大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析和預防措施教材

1、網(wǎng)絡高等教育本科生畢業(yè)論文（設計）題 目:大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析和預防措施學習中心： 福建武平奧鵬學習中心層 次：?？破瘘c本科專業(yè)：土木工程年 級：2014年 春 季學號：201202146129學 生：李啟金指導教師：趙麗妍完成日期：2014年2 月27 日大連理工大學網(wǎng)絡高等教育畢業(yè)論文（設計）模板內(nèi)容摘要摘 要：大體積混凝土在施工過程中普遍會遇到裂縫控制問題，筆者通過多 年的現(xiàn)場實踐，并查閱有關混凝土方面的資料，對混凝土裂縫產(chǎn)生的原因、類型、 裂縫的溫度控制和預防措施進行等進行闡述。關鍵詞：大體積混凝土裂縫預防控制處理引言建筑工程中，大體積混凝土是指混凝土結構物中實體最小尺寸1m

2、部位所用的混凝土，其主要的特點為結構截面大、混凝土用量多，內(nèi)部熱量不易散發(fā)。目 前我國在大體積混凝土裂縫控制方面的研究日趨成熟，其中以王鐵夢教授和吳偉 中院士的溫度應力控制理論和變形控制理論為先導，此理論主要內(nèi)容為：混凝土 一般在澆筑后的二至三天內(nèi)，其間混凝土彈性模量低、基本處于塑性與彈塑性狀 態(tài)，約束應力很低，當水化熱溫升至峰值后，水化熱能耗盡，繼續(xù)散熱引起溫度 下降，隨著時間逐漸衰減，延續(xù)十余天至三十余天?；炷两禍仉A段，彈性模量 迅速增加，約束拉應力也隨時間增加，在某時刻如超過混凝土抗拉強度便出現(xiàn)貫 穿性裂縫。為了準確了解大體積混凝土內(nèi)部由于水化熱引起的溫度升降規(guī)律，掌 握基礎混凝土中心

3、與表面、表面與大氣溫度間的溫度變化情況，以便采取必要的 措施，需對混凝土進行溫度監(jiān)測，從而提高大體積混凝土的工程質量。該工程屬 于核電站核島廠房，結構都涉及核安全，必須防止大體積混凝土出現(xiàn)有害裂縫， 為控制混凝土的裂縫，根據(jù)溫度應力控制理論和變形控制理論，需要對澆筑的混 凝土進行測溫監(jiān)控，通過對混凝土內(nèi)外溫度變化情況及時采取有效方法控制混凝 土內(nèi)外溫差，防止混凝土出現(xiàn)有害裂縫。2目錄內(nèi)容摘要1引言1論文正文31.1裂縫形成原因錯誤！未定義書簽。1.2有害、無害裂縫判別標準41.3 有害裂縫處理方法61.4 有害裂縫處理案例 9裂縫處理質量保證措施13參考文獻13大連理工大學網(wǎng)絡高等教育畢業(yè)論文

4、（設計）模板大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析和預防措施一、裂縫形成原因大體積混凝土結構中，由于結構截面大，水泥用量多，水泥水化所釋放的水 化熱會產(chǎn)生較大的溫度變化和收縮作用，由此形成的溫度收縮應力是導致鋼筋混 凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。這種裂縫有表面裂縫和貫通裂縫兩種。表面裂縫是由 于混凝土表面和內(nèi)部的散熱條件不同，溫度外低內(nèi)高，形成了溫度梯度，使混凝 土內(nèi)部產(chǎn)生壓應力，表面產(chǎn)生拉應力，表面的拉應力超過混凝土抗拉強度而引起 的。貫通裂縫是由于大體積混凝土在強度發(fā)展到一定程度，混凝土逐漸降溫，這 個降溫差引起的變形加上混凝土失水引起的體積收縮變形，受到地基和其他結構 邊界條件的約束時引起的拉應力，超

