(建筑工程專業(yè))畢業(yè)論文2篇

第對混凝土裂縫的研究一、混凝土裂縫的類型及成因造成混凝土裂縫的原因是多方面的,一般而言,可分為混凝土自身原因和外部原因兩大類。在此,我們就按此分類談?wù)劤Ｒ娏芽p的成因。（一）混凝土因自身特性產(chǎn)生裂縫1.收縮裂縫收縮裂縫顧名思義其產(chǎn)生原因就是混凝土硬化后水份蒸發(fā)體積收縮。從理論上講，當(dāng)混凝土在無任何約束而處于自由收縮時，不會產(chǎn)生裂縫，而實際工程中，混凝土總是受到各種約束的，如兩端的約束、內(nèi)部配制鋼筋的約束等。由于混凝土收縮過程中受到約束，因而內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強度時，就會產(chǎn)生收縮裂縫。一般來講，混凝土受到的約束越大，其產(chǎn)生的收縮裂縫越多或越寬。由于混凝土體積收縮是因為水份蒸發(fā)、干燥導(dǎo)致的，因而收縮裂縫也通常稱為干縮裂縫。因為混凝土中的水份蒸發(fā)通常情況下主要在混凝土澆搗后的硬化過程中和硬化早期一個月左右時間內(nèi)完成的，尤其在硬化過程中水份蒸發(fā)速率相對較大；因而，相應(yīng)地收縮裂縫出現(xiàn)的時間一般在混凝土澆搗后的硬化過程中和硬化早期一個月左右的時間內(nèi)，通常情況下，混凝土拆模時收縮裂縫就已基本形成，有時只是因為裂縫太細(xì)、太窄不易被發(fā)覺，之后隨著混凝土水份的進一步蒸發(fā)，其收縮裂縫逐漸變粗，或者由于產(chǎn)生滲漏等情況，才被發(fā)覺。一般情況下，幾個月以后，混凝土體內(nèi)多余水份蒸發(fā)已基本完成，混凝土內(nèi)濕度與環(huán)境濕度基本趨于一致，因而收縮裂縫的寬度發(fā)展也趨于停止，處于相對穩(wěn)定狀況。當(dāng)然，之后還將隨著環(huán)境濕度和溫度的變化而略有變化，當(dāng)環(huán)境濕度變大時，混凝土將吸取空氣中的水份，而收縮裂縫變窄些，反之當(dāng)環(huán)境濕度變小時，混凝土收縮裂縫將變寬些。另外，還隨著環(huán)境溫度變化，混凝土也將產(chǎn)生熱脹冷縮現(xiàn)象，因而收縮裂縫也會隨著環(huán)境溫度的升高而變窄些，反之，隨著環(huán)境溫度的降低而變寬些。這種變化可分為：早期體積變化、硬化過程的體積變化、硬化后的體積變化。見表1表1混凝土體積變化分類

體

積

變

化

初始體積變化沉降、收縮早期干燥收縮(塑性收縮)

硬化過程的體積的變化

干燥收縮:伴隨著干燥而發(fā)生的收縮自收縮:水泥漿結(jié)構(gòu)形成后,由于水泥水化吸收毛細(xì)管水，毛細(xì)管產(chǎn)生張力產(chǎn)生的收縮

硬化后的體積變化碳化收縮干濕而產(chǎn)生:潤濕、干燥的反復(fù)作用由于溫度而產(chǎn)生體積變化:由常溫到高溫,或由高溫到低溫而產(chǎn)生的體積變化

