工程施工中大體積混凝土裂縫的控制畢業(yè)論文

1、西安職業(yè)技術學院 畢業(yè)論文（設計） 題 目： 工程施工中大體積混凝土裂縫的控制 班 級： 建筑1013 姓 名： # 學 號： 06091013# 指 導 教 師： # 完 成 日 期： 2013年3月 摘 要本文主要通過對分析現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓面板的裂縫，是目前較難克服的質量通病之一，特別是住宅工程樓面出現(xiàn)裂縫，往往會引起投訴、糾紛以及索賠要求等。通過多年的現(xiàn)場觀察，通過查閱有關混凝土內(nèi)部應力方面的專著，對混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因、現(xiàn)場混凝土溫度的控制和預防裂縫的措施進行等進行闡述。 大體積混凝土開裂后，其性能與原狀混凝土性能相差很大，尤其是對耐久性(滲透性)的影響更大，而混凝土滲透反過來又會

2、加速和促使混凝土的進一步惡化，嚴重影響結構的長期安全和耐久運行。而裂縫大多又是在早期產(chǎn)生的，因此，探討裂縫產(chǎn)生的原因和防止裂縫的出現(xiàn)就顯得格外重要。通過對大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因和類型的論述，從各個環(huán)節(jié)提出了預防裂縫的綜合措施。關鍵詞：溫度應力 溫度變形 配合比 措施目 錄第一章 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因分析.1 1.1水泥水化熱影響.1 1.2干燥收縮.11.3外部約束條件.11.4外界氣溫.11.5水泥水化熱引起的溫度應力和溫度變形.2 1.6其他因素的影響.2第二章 大體積混凝土裂縫形成的主要防治措施.32.1水泥的品種及用量選擇水泥釋放溫度的大小及速度取決于水泥內(nèi)礦物成分的不同 .3

3、 2.2控制溫度.32.2.1優(yōu)化混凝土配合比 .42.2.2澆筑溫度.42.2.3澆筑厚度.42.2.4埋設水管冷水降溫.4 2.2.5規(guī)定合理拆模時間.42.2.6采取保溫措施.42.3 改善約束條件.4 2.3.1合理地分區(qū)分塊.4 2.3.2避免基礎過大起伏.4 2.3.3合理的安排施工工序，避免過大的高差和側面長期暴露.42.4混凝土澆筑與振搗.42.4.1全面分層.52.4.2分段分層.52.4.3斜面分層.5 2.5提高施工質量.52.6混凝土養(yǎng)護.6第三章 大體積混凝土的裂縫檢查與處理.7結論.7參考文獻.8致謝.9第一章 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因分析混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因

4、，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結構不合理，原材料不合格（如堿骨料反應），模板變形，基礎不均勻沉降等?；炷劣不陂g水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應力。后期在降溫過程中，由于受到基礎或老混凝上的約束，又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力。當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護不周、時干時濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導致裂縫?；炷潦且环N脆性材料，抗拉強度是抗壓強度的110左右，短期加荷時的極限拉伸變形只有（0

5、.61.0）104， 長期加荷時的極限位伸變形也只有（1.22.0）104.由于原材料不均勻，水灰比不穩(wěn)定，及運輸和澆筑過程中的離析現(xiàn)象，在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現(xiàn)裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中，拉應力主要是由鋼筋承擔，混凝土只是承受壓應力。在素混凝土內(nèi)或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結構內(nèi)出現(xiàn)了拉應力，則須依靠混凝土自身承擔。一般設計中均要求不出現(xiàn)拉應力或者只出現(xiàn)很小的拉應力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉時期的穩(wěn)定溫度，往往在混凝土內(nèi)部引起相當大的拉應力。有時溫度應力可超過其它外荷載所引起的應力，因此掌握溫度應力的變化規(guī)律對于進行合理的結構設

6、計和施工極為重要。 大體積混凝土結構通常具有以下特點：混凝土是脆性材料，抗拉強度只有抗壓強度的110左右。大體積混凝土的斷面尺寸較大，由于水泥的水化熱會使混凝土內(nèi)部溫度急劇上升；以及在以后的降溫過程中，在一定的約束條件下會產(chǎn)生相當大的拉應力。大體積混凝土結構中通常只在表面配置少量鋼筋，或者不配鋼筋。因此，拉應力要由混凝土本身來承擔。1.1水泥水化熱影響水泥水化過程中放出大量的熱，且主要集中在澆筑后的7d左右，一般每克水泥可以放出500j左右的熱量，如果以水泥用量350kg/m3550 kg/m3來計算，每m3混凝土將放出17500kj27500kj的熱量，從而使混凝土內(nèi)部升高。（可達70左右，