5、過混凝土抗拉強度時所可能產(chǎn)生的貫通整個 截面的裂縫。這兩種裂縫不同程度上，都屬有害裂縫。高強度的混凝土早期收縮較大，這是由于高強混凝土中以30%60礦物細摻合 料替代水泥，高效減水劑摻量為膠凝材料總量的1%2%水膠比為0.250.40，改善了混凝土的微觀結構，給高強混凝土帶來許多優(yōu)良特性，但其負面效應最突出 的是混凝土收縮裂縫幾率增多。高強混凝土的收縮，主要是干燥收縮、溫度收縮、 塑性收縮、化學收縮和自收縮?；炷脸醅F(xiàn)裂紋的時間可以作為判斷裂紋原因的 參考：塑性收縮裂紋大約在澆筑后幾小時到十幾小時出現(xiàn)；溫度收縮裂紋大約在 澆筑后2到10d出現(xiàn)；自收縮主要發(fā)生在混凝土凝結硬化后的幾天到幾十天；干

6、 燥收縮裂紋出現(xiàn)在接近1年齡期內(nèi)。干燥收縮：當混凝土在不飽和空氣中失去內(nèi)部毛細孔和凝膠孔的吸附水時， 就會產(chǎn)生干縮，高性能混凝土的孔隙率比普通混凝土低，故干縮率也低。塑性收縮：塑性收縮發(fā)生在混凝土硬化前的塑性階段。高強混凝土的水膠比 低，自由水分少，礦物細摻合料對水有更高的敏感性，高強混凝土基本不泌水， 表面失水更快，所以高強混凝土塑性收縮比普通混凝土更容易產(chǎn)生。自收縮：密閉的混凝土內(nèi)部相對濕度隨水泥水化的進展而降低，稱為自干燥。 自干燥造成毛細孔中的水分不飽和而產(chǎn)生負壓，因而引起混凝土的自收縮。高強 混凝土由于水膠比低，早期強度較快的發(fā)展，會使自由水消耗快，致使孔體系中 ill大連理工大學網(wǎng)

7、絡高等教育畢業(yè)論文（設計）模板相對濕度低于80%而高強混凝土結構較密實，外界水很難滲入補充，導致混凝土 產(chǎn)生自收縮。高強混凝土的總收縮中，干縮和自收縮幾乎相等，水膠比越低，自 收縮所占比例越大。與普通混凝土完全不同，普通混凝土以干縮為主，而高強混 凝土以自收縮為主。溫度收縮：對于強度要求較高的混凝土，水泥用量相對較多，水化熱大，溫 升速率也較大，一般可達3540C，加上初始溫度可使最高溫度超過 7080C。- 般混凝土的熱膨脹系數(shù)為10X 10-6/ C，當溫度下降2025C時造成的冷縮量為22.5 X 10-4，而混凝土的極限拉伸值只有 11.5 X 10-4，因而冷縮常引起混凝土 開裂?；?/p>

8、學收縮：水泥水化后，固相體積增加，但水泥 -水體系的絕對體積則減小， 形成許多毛細孔縫，高強混凝土水膠比小，外摻礦物細摻合料，水化程度受到制 約，故高強混凝土的化學收縮量小于普通混凝土。當混凝土發(fā)生收縮并受到外部或內(nèi)部約束時，就會產(chǎn)生拉應力，并有可能引 起開裂。對于高強混凝土雖然有較高的抗拉強度，可是彈性模量也高，在相同收 縮變形下，會引起較高的拉應力，而由于高強混凝土的徐變能力低，應力松弛量 較小，所以抗裂性能差。二、有害、無害裂縫判別標準原則上與核安全有關的鋼筋混凝土不允許出現(xiàn)裂縫，尤其是反應堆廠房底板、 安全殼筒身及穹頂、汽輪機廠房蝸殼泵等重要部位嚴禁產(chǎn)生裂縫，其他部位應盡 可能控制裂縫

9、的產(chǎn)生。但是由于各種原因不可避免的產(chǎn)生各種裂縫，為了明確當 混凝土出現(xiàn)裂縫時如何判別其是否有害、無害？為此，福清核電各單位（業(yè)主、 監(jiān)理、工程公司、施工單位）經(jīng)過認真研討，確定了混凝土裂縫判別標準：1、無害裂縫：S f 0.3mm 深度 h 0.5HS f S f 0.3mm L 0.3mm 縱深裂縫、h 0.5H;S f 0.2mm貫穿全截面；裂縫影響使用功能（有滲透、透氣、透射線等要求，且滿足其中之一即可）:S f 0.3mm非貫穿，可能引起鋼筋銹蝕裂縫；降低結構承載力的裂縫。3、各符號的含義： f 裂縫寬度 L 裂縫長度 h裂縫深度 H 裂縫深度B沿裂縫長方向的結構寬度，如澆筑后的沉縮（

