表面上时，就开始发生火山灰效应。
但由于氢氧化钙薄膜与粉煤灰颗粒表面之间存在着水解层，钙离子要通过水解层与粉煤灰的活性组分反应，反应产物在层内逐渐聚集，水解层未被火山灰反应产物充满到某种程度时，不会使强度有较大增长，随着水解层被反应产物充满，粉煤灰颗粒和水泥水化产物之间逐步形成牢固联系，从而导致混凝土强度、不透水性和耐磨性的提高。
对于收缩的影响根据德国所做实验提供的数据分析:
掺加粉煤灰后,通常会增大水泥浆的体积，所以用水量如果保持不变，则干缩可能会稍微增大，但如果用水量因掺加粉煤灰而减小，则由于浆体增大的收缩可得到补偿.
超细矿物掺料则对高强混凝土的性能影响更大，作为高强掺和料的超细矿粉具有较高的比表面积和活性，与水泥掺和使用后的水化产物主要为水化硅酸钙凝胶和水化铝酸钙，水化速度快，其体积减缩值大。
以硅粉为例，化合后引起体积减缩为9.04%,•粉煤灰和矿渣体积减缩分别为16.98%和13.34%O因此超细矿粉的掺入增加了高强混凝土的自收缩值，也增加了它出现收缩裂缝的机率。
2.2.2混凝土收缩的影响
混凝土因收缩而导致的裂缝是混凝土裂缝最主要的形成原因。
裂缝基本是由于水分蒸发和浆体收缩，收缩应力与混凝土的抗拉强度引起的，混凝土的收缩裂缝大体上有以下几种类型：
1） 塑性收缩裂缝
塑性收缩是混凝土在初凝前的塑性阶段失水形成的，一种情况是新浇筑的混凝土表面泌水，在室外会很快的蒸发；
另一种情况是由于新拌混凝土颗粒之间的空间充满了水，浇筑后的混凝土表面受风吹、日晒、外部的高温度和低温度等因素的影响，随着混凝土表面水分的蒸发，内部水分逐渐向外部迁移，继续蒸发水分，造成混凝土在塑性阶段的体积收缩。
在浇筑大面积平板（如楼板层）时，当表面日晒或风大，内部水分迁移速度小于上表面水分蒸发的速度时，混凝土表面的收缩应力远大于混凝土的抗拉强度，就会产生大量不规则微细裂缝，如不及时抹压和覆盖保水养护，此类裂缝会迅速向内部延伸，严重时会造成贯通裂缝。
2） 水化反应收缩裂缝
水泥水化反应后，反应产物的体积与剩余自由水体积之和小于反应前水泥矿物体积与水体积之和，形成水化反应收缩。
水泥水化反应收缩量可达混凝土体积0.5%以上，是个不容忽视的数量。
在混凝土初凝前，水化反应收缩一部分反应在塑性收缩中，在混凝土初凝后的水泥水化反应收缩则主要形成混凝土内部的毛细孔，在养护不及时或养护时间过短时，会产生收缩裂缝。
3） 表面温差收缩裂缝
大体积混凝土由于水泥水化热导致混凝土内部温度较高，当混凝土表面温度与气温相差过大时，会产生温度收缩裂缝。
温度每升高或降低10摄氏度，混凝土会产生0.01%的线膨胀或收缩。
在混凝土浇筑初期（3-5天），如果混凝土表面温度与环境温度相差大10摄氏度时，则由于温差收缩产生的拉应力将大于混凝土的抗拉强度，既有可能出现温差裂缝。
经验表明，在无风的外部环境中，混凝土表面温度与气温之差大于25摄氏度时，就会产生肉眼可见的温差裂缝。
因C对于大体积混凝土或可能发生表面与环境温差较大的混凝土工程，采用内部测温的方法，关注混凝土表面温度与环境气温的温差，当温差太大时，应采用覆盖保温的方法，以免出现温差裂缝。
4）自生干缩裂缝
水泥在水化过程中不断消耗水分，当养护不良或混凝土内部水分不充分时，混凝土毛细孔中水分消耗过多，导致毛细孔内产生负压，引起混凝土内部出现自生干缩裂缝。
由于常态混凝土的水胶比较高，混凝土内有较充裕的水分，一般不会发生自生干缩裂缝；
而对于水灰比低于0.38的混凝土，内部往往产生大量自生干缩裂缝，导致早期混凝土体积收缩。
在约束条件下，会引起混凝土产生表面裂缝。
5） 干燥收缩裂缝
混凝土硬化后，内部的游离水会由表及里逐渐蒸发，导致混凝土由表及里逐渐产生干燥收缩。
在约束条件下，收缩变形导致的收缩应力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土就会出现由表及里的干燥收缩裂缝。
混凝土干燥收缩值的大小与混凝土的体积稳定性直接相关，并受环境相对湿度的影响。
混凝土的诸多成分中，以粗骨料的体积稳定性最好，砂子次之。
收缩变形主要发生在水泥及掺和料构成的浆体和砂浆上。
因此，在施工和易性允许的情况下，尽可能加大石子用量，降低砂率，降低用水量，对减少干燥收缩裂缝以及提高混凝土的稳定性、强度和耐久性都是有利的。
6） 温度裂缝
温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。
混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热，（当水泥用量在350-550kg/m3,每立方米混凝土将释放出17500-27500kJ的热量，从而使混凝土内部温度升达70°