7、甚至更高）。尤其對于大體積混凝土來講，這種現(xiàn)象更加嚴重。因為混凝土內(nèi)部和表面的散熱條件不同，因此混凝土中心溫度很高，這樣就會形成溫度梯度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應力，表面產(chǎn)生拉應力，當拉應力超過混凝土的極限抗拉強度時混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫。1.2干燥收縮混凝土在逐漸散熱和硬化過程中會導致其體積的收縮，對于大體積混凝土，這種收縮更加明顯。如果混凝土的收縮受到外界的約束，就會在混凝土體內(nèi)產(chǎn)生相應的收縮應力，當產(chǎn)生的收縮應力超過當時的混凝土極限抗拉強度，就會在混凝土中產(chǎn)生收縮裂縫。 1.3外部約束條件 各種結構在變形過程中往往會受到某種外部約束而產(chǎn)生附加的外約束力。當大體積混凝土基礎澆灌在堅硬地基或厚大

8、的老混凝土墊層上時，如未采取隔離層等放松約束的措施，在混凝土上冷卻收縮時，基礎受地基約束，將會在混凝土內(nèi)部引起很大的拉應力，造成降溫收縮裂縫（外約束裂縫）。這種裂縫常在混凝土澆筑23個月或更長時間后出現(xiàn)，裂縫較深，有時是貫穿性的，這會對工程造成相當大的危害。 1.4外界氣溫 混凝土內(nèi)部和外部的溫差過大會產(chǎn)生裂縫。溫差裂縫產(chǎn)生的主要原因是水泥水化熱引起的混凝土內(nèi)部和混凝土表面的溫差過大。1.5水泥水化熱引起的溫度應力和溫度變形 水泥在水化過程中產(chǎn)生了大量的熱量，因而使混凝土內(nèi)部的溫度升高，當混凝土內(nèi)部與表面溫差過大時，就會產(chǎn)生溫度應力和溫度變形。溫度應力與溫差成正比，溫差越大，溫度應力越大，當溫

9、度應力超過混凝土內(nèi)外的約束時，就會產(chǎn)生裂縫?；炷羶?nèi)部的溫度與混凝土的厚度及水泥用量有關，混凝土越厚，水泥用量越大，內(nèi)部溫度越高。防止混凝土出現(xiàn)裂縫的關鍵是控制混凝土內(nèi)部與表面的溫差。1.6其他因素的影響建筑物基礎的不均勻沉降也會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫會隨著基礎沉降而不斷的增大，待地基下沉穩(wěn)定后，將不會變化。超荷載使用或未達到設計過早加荷載導致結構出現(xiàn)裂縫，這種裂縫稱之為荷載裂縫?；炷僚浜媳炔涣紩斐苫炷了苄猿两盗芽p，一般是混凝土配合比中，粗骨料級配不連續(xù)、數(shù)量不夠，砂率及水灰比不當所造成的裂縫。第二章 大體積混凝土裂縫形成的主要防治措施2.1水泥的品種及用量選擇水泥釋放溫度的大小及速度取決于

10、水泥內(nèi)礦物成分的不同理論研究表明大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因就是水泥水化過程中釋放了大量的熱量。于是，我們對于工程中的大體積混凝土應該選擇低熱或者中熱的水泥品種。而水泥釋放溫度的大小及速度取決于水泥內(nèi)礦物成分的不同。水泥礦物中發(fā)熱速率最快和發(fā)熱量最大的是鋁酸三鈣（c3a），其他成分依次為硅酸三鈣（c3s）、硅酸二鈣（c2s）和鐵鋁酸四鈣（c4af）。另外，水泥越細發(fā)熱速率越快，但是不影響最終發(fā)熱量。因此我們在大體積混凝土施工中應盡量使用礦渣硅酸鹽水泥、火山灰水泥。我們應該充分利用混凝土的后期強度，以減少水泥的用量。因為大體積混凝土施工期限長，不可能28d向混凝土施加設計荷載，因此將試驗混凝土

11、標準強度的齡期向后推遲至56d 或者90d 是合理的。這是基于這一點，國內(nèi)外很多專家均提出類似的建議。這樣充分利用后期強度則可以每m3混凝土減少水泥40 kg70 kg左右，混凝土內(nèi)部的溫度相應降低47。水泥礦物中發(fā)熱速率最快和發(fā)熱量最大的是鋁酸三鈣（c3a），其他成分依次為硅酸三鈣、硅酸二鈣和鐵鋁酸四鈣。另外，水泥越細發(fā)熱速率越快，但是不影響最終發(fā)熱量。充分利用混凝土的后期強度，以減少水泥的用量。2.2 控制溫度2.2.1優(yōu)化混凝土配合比 減少混凝土中的水泥用量，改善骨料級配，優(yōu)化混凝土配合比。在大體積混凝土中摻入一定量的粉煤灰，可以增加混凝土的密實度，提高抗?jié)B能力，改善混凝土的工作度，降低