水化收縮水泥水化物的絕對體積比水化前水泥的絕對體積和水的體積小而產(chǎn)生的收縮。這種收縮成為宏觀收縮的一部分;但水化收縮大部分變成水泥石中的孔隙如果混凝土的體積變化受到束約,且混凝土自身抵抗這種變形的抗拉性能過低時,就會產(chǎn)生開裂?？梢哉f,混凝土自身收縮是其固有的物理特性,而由此類原因產(chǎn)生的收縮裂縫,占常見裂縫的絕大多數(shù)。(1)干燥收縮由于水泥混凝土的脫水干燥,其長度或體積會有所減少,稱干燥收縮?；炷恋母稍锸湛s主要是由于水泥石的干縮引起的;水泥石的收縮比混凝土大,約為普通混凝土的1d的齡期為基準(zhǔn),相對濕度70%左右的環(huán)境下,最終的收縮變形為左右。影響其干縮變形的主要原因可分為內(nèi)外兩方面原因:內(nèi)因涉及單方水泥用量、用水量、水灰比、骨料(品種和單方用量)以及構(gòu)件大小(厚度);外因則涉及環(huán)境相對濕度、干燥時間等。(2)水化收縮水泥和水反應(yīng)后生成物體積,會比反應(yīng)前水泥和水的體積減小;水化反應(yīng)的同時,絕對體積也會減少,即產(chǎn)生水化收縮。(3)混凝土自身收縮所謂自身收縮,是指在外部無水分供應(yīng)時,水泥漿的骨架形成后,伴隨著水泥水化反應(yīng)的逐步完成,水泥漿中的水被消耗,會形成彎液面而發(fā)生負(fù)壓,出現(xiàn)的收縮現(xiàn)象。(4)干濕引發(fā)的體積變化硬化后混凝土結(jié)構(gòu)雖然是穩(wěn)定的,但在水中或者高濕度的地方,會由于吸水而產(chǎn)生膨脹,稱之為潤濕膨脹。影響其膨脹率的主要原因有:混凝土中單方用水量、水泥用量、水灰比、骨料以及構(gòu)件的大小(厚度)、混凝土浸水前的干燥狀態(tài)以及水中存放期限等。2．溫度裂縫溫差裂縫主要是由于溫度差或由于溫度的變化通過混凝土熱脹冷縮效應(yīng)而引起混凝土開裂的。但這其中可分為二類。一類為由于混凝土內(nèi)部存在一個溫度差，從而內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力而導(dǎo)致混凝土開裂的。這一般發(fā)生在厚度≥lm的大體積混凝土中，出現(xiàn)時間一般在混凝土硬化過程中和硬化早期，其溫度變化來源于水泥水化反應(yīng)過程中所釋放的水化熱，在混凝土表面由于熱量散發(fā)較混凝土內(nèi)部快，因而在混凝土表面和內(nèi)部形成一個溫度梯度，產(chǎn)生溫差，從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力大于混凝土抗拉強度時，混凝土就會產(chǎn)生裂縫，此類裂縫寬度一般情況下不會超過0．3mm，但若施工過程中控制不當(dāng)，溫差過大，有時局部也會超過0．3mm。此類裂縫有貫穿的，也有不貫穿的。對于對大體積混凝土,溫升引起的膨脹是極其危險的。由于混凝土體積大,聚積在內(nèi)部的熱量不易散發(fā),導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度就顯著升高;而混凝土表面散熱較快,這樣便形成較大的內(nèi)表溫差,使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力,表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)表面拉應(yīng)力超過此時混凝土的極限抗拉強度時,就會在混凝土表面產(chǎn)生表面裂縫。同時,隨著水化反應(yīng)的減弱,混凝土將逐漸降溫,這個降溫過程則會引起混凝土的收縮變形;加上混凝土多余水分蒸發(fā)也會引起的體積變形,當(dāng)它們受到地基和結(jié)構(gòu)邊界的約束,會產(chǎn)生較大的收縮應(yīng)力(拉應(yīng)力),當(dāng)該收縮應(yīng)力超過混凝土抗拉應(yīng)力時,混凝土?xí)a(chǎn)生貫穿整個截面的裂縫。另一類溫差裂縫并不是開裂混凝土本身內(nèi)部有溫度差引起的，而是出于整個混凝土結(jié)構(gòu)中局部混凝土構(gòu)件受環(huán)境溫度的變化，通過熱脹冷縮效應(yīng)，對與其相關(guān)的構(gòu)件產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)這個來自外部的拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強度時，混凝土就開裂。此類裂縫出現(xiàn)的時間較晚，一般在混凝土硬化后1～2年出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)通常是貫穿的，寬度一般≤0．3mm，但個別局位也會超過0．3mm。例如，在建筑物的東西兩端墻角混凝土樓板處，由于墻角兩側(cè)的混凝土墻體受太陽的照射，溫度升高，產(chǎn)生膨脹，從而對與之相連的混凝土樓板產(chǎn)生兩個垂直方向的拉應(yīng)力，其合力為45o方向，若該拉應(yīng)力大于混凝土樓板的抗拉強度時，則在墻角處的混凝土樓板會在與外界45o拉應(yīng)力合力方向相正交的方向產(chǎn)生45o的斜裂縫。