10、塑性裂縫）三、無害裂縫處理方法1、二次壓面法對于新澆混凝土收縮裂縫，該裂縫多在新澆筑并暴露于空氣中的結構構件表 面出現(xiàn)，有塑態(tài)收縮、沉降收縮、干燥收縮、碳化收縮、凝結收縮等收縮裂縫， 這種裂縫不深也不寬，處理方法如下：（1）如混凝土仍有塑性，可采取壓抹一遍的方法，并加強養(yǎng)護。（2）如混凝土已硬化，可向裂縫內(nèi)滲入水泥漿，然后用鐵抹子抹平壓實。2、表面涂抹砂漿法處理時將裂縫附近的混凝土表面鑿毛或沿裂縫鑿成深15 20mm寬100 200mm凹槽，掃凈并灑水濕潤。先刷水泥凈漿（業(yè)主批準適用的界面劑）一度，然后用1: 12水泥砂漿分23層，涂抹總厚1020mm壓光。有滲漏水時，應用水泥凈漿（厚2mri

11、）和1: 2.5水泥砂漿（厚4-5mm可慘入1 3%于水泥重量的氯化鐵防水 劑）交替抹壓4-5層，涂抹后3-4小時進行覆蓋并灑水養(yǎng)護。3、表面涂抹環(huán)氧膠泥（或粘貼環(huán)氧玻璃布）法涂抹前，將裂縫附近表面清洗干凈（油污應用丙酮或二甲苯擦洗凈）、干燥。較寬裂縫用環(huán)氧膠泥填塞，并將膠泥均勻地涂刮壓裂縫表面，寬80-100mm基層干燥有困難時可以用環(huán)氧煤焦油膠泥。需要粘貼環(huán)氧玻璃布時，先將玻璃布脫鈉、 干燥，視具體情況可作成一布二油（或二布三油，第二層布的周圍應比下一層寬 10 15mm。4、表面鑿槽嵌補法：當裂縫稀少，但深度較深時，沿混凝土裂縫鑿一條V型或U型槽，槽內(nèi)表面應修理平整，清洗干凈，并保持槽內(nèi)

12、干燥。槽內(nèi)嵌入剛性材料如水泥砂漿、環(huán)氧 膠泥，或填灌柔性材料如聚氯乙烯膠泥、瀝青油膏等密封。密封材料嵌入前，先 涂刷與嵌填材料混凝土性質的稀釋涂料（表面可作砂漿保護層或不作保護層），具體做法。一般裂縫處理 （b）滲水裂縫處理 （c）活動裂縫處理（d）活動 裂縫擴展后的情況1 裂縫;2 水泥砂漿或環(huán)氧膠泥；3 聚氧乙烯；4 1:2.5 水泥砂漿或剛性防水五層做法；5 密封材料；6隔離緩沖區(qū)；B槽寬；裂 縫活動距離 注：對于施工縫表面的裂縫，處理時可在與其連接的施工段混凝土澆筑前，按表 面鑿槽嵌補法的要求在裂縫位置處鑿 v型或u型槽，該槽內(nèi)不再填充其他填充物, 由該連接施工段澆筑的結構混凝土填充，

13、以保證施工縫處混凝土。5、表面貼條法嚴對于裂縫移動范圍不限于一個平面并有防水要求不便鑿槽修補的活裂縫，可，用聚丁橡膠粘結劑將周邊粘結 于混凝土上.（見圖g），使密封條中部能隨裂縫活動而自由活動，長的裂縫可分段 為粘結，分段為密封條的連接采用聚丁橡膠粘貼搭接；搭接處上下壓搓應切成斜 面搭接，長度100mm產(chǎn)/4-一序2刊圖2柔性密封帶表面粘貼1裂縫2 油氈或塑料隔離層；3聚丁橡膠密封條；4粘結劑四、有害裂縫處理方法1、水泥灌漿法鉆孔：采用風鉆鉆孔，孔距1-1.5m除淺孔采用騎縫孔外一般占孔軸線與裂縫 呈3045斜角（見圖3）,孔深應穿過裂縫面0.5m以上，當鉆孔有兩排或兩排以 上時，宜交叉或呈梅