12、最終收縮值，利用粉煤灰作混凝土的摻合料，降低大體積混凝土的水泥水化熱引起的內(nèi)部溫升，提高混凝土的后期強度及其抗裂能力；2.2.2澆筑溫度 降低混凝土的澆筑溫度，拌合混凝土時加水或用水將碎石冷卻；2.2.3澆筑厚度 減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱（熱天澆筑）；2.2.4埋設水管，冷水降溫2.2.5規(guī)定合理拆模時間 規(guī)定合理拆模時間，氣溫驟降時做好混凝土表面保溫措施，避免混凝土表面發(fā)生急劇溫度梯度；2.2.6采取保溫措施 如果是在冬季進行施工，因為要防止早期混凝土被凍問題，所以要求混凝土澆筑時應該具有較高的澆筑溫度。但另一方面，正是由于天氣寒冷，混凝土穩(wěn)定溫度一定較低，往往超過允許溫差，不能防止混

13、凝土裂縫要求。所以，混凝土澆筑溫度在冬季施工時一般以510為宜，在澆筑混凝土以前還應該對基礎及新混凝土接觸的冷壁用蒸汽預熱，對原材料應視氣溫高低進行加熱。加熱石料時應避免過熱和過分干燥，最高溫度不應超過75。另外還要注意運輸中的保溫、澆筑過程中減少熱量的損失以及保溫養(yǎng)護，采取保溫措施。2.3 改善約束條件 2.3.1合理地分區(qū)分塊 2.3.2避免基礎過大起伏； 2.3.3合理的安排施工工序，避免過大的高差和側面長期暴露。 此外，改善混凝土的性能，提高抗裂能力，加強養(yǎng)護，防止表面干縮，特別是保證混凝土的質量對防止裂縫是十分重要，應特別主注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫，出現(xiàn)后要恢復其結構的整體性是十分困難的

14、，因此施工中應以預防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。2.4混凝土澆筑與振搗大體積混凝土澆筑方案，除應滿足每一處混凝土在初凝以前就被上一層新混凝土覆蓋并搗實完畢外，還應考慮結構大小、鋼筋疏密、預埋管道和地腳螺栓的留設、混凝土供應情況以及水化熱等因素的影響，常采用的方法有以下幾種：2.4.1全面分層即在第一層全面澆筑全部澆筑完畢后，再回頭澆筑第二層，此時應使第一層混凝土還未初凝，如此逐層連續(xù)澆筑，直至完工為止。采用這種方案，適用于結構的平面尺寸不宜太大，施工時從短邊開始，沿長邊推進比較合適。必要時可分成兩段，從中間向兩端或從兩端向中間同時進行澆筑。2.4.2分段分層混凝土澆筑時，先從底層開始，澆筑至一定距離

15、后澆筑第二層，如此依次向前澆筑其他各層。由于總的層數(shù)較多，所以澆筑到頂后，第一層末端的混凝土還未初凝，又可以從第二段依次分層澆筑。這種方案適用于單位時間內(nèi)要求供應的混凝土較少，結構物厚度不太大而面積或長度較大的工程。2.4.3斜面分層要求斜面的坡度不大于1/3，適用于結構的長度大大超過厚度3倍情況?；炷翉臐仓酉露碎_始，逐漸上移。混凝土的振搗也要適應斜面分層澆筑工藝，一般在每個斜面層的上、下各布置一道振動器。上面的一道布置在混凝土卸料處，保證上部混凝土的搗實。下面一道振動器布置在近坡腳處，確保下部混凝土密實。隨著混凝土澆筑的向前推進，振動器也相應跟上。2.5提高施工質量混凝土施工包括混凝土的

16、生產(chǎn)、運輸、澆筑和溫度及表面保護，是保護大體積混凝土溫度裂縫的關鍵環(huán)節(jié)。而熱應力的控制手段主要是控制混凝土的內(nèi)外溫差t：ttptrtf式中：tp 起始澆筑溫度；tr 水泥水化溫升；tf天然或人工冷卻后澆筑塊的穩(wěn)定溫度。 在溫度較高的情況下進行施工，我們一定要注意降低混凝土澆筑時的溫度?？梢栽谑┕がF(xiàn)場對堆在露天的砂石用布覆蓋，以減少陽光對其的輻射，同時對澆筑前的砂石用冷水降溫。在攪拌過程中向混凝土中添加冰水。以上這些措施都可以有效的降低混凝土的入模溫度。在混凝土的內(nèi)部通入冷卻循環(huán)水，采用循環(huán)法保溫養(yǎng)護，以便加快混凝土內(nèi)部的熱量散發(fā)?；炷帘砻鎽摳采w一些織物進行保溫、保濕養(yǎng)護，這樣不但可以降低混