由于對混凝土樓板來講這個溫度變化而產(chǎn)生拉應(yīng)力來自外部和結(jié)構(gòu)有關(guān)，因而，這里對這一類溫度裂縫的預(yù)防、控制不展開討論。影響溫度裂縫的主要因素有:水泥品種、水泥漿量、構(gòu)件形狀、斷面尺寸、混凝土澆注時溫度及外界氣溫等。3.沉陷(塑性)收縮裂縫的成因塑性收縮是指混凝土在凝結(jié)之前，表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮。塑性收縮裂縫一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫多呈中間寬兩端細(xì)且長短不一、互不連貫狀態(tài)。其產(chǎn)生的主要原因為：混凝土在終凝前幾乎沒有強度或強度很小，或者混攝土剛剛終凝而強度度小時．受高溫或較大風(fēng)力的影響，混凝土表面失水過快．造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時混凝土的強度又無法抵抗其本身收縮，因此產(chǎn)生龜裂。影響混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結(jié)時間、環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對濕度等等。沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟．或回填土不實或浸水而造成不均勻沉降所致；或者因為模板厚度不足模扳支撐間距過大或支撐底部松動所致，特別是在冬季，摸板支撐在凍土上．凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉障，致使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫此類裂縫多為深進或貫穿性裂縫，其走向與沉陷情況有關(guān)．一般沿與地面垂直或呈3Oo一45o方向發(fā)展，較大的沉陷裂縫．往往有一定的錯位．裂縫寬度往往與沉降量成正比關(guān)系。裂縫寬度受溫度變化的影響較小。地基變形穩(wěn)定之后，沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。（二）化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫堿骨料反應(yīng)裂縫和鋼筋銹蝕引起的裂縫是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中最常見的由于化學(xué)反應(yīng)而引起的裂縫。混凝土拌和后會產(chǎn)生一些堿性離子．這些離子與某些活性骨料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)并吸收周圍環(huán)境中的水而體積增大，造成混凝土酥松、膨脹開裂。這種裂縫一般出現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)使用期間．一旦出現(xiàn)很難補救，因此應(yīng)在施工中采取有效措越進行預(yù)防。由于混凝土澆筑、振搗不良或者是鋼筋保護層較薄,有害物質(zhì)進入混凝土使鋼筋產(chǎn)生銹蝕,銹蝕的鋼筋體積膨脹,導(dǎo)致混凝土脹裂,此種類型的裂縫多為縱向裂縫,沿鋼筋的位置出現(xiàn)。鋼筋在混凝土中腐蝕是電化學(xué)(原電池)的反應(yīng)過程。決定鋼筋腐蝕反應(yīng)的基本因素是電位差、水和氧缺一不可,實際腐蝕速度大多不是受制于氧的供應(yīng)。clˉ是鋼筋腐蝕反應(yīng)的最強烈的活化劑,clˉ能破壞鋼筋表面鈍化膜從而引發(fā)腐蝕,也能增高溶液導(dǎo)電性、增大電位差、加速腐蝕反應(yīng);所以當(dāng)混凝土中摻有氯鹽或摻入clˉ時就容易引發(fā)鋼筋銹蝕,現(xiàn)實工程中的鋼筋銹蝕病害大多起因于此?；炷林袖摻畋韺痈g或鐵銹后,體積可增加幾倍,擠壓其外側(cè)混凝土并使之產(chǎn)生垂直于徑向脹壓力的拉應(yīng)力,拉應(yīng)力超過混凝土的承耐能力就將在混凝土的保護層上引發(fā)出順沿鋼筋的縱向裂縫。裂縫出現(xiàn)后,外面的水、氣(氧)可沿縫滲入并進一步加速腐蝕,如是發(fā)展下去,裂縫將更增寬、延長,甚至混凝土保護層大片破裂剝落。鋼筋截面可隨著銹蝕發(fā)展而相應(yīng)減小,細(xì)徑鋼筋甚至可被銹斷并對工程結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性造成惡劣的影響。（三）混凝土結(jié)構(gòu)受力裂縫結(jié)構(gòu)受荷后產(chǎn)生裂縫的因素很多，施工中和使用都可能出現(xiàn)裂縫。