C左右甚至更高）。
由于混凝士的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。
当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝士表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。
在混凝土的施工中当温差变化较大，或者是混凝土受到寒潮的袭击等，会导致混凝土表面温度急剧下降，而产生收缩，表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力而产生裂缝，这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。
温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错。
梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边，深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。
裂缝宽度大小不一。
受温度变化影啊较为明显，冬季较宽，夏季较窄。
高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显，此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化。
降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。
混凝土结构成型后，没有及时覆盖，表面水分散失快，体积收缩大，而混凝土内部湿度变化小，收缩也小，因而表面收缩变形受到内部混凝土的约束，出现拉应力，引起混凝土表面的收缩。
温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错，梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边。
深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。
裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。
高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。
此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。
2.2.3施工工艺的影响
根据在现场对施工过程的观察，现场混凝土的检查和对施工人员的访问，发现以下几个问题：
一是混凝土立模和振捣方面存在不足，部分构件存在蜂窝麻面;
二是混凝土的养护，养护不良，对混凝土整体质量影响十分显著，直接影响混凝土的抗裂能力；
三是拆模时间，过早拆模以及在混凝土构件上过早从事后续工序,对混凝土强度的发展有一定影响，并导致裂缝的产生。
下面主要就第二个影响因素：
养护进行深入的分析。
通常，人们理解的养护主要是浇水。
其实所谓养护不仅是保持足够的湿度以满足水化的要求，而且要在不同的环境温度下保持尽可能小的内外温差和恰当的升温、降温速率。
温度控制不当时造成混凝土早开裂的重要原因之一。
例如某工程混凝土墙在拆模板时正值混凝土内部温度上升很快的时候，结果“及时浇水”产生“热震”，混凝土表面立刻发生开裂。
广州某地区某高层综合办公楼，主楼为钢筋混凝土框一筒结构，该建筑基础为灌注群桩，地下室外墙采用300mm厚C30自防水混凝土。
该层梁板在施工的同时即发现板面出现少量不规则细微裂缝，之后在该层梁板底摸拆除时，发现板底出现裂缝。
从渗漏水线和现场钻芯取样分析，裂缝均为贯通性裂缝。
之后又对全楼己施工完毕的混凝土工程进行了详察，在地下室外墙外侧上部发现数条长度不等的竖向裂缝（其中有两条为贯通性裂缝）。
在5、6两层核心筒的电梯井洞口上部连梁上的同一部位亦发现两条裂缝。
而在其他的柱、墙、梁、板上则未发现裂缝。
经现场实测，第6层现浇板上的裂缝均为贯通性裂缝，最大裂缝长度约4.5m（直线距离），最大裂缝宽度0.27mmo地下室外墙竖向裂缝的最大长度约1.9m,最大裂缝宽度0.2mm,核心筒连梁上的裂缝最大长度0.3m,裂缝最大宽度约0.18mm。
经过近一个月的现场连续监控，未发现以上裂缝的进一步发展和新的裂缝出现。