14、花形布置。VI圖3鉆孔示意圖大連理工大學網(wǎng)絡高等教育畢業(yè)論文（設計）模板1裂縫；2騎縫孔；3斜孔沖洗：鉆孔完畢后，應用水沖洗，按豎向排列自上而下逐孔進行。密封：縫面沖洗凈后，在裂縫表面用 1: 12水泥砂漿或環(huán)氧膠泥涂抹。埋管：一般用？19-38的鋼管作灌漿管(鋼管上端加工絲扣)，安裝前在鋼管 外壁用生膠帶纏緊，然后旋入孔中，孔中管壁周圍的空隙用水泥砂漿或硫磺砂漿 封堵，以防冒漿或灌漿管沖孔中脫出。試壓：用0.1-0.2MPa壓力水作滲水試驗，采取灌漿孔壓水，排水孔排水的方 法檢查裂縫和管路暢通情況，然后關閉排氣孔檢查止?jié){堵漏效果，并濕潤縫面， 以利粘結。灌漿：合格的經(jīng)設計批準使用的填縫用注射

15、性水泥，水泥凈將水灰比為0.4，灌漿壓力0.3 0.5MP&在整條裂縫處理完畢后，孔內(nèi)應充滿凈漿，并填入凈砂用 棒搗實。2、化學灌漿法鉆孔：采用風鉆鉆孔，孔距1-1.5m除淺孔采用騎縫孔外一般占孔軸線與裂縫 呈3045斜角(見圖3),孔深應穿過裂縫面0.5m以上，當鉆孔有兩排或兩排以 上時，宜交叉或呈梅花形布置；密封：縫面沖洗凈后，在裂縫表面用 1: 12水泥砂漿或環(huán)氧膠泥涂抹。埋管：一般用?19-38的鋼管作灌漿管(鋼管上端加工絲扣)，安裝前在鋼管 外壁用生膠帶纏緊，然后旋入孔中，孔中管壁周圍的空隙用水泥砂漿或硫磺砂漿 封堵，以防冒漿或灌漿管沖孔中脫出。試壓：用0.2-0.3MPa壓縮空氣進

16、行壓力實驗；灌漿：采用環(huán)氧樹脂漿液進行灌漿。環(huán)氧樹脂漿液配比：材料名稱重量配合比備注環(huán)氧樹脂(g)煤焦油(g)鄰苯二 甲酸二 丁脂(ml)二甲苯(ml)乙二胺(ml)粉料(g)環(huán)氧漿夜1001040-508-12注漿用環(huán)氧膩子1001010-1250-100固定噴漿嘴、封閉裂縫用環(huán)氧膠泥1001030-408-1225-45涂面和粘貼玻璃布用環(huán)氧煤焦100/100/5/50/12/100/潮濕基層涂面和粘油膠泥(100)(50)525(12)(100)貼玻璃布用注: 1.二甲苯、乙二胺、粉料的摻量，可視氣溫和施工操作具體情況適當調(diào)整2.環(huán)氧煤焦油膠泥配合比，分子用于底層，分母用于面層。圖4灌漿

17、工藝流程及設備1混凝土結構；2裂縫；3環(huán)氧封閉帶；4灌漿嘴；5活接頭；6木塞；7高壓塑料透明膠管；8 閥門；9壓漿罐；10壓力表；11進料口； 12高 壓膠管；13空壓機和手壓泵；14調(diào)壓閥五、有害裂縫處理案例1RC筒體G段混凝土裂縫處理措施1、裂縫處理施工流程：裂縫清理一選取灌漿嘴埋設點一涂刷封縫膠及埋設灌漿嘴一封縫檢驗一配置灌漿膠液一壓力灌漿一拆除灌漿嘴及砼表面清理一灌漿效果檢驗1.1、裂縫清理裂縫縫口及縫邊表面應清平，剔除松散雜物。將附在混凝土表面上的灰漿、 塵土清除，在寬約6cm的范圍內(nèi)，將粘貼壓漿嘴處的裂縫內(nèi)的異物清干凈，然后 用壓縮空氣吹凈，若有油污等要用丙酮或酒精清洗；若砼表面處