例如早期受震、拆模過早或方法不當(dāng)、構(gòu)件堆放、運輸、吊裝時的墊塊或吊點位置不當(dāng)、施工超載、張拉應(yīng)力值過大等均可能產(chǎn)生裂縫。而最常見的是鋼筋混凝土梁、板等受彎構(gòu)件，在使用荷載作用下往往出現(xiàn)不同程度的裂縫。普通鋼筋混凝土構(gòu)件在承受了30%—40%的設(shè)計荷載，就可能出現(xiàn)裂縫，肉眼一般不能察覺，而構(gòu)件的極限破壞荷載往往都在設(shè)計荷載的1.5倍以上。所以在一般情況下鋼筋混凝土構(gòu)件是允許帶裂縫工作的(這類裂縫有的文獻稱之為無害裂縫)。在鋼筋混凝土設(shè)計規(guī)范中，分別不同情況規(guī)定裂縫的最大寬度為0.2—0.3nun對那些寬度超過規(guī)范規(guī)定的裂縫，以及不允許開裂的構(gòu)件上出現(xiàn)裂縫則應(yīng)認(rèn)為有害，需加以認(rèn)真分析，慎重處理。（四）施工工藝及流程造成的裂縫1.施工不當(dāng)造成的裂縫混凝土施工過程中由于施工不當(dāng)、模板支撐下沉，或過早除梁板底模和支撐等形成的裂縫；施工控制不嚴(yán)，由于施工荷載過大而導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫。2.在施工中，不規(guī)范的澆搗過程對裂縫產(chǎn)生也有直接影響振搗時間過短，或振搗不到位，混凝土都無法達到密實狀態(tài)；而如果振搗時間過長，石子下沉上面砂漿偏多，該處水泥較多，干縮變形也就較大，收縮不均勻也容易產(chǎn)生裂縫。3.模板、墊層過于干燥模板、墊層在澆筑混凝上之間灑水不夠，過于干燥，則模板吸水過大，引起混凝土的塑性收縮，產(chǎn)生裂縫。4.抹干壓光造成的裂縫過度的抹平壓光會使混凝土的細(xì)骨料過多地浮到表面，形成含水量很大的水泥漿層，水泥漿中的氫氧化鈣與空氣中二氧化碳作用生成碳酸鈣，引起表面體積碳水化收縮，導(dǎo)致混凝土板表面龜裂。5.養(yǎng)護不當(dāng)造成的裂縫過早養(yǎng)護會影響混凝土的膠結(jié)能力；過遲養(yǎng)護，如干燥過快，則通常在表面上產(chǎn)生寬度小且不規(guī)則的收縮裂縫。開始養(yǎng)護的時間應(yīng)該考慮氣溫、濕度、風(fēng)速等等因素，一般情況下，在混凝土初凝時，需開始養(yǎng)護。養(yǎng)護措施要合理，應(yīng)該采用麻袋覆蓋澆水養(yǎng)護，以保證混凝土表面能夠充分的濕潤，養(yǎng)護時間應(yīng)在7天以上。養(yǎng)護不好則對混凝土整體質(zhì)量影響特別顯著，將直接影響到混凝土的抗裂能力。特別是在冬季和夏季施工期間，更要注意混凝土內(nèi)外溫差和濕度的控制。6.后澆帶施工不慎而造成的裂縫為了解決鋼筋混凝土收縮變形和溫度應(yīng)力，規(guī)范要求采用施工后澆帶法，有些施工后澆帶不完全按設(shè)計要求施工，例如施工未留企口縫：板的后澆帶不支模板．造成斜坡槎；疏松混凝土未徹底鑿除等都可能造成板面的裂縫。7.砼的彈性變形及支座處的負(fù)彎矩施工中在混凝土未達到規(guī)定強度，過早拆模，或者在混凝土未達到終凝時間就上荷載等。這些因素都叮直接造成混凝上的彈性變形，致使砼早期強度低或無強度時，承受彎、壓、拉應(yīng)力，導(dǎo)致產(chǎn)生內(nèi)傷或斷裂。施工中不注意鋼筋的保護，將會造成支座的負(fù)彎矩，導(dǎo)致板面出現(xiàn)裂縫。此外，大梁兩側(cè)的樓板不均勻沉降也會使支座產(chǎn)生負(fù)彎矩造成橫向裂縫。二、混凝土裂縫的預(yù)防措施設(shè)計方面、施工方面的因素可以通過人為措施進行干預(yù)和調(diào)整，并且能夠得到改善甚至于做到完全避免；而混凝土自身的干縮變形確是無法完全避免的，因為它是混凝土本身固有的特性，我們只有通過改善各種影響混凝土干縮變形的因素，才能減少和減小混凝土的裂縫產(chǎn)生和寬度。對混凝土裂縫的控制方法，應(yīng)該以預(yù)防為主，同時在施工過程做好過程控制，盡量做到按設(shè)計和施工規(guī)范進行操作，如果發(fā)現(xiàn)微小裂縫存在，應(yīng)及早進行處理補救?，F(xiàn)針對現(xiàn)場實際可能出現(xiàn)的情況，提出以下控制措施和建議。（一）嚴(yán)格控制混凝土施工配合比根據(jù)混凝土強度等級和質(zhì)量檢驗以及混凝土和易性的要求確定配合比。嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量。選擇級配良好的石子，減小空隙率和砂率以減少收縮量，提高混凝土抗裂強度。（二）嚴(yán)格控制混凝土的溫度應(yīng)力溫度應(yīng)力是產(chǎn)生溫度裂縫的根本原因，一般將內(nèi)外溫差控制在20～25℃范圍內(nèi)時，不會產(chǎn)生溫度裂縫。