17、凝土內(nèi)外溫差，防止表面產(chǎn)生裂縫，還可以防止混凝土驟然降溫產(chǎn)生貫穿裂縫，并且還可以使水泥順利水化，防止產(chǎn)生濕度裂縫。為了及時掌握混凝土內(nèi)部溫升與表面溫度變化值，可以在混凝土內(nèi)埋設一定量的測溫點，從而可以更好的了解混凝土的溫度變化情況，一旦內(nèi)外溫差超過允許值25，好及時采取措施。 如果是在冬季進行施工，因為要防止早期混凝土被凍問題，所以要求混凝土澆筑時應該具有較高的澆筑溫度。但另一方面，正是由于天氣寒冷，混凝土穩(wěn)定溫度一定較低，往往超過允許溫差，不能防止混凝土裂縫要求。所以，混凝土澆筑溫度在冬季施工時一般以510為宜，在澆筑混凝土以前還應該對基礎及新混凝土接觸的冷壁用蒸汽預熱，對原材料應視氣溫高低

18、進行加熱。加熱石料時應避免過熱和過分干燥，最高溫度不應超過75。另外還要注意運輸中的保溫、澆筑過程中減少熱量的損失以及保溫養(yǎng)護。加強混凝土澆筑過程中的振搗控制，保證混凝土內(nèi)部組織密實，達到提高混凝土極限拉伸值的目的。2.6混凝土養(yǎng)護實踐證明，混凝土常見的裂縫，大多數(shù)是不同深度的表面裂縫，其主要原因是溫度梯度造成寒冷地區(qū)的溫度驟降也容易形成裂縫。因此說混凝土的保溫對防止表面早期裂縫尤其重要。從溫度應力觀點出發(fā)，保溫應達到下述要求： 1）防止混凝土內(nèi)外溫度差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫。2）防止混凝土超冷，應該盡量設法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)定溫度。3）防止老混凝土過冷，以

19、減少新老混凝土間的約束。混凝土的早期養(yǎng)護，主要目的在于保持適宜的溫濕條件，以達到兩個方面的效果，一方面使混凝土免受不利溫、濕度變形的侵襲，防止有害的冷縮和干縮。一方面使水泥水化作用順利進行，以期達到設計的強度和抗裂能力。適宜的溫濕度條件是相互關聯(lián)的?；炷系谋卮胧┏３Ｒ灿斜竦男Ч睦碚撋戏治?，新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求而有余。但由于蒸發(fā)等原因常引起水分損失，從而推遲或防礙水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到這種不利影響。因此混凝土澆筑后的最初幾天是養(yǎng)護的關鍵時期，在施工中應切實重視起來。 混凝土養(yǎng)護的核心是防止混凝土早期表面失水，同時養(yǎng)護可以補充混凝土早期水化需要

20、的水分，有助于水泥水化的進行。混凝土路面、橋面或地面施工，塑性收縮裂縫是長期困擾的問題。過去混凝土泌水量大，一般采用二次收漿，然后開始養(yǎng)護，防止塑性收縮裂縫。現(xiàn)代高性能混凝土基本沒有泌水，如果風大或溫度高，水分蒸發(fā)量大，混凝土表面很快就會出現(xiàn)裂縫，必須在終凝前再次抹面閉合裂縫。在工程實踐中，人們也一直在摸索如何更早地開始養(yǎng)護，得到很多成功經(jīng)驗。第三章 大體積混凝土的裂縫檢查與處理對于混凝土裂縫，應以預防為主，為此需要精心設計、施工，但是由于目前采用的防止裂縫的安全系數(shù)較小，而實際情況有復雜多變，所以實際工程中還是難免出現(xiàn)一些裂縫。大體積混凝土的裂縫分為三種：表面裂縫、深層裂縫、貫穿裂縫。對于表面裂縫因為其對結構應力、耐久性和安全基本沒有影響，一般不作處理。對深層裂縫和貫穿裂縫可以采取鑿除裂縫，可以用風鎬、風鉆或人工將裂縫鑿除，至看不見裂縫為止，鑿槽斷面為梯形再在上面澆筑混凝土。限裂鋼筋，在處理較深的裂縫時，一般是在混凝土已充分冷卻后，在裂縫上鋪設12層的鋼筋后再繼續(xù)澆筑新混凝土。對比較嚴重的裂縫可以采取水泥灌漿和化學灌漿。水泥灌漿適用于裂縫寬度在0.5mm以上時，對于裂縫寬度小于0.5mm時應采取化學灌漿?；瘜W灌漿材料一般使用環(huán)氧糠醛丙酮系等漿材。結論 綜上所述，大體積混凝土的裂縫對施工及其構筑物危害很大，嚴重影響了構筑物的安全使用。在施工時