18、于潮濕狀態(tài)時， 必須要等到其干燥后才能施工。1.2、選取灌漿嘴埋設點在裂縫的交錯處、裂縫較寬處及裂縫端部必須設置注漿嘴，注漿嘴的間距根 據(jù)裂縫大小、走向及結構形式而定，一般縫寬0.1-0.5mm時注漿嘴間距為20-50cm, 在一條裂縫上必須設置有進漿口、排氣口或出漿口。注漿嘴底盤粘貼面要用砂布 打磨，并用丙酮擦洗干凈；粘貼時注漿嘴底盤周圍均勻地抹上12mn裂縫封閉膠膠泥，并與孔眼對準貼于裂縫上，注意粘貼牢固，且不得堵嘴堵縫。 按照灌漿嘴埋設原則在裂縫處做好埋設標識。1.3、涂刷封縫膠及埋設灌漿嘴封縫質量的好壞直接影響灌漿效果與質量，應特別予以重視。裂縫封閉膠采用JN-F封口膠系列A、B兩組分

19、膩子狀專用裂縫封閉膠粘劑， 在配膠重量比為A:B=100:25-50（即A:B=2-4:1）的寬范圍內(nèi)，在施工前先進行試配 確認。但為保證工程質量，仍應進行稱量，一般情況下推薦配膠比例為 A:B=100:30， 25C時的可操作時間約為50-60分鐘。隨著B劑用量的增加，可操作時間相應縮 短。每次配膠量不宜過大，以在可操作時間內(nèi)用完為準。（特殊說明在30C40C情況下的配膠比例及可操作時間?？刹僮鲿r間約30-40分鐘。）按確定配膠比例稱取JN-F封口膠于潔凈干燥容器中，用油灰刀攪拌至色澤完 全均勻一致。將調(diào)好的封閉膠沿著裂縫涂刮均勻，封閉寬度為5cm長度比實際裂縫兩端各長10cm。在裂縫封閉膠

20、涂刷過程中同時進行灌漿嘴的埋設按照事先預定的埋設位置逐 一埋設灌漿嘴。灌漿嘴周圍應先用丙酮洗凈，灌漿嘴底盤周圍均勻地抹上12mm厚裂縫封閉膠泥，并與孔眼對準貼于裂縫上，注意粘貼牢固，且不得堵嘴堵縫。1.4、封縫檢驗待裂縫封閉膠固化后，向注漿嘴里吹進一定的煙氣，檢查封縫的效果。如果有泄露情況出現(xiàn)，必須再補刮裂縫封閉膠，保證裂縫封閉密實。1.5、配置灌漿膠液配制sikadur52膠液前應將A B兩組分充分搖勻，根據(jù)估計的灌膠量按推薦 配膠比準確稱量兩組分并混合均勻。從膠液混合開始，注膠操作應在膠液適用期 內(nèi)完成（25 C時約為90分鐘）。（特殊說明在30C40C情況下的時間.）（1公斤 膠液在30

21、T40C情況下的時間約為3545分鐘）。1.6、壓力灌漿注膠操作應使用專用的注膠器具。注膠前，應用壓縮空氣將孔縫吹凈，達到 無水干燥狀態(tài)。根據(jù)裂縫區(qū)域大小，可采用單孔灌漿或分區(qū)群孔灌漿。在一條裂 縫上的灌漿可由低到高，由下而上，由一端到另一端。壓力灌漿設備的壓力要 0.6Mpa,壓漿過程中，始終觀察漿液是否流動及流速大小，終壓時壓力要達到0.2 0.6Mpa,并持壓2-3分鐘。在保證灌漿順暢的情況下，采用較低的灌漿壓力和較 長的灌漿時間，可獲得更好的灌漿效果。當最后一個出漿口出膠且出膠速率保持 穩(wěn)定后，再保持壓注3分鐘左右即可停止灌漿。拆除管路，并注意防止流膠。1.7、灌漿固化Sikadur5