在保證混凝土強度的條件下，盡量減少水泥用量和每立方米混凝土的用水量；盡量降低混凝土的入模溫度，規(guī)范要求混凝土的澆筑溫度不宜超過28℃，故在氣溫較高時，可在砂石堆場、運輸設(shè)備上搭設(shè)簡易遮陽裝置，采用低溫水或冰水拌制混凝土。（三）做好裂縫計算設(shè)計單位除對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系進行常規(guī)計算以外，還應(yīng)考慮現(xiàn)場的實際施工狀況，對容易產(chǎn)生裂縫的部位進行裂縫計算，同時選擇合理的混凝土強度等級和配筋，如對樓板配筋改成細(xì)密型的，采用上下雙層雙向配筋，在柱支座處增加鋼筋網(wǎng)片等等。（四）做好混凝土的澆筑和振搗在混凝土澆搗前，應(yīng)先將基層和模板澆水濕透，避免過多吸收水分，澆搗過程中應(yīng)盡量做到既振搗充分又避免過度。在樓板澆搗過程中更要派專人護筋，避免踩彎面負(fù)筋的現(xiàn)象發(fā)生。通過在大梁兩側(cè)的面層內(nèi)配置通長的鋼筋網(wǎng)片；承受支座負(fù)彎矩，避免因不均勻沉降而產(chǎn)生的裂縫?；炷翝矒v完成后，要及時進行養(yǎng)護，包括濕度和溫差方面的要求。禁止在混凝土強度未達到設(shè)計和施工規(guī)范規(guī)定要求的情況下，擅自進行拆除支撐和模板。同時應(yīng)根據(jù)設(shè)計提供的承載力限值，合理進行材料堆放。（五）做好后澆帶的施工施工后澆帶的施工應(yīng)認(rèn)真領(lǐng)會設(shè)計意圖，制定施工方案。杜絕在后澆處出現(xiàn)混凝土不密實、不按圖紙要求留企口縫。三、混凝土裂縫的處理措施（一）表面修補法表面修補法是一種簡單、常見的修樸方法．它主要適用于穩(wěn)定和對結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及探進裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料．在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂，通?？梢圆捎迷诹芽p的表面粘貼玻璃纖維布等措施。（二）灌漿、嵌縫封堵琺灌漿法主要適用于對結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補．它是利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓人混凝土的裂縫中．膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成一個整體，從而起到封堵加固的目的。常用的膠結(jié)材料有水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學(xué)材料。嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法．它通常是沿裂縫鑿槽．在槽中嵌填塑性或剛性止水材料。以迭到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡腔等等。常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。（三）結(jié)構(gòu)加固法當(dāng)裂縫影影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時，就要考慮采取加固法對混凝土結(jié)構(gòu)進行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下幾種方法：加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積．在構(gòu)件的角部外包型鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點加固以及噴射混凝土補強加固。（四）混凝土置換法混凝土置換琺是處理混凝土嚴(yán)重?fù)p壞的一種有效方法．此方法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換新的混凝土或其他材料。常用的置換材料有：普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。（五）電化學(xué)防護法電化學(xué)防腐是利用施加電場在介質(zhì)中的電化學(xué)作用，改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環(huán)境狀態(tài)，鈍化鋼筋，以達到防腐的目的。陰極防護琺、氯鹽提取法、緘性復(fù)原法是化學(xué)防護法中常用而有效的三種方法。（六）仿生自愈合法仿生自愈合法是一種新的裂縫娃理方法它模仿生物組織對受刨傷部位自動分泌某種物質(zhì)．而使刨刨傷部位得到愈合的機能．在混凝土的傳統(tǒng)組分中加入某些特殊組分(如含拈結(jié)劑的