3混凝土裂缝处理方法
混凝土裂缝处理，是指采取科学的方法对混凝土裂缝进行修复的技术。
混凝土裂缝一般有三种状态：
静止裂缝，活动裂缝，正在发展的裂缝。
混凝土裂缝处理方法的选择一般要考虑的因素：
判断裂缝是活动的还是静止的；
修补的主要目的是什么？
是减少过多的渗漏、使裂缝处完全水；
是否需要加固处理；
裂缝产生的主要原因是什么；
裂缝未来的变化（数值和方向）如何。
下面的是几种常见的混凝土裂缝处理的基本原理、要点：
开槽法修补裂缝、低压注浆法修补裂缝、表面覆盖法修补裂缝、树脂灌注法、聚合物浸入法、表面封闭法、钉合法、灌浆法、钻孔嵌塞法、柔性密封法、粘贴法、迭合面层法、涂层及其它表面处理法、表面涂刷加玻璃纤维布法现在来介绍下几种关于处理裂缝的具体做法：
1） 开槽法修补裂缝
该法适合于修补较宽裂缝大于0.5mm,采用环氧树脂：
10,聚硫橡胶：
3,水泥：
12.5,砂：
28。
首先用人工将晒干筛后的砂、水泥按比例配好搅拌均匀后，将环氧树脂聚硫橡胶也按配比拌匀。
然后掺入已拌好的砂、水泥当中，再用人工继续搅拌。
最后用少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到适中稠度（约0.4斤丙酮就可以了）。
及时将已拌好的改性环氧树脂砂浆用橡胶桶装到已凿好洗净吹干后的混凝土凿槽内进行嵌入。
从砂浆开始拌和到嵌入混凝土缝内，一组砂浆的整个施工过程需要30分钟左右完成。
嵌入后的砂浆养护即砂浆嵌入缝槽内处理好后两小时以内及时用毛毡、麻袋将聚硫橡胶改性环氧树脂砂浆进行覆盖，待完全初凝后，开始用水养护。
2） 低压注浆法修补裂缝
低压注浆法适用于裂缝宽度为0.2mm-0.3mm的混凝土裂缝修补。
修补工序如下：
裂缝清理一试漏一配制注浆液一压力注浆一二次注浆一清理表面。
当裂缝数量较多时，先要在裂缝位置上贴医用白胶布，再用窄毛刷沾浆沿裂缝来回涂刷封缝，使裂缝封闭，大约10分钟后，揭去胶布条，露出小缝，粘贴注浆嘴用键包严。
固化后周边可能有裂口，必须反复用浆补上，以避免注浆漏浆。
注浆操作一般在粘嘴的第二天进行，若气温高的话，半天就可注浆。
操作时先用补缝器吸取注浆液，插入注浆嘴，用手推动补缝器活塞，使浆液通过注浆嘴压入裂缝，当相邻的嘴中流出浆液时，就可拔出补缝器，堵上铝钏钉。
一般由上往下注浆，水平缝一般从一端到另一端逐个注浆。
为了保证浆液充满，在注浆后约半小时可以对每个注浆嘴再次补浆。
3） 表面覆盖法修补裂缝
这是一种在微细裂缝（一般宽度小于0.2mm）的表面上涂膜，以达到修补混凝土微细裂缝的目的。
分涂覆裂缝部分及全部涂覆两种方法，这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部，对延伸裂缝难以追踪其变化。
表面覆盖法所用材料视修补目的及建筑物所处环境不同而异，通常采用弹性涂膜防水材料，聚合物水泥膏、聚合物薄膜（粘贴）等。
施工时，首先用钢丝刷子将混凝土表面打毛，清除表面附着物，用水冲洗干净后充分干燥，然后用树脂（环氧树脂是最常见的裂缝灌注材料。
它具有较高的机械强度，并能抵抗混凝土所遇到的大多数化学侵蚀，树脂可以灌入到0.05mm的裂缝。
除某些特殊的环氧树脂之外，当裂缝是活动的、有渗漏的、不能干透的或者裂缝数量极多时，通常不易采用树脂灌注法）充填混凝土表面的气孔，再用修补材料涂覆表面。
树脂灌注法：
4） 聚合物浸入法
①重力渗入法低粘度的液态树脂可用来密封路面、桥面的不小于0.1mm的裂缝。
将树脂涂刷到表面上，或者在水平表面上沿裂缝构筑临时的围堤，使树脂溢于裂缝表面。
②真空渗入法更适合封闭多重无规则表面裂缝。
先将裂缝表面密封，抽去真空，使裂缝中和孔隙中的空气全部排除。
再在大气压力下用纯环氧树脂浆料注入裂缝表面中。
5） 表面涂刷加玻璃纤维布法
表面涂刷加玻璃纤维布法是对变形不稳定裂缝修补较为理想的修补方法，目前常用的可采用环氧树脂浆料加玻璃纤维布。
①按比例将环氧树脂甲乙组分配合，并加适量石英粉搅拌均匀后，作为底料涂布在基层表面上，要求涂层厚薄均匀，在涂刷环氧树脂液料约半小时以后，将卷好的玻璃纤维布紧挨粘贴面平移粘贴上，边贴边向两侧轻轻排除气泡，应注意不让玻璃纤维布起皱纹，不留空料点。
②在粘贴好第一层玻璃纤维布后，紧接着在此层玻璃纤维布上再刷一层环氧树脂涂料，根据上面的方法贴第二层玻璃纤维布，并按顺序贴第三层玻璃纤维布。
不过需要注意：
玻璃纤维布层与层之间的搭接的接头
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