22、2應在5C以上的環(huán)境中固化，固化時間視環(huán)境溫度而定。一般情況（25 C） 下固化12天即可。膠液固化后，即拆除注漿嘴，敲掉環(huán)氧膠泥，并用角磨機打 磨，最后進行外觀處理，要求基本與原護壁砼顏色一致。2、每條裂縫處理實施性施工措施：2.1、裂縫具體描述：序號裂縫深度（mr）i裂縫寬度（mm裂縫長度（mm裂縫頂部距H層底長度（mm裂縫底部距F層頂長度（mm備注12340.2767637892624140.2391714719633860.2556036333742070.2637335753051630.12550320111062120.15613150121771750.136186257378

23、1420.1488644365291670.2143647272102480.251515301162114030.13786692502121630.1469226810182.2、實施性施工:1號、2號、3號、4號、9號、10號裂縫處理步驟：第一步先清理裂縫的基層（縫口及縫邊表面）在裂縫兩側，用小錘、手鏟、鋼絲刷把砼表面整平，然后用丙酮擦洗，清洗時應注意不要將裂縫堵塞，最后用壓縮空氣吹凈裂縫內(nèi)的異物。第二步設置注漿嘴前注漿嘴底盤粘貼面要用砂布打磨，并用丙酮擦洗干凈；距 裂縫下部底端10 cm處設置第一個灌漿嘴，并在裂縫上標出注漿點的位置，然后依 次按間距30 cm35 cm設置灌漿嘴。灌漿

24、嘴的中心要對準裂縫的中心位置,以便灌封膠容易進入裂縫內(nèi)部通道。第三步裂縫封閉先采用sikadur52膠液（按膠液重量比為A:B=1:0.5 ）沿裂縫 方向涂刷一層灌封膠，然后再用JN-F封口膠進行封閉（配膠重量比為A:B=100:40）， 用油灰刀攪拌至色澤完全均勻一致。將調(diào)好的封閉膠沿著裂縫涂刮均勻，封閉寬 度為5cm長度比實際裂縫兩端各長10cm。第四步檢驗封縫，裂縫封閉1天后，裂縫封閉膠已固化，檢查封縫的效果。如果有粘結不牢固現(xiàn)象，必須再補刮裂縫封閉膠，保證裂縫封閉密實。第五步經(jīng)封縫檢驗合格后，即可配制膠液，準備灌膠。具體操作步驟如下：將A膠和B膠按100： 50的比例混合均勻，一次混合

25、的膠數(shù)量相當于1h的用量為宜。用注射器取混合均勻的灌縫膠，抽取完畢后，將注射器的制動條卡住活塞的 卡口，防止活塞活動，以免將灌縫膠擠出。將灌縫膠的注射器安裝在灌膠嘴上。 所有注射器安裝完畢后，將注射器的活塞按順時針方向旋轉，直到制動條卡口中 脫開，注射器在彈簧的壓力下開始自動勻速地注射工作。當注射器中灌縫膠已經(jīng) 注射完畢，立即取下空注射器，重新?lián)Q上另一個裝有灌縫膠的注射器，繼續(xù)工作。 為了確保所有裂縫完全灌滿，所有空注都要重新抽取灌縫膠，繼續(xù)注射。在注射 器靜止2h3h后，拆下注射器。靜止24h后拆灌膠嘴。第六步膠液固化后，即拆除注漿嘴，敲掉環(huán)氧膠泥，并用角磨機打磨平整，XII大連理工大學網(wǎng)絡高等教育畢業(yè)論文（設計）模板最后進行外觀處理，要求基本與原護壁砼顏色一致。5號、6號、7號、8號、11號、12號裂縫除灌漿嘴埋設間距縮短至 20 cm25 cm外其他處理方法與上述裂縫處理方式相同。產(chǎn)品的主要技術要求見下表：性 能編號試驗項目技術要求固特邦JN-F封縫膠Sikadur52低粘度灌縫膠1外觀膩子狀觸變膏體粘稠液體,雜質2粘度(mPa.S)1000， 30 304密度(g/cm3)5內(nèi)聚抗壓強度(Mpa) 50.0 65.06內(nèi)聚抗拉強度(Mpa) 15.0 30.07內(nèi)聚抗彎強度(Mpa) 45.08鋼-鋼粘接抗剪強度(Mpa) 10.0 15.09鋼-鋼粘接抗拉強度(Mpa