混凝土裂缝的成因与控制(定稿)

毕业论文

毕业生姓名：李灿威

专业：材料工程技术

学号：080625018

指导教师孙瑞平

所属系（部）：建工系

阳泉职业技术学院

毕业论文评阅书

题目：混凝土裂缝的成因与控制

建工系材料工程技术专业姓名李灿威

设计时间：2011 年03月01日~2011 年05月01日

评阅意见：

成绩：

指导教师：（签字）

职务：

200年月日

阳泉职业技术学院

毕业论文答辩记录卡

系专业姓名

答辩内容

记录员：（签名）成绩评定

专业答辩组组长：（签名）

200年月日

摘要

混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题。本文从设计、材料、配合比、施工现场养护等方面对混凝土工程中常见的一些裂缝的成因进行了分析探讨。针对混凝土裂缝产生的原因，在混凝土结构设计、混凝土材料选择、配合比优化、以及施工现场的养护等方面提出了控制裂缝发展的措施。依据相关文献，并总结了混凝土裂缝的处理方法：表面处理法、填充法、灌浆法、结构补强法、混凝土置换法、电化学防护法、仿生自愈合法等。

混凝土结构裂缝的成因与控制方法

目录

关键词：混凝土裂缝、原因分析、控制方法................................................................

关键词:混凝土、混凝土裂缝;原因分析;控制方法

前言

混凝土和混凝土结构

混凝土，简写为"砼"，是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料，与水(加或不加外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土，也称普通混凝土。它广泛应用于土木工程。

混凝土结构是以混凝土为主要材料制作的结构。它包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构、型钢混凝土结构、钢管混凝土结构和预应力混凝土结构等。混凝土结构上由多种材料组成的复合人工材料，由于结构本身组成成分及承载受力特点，在周围环境中水及侵蚀性介质的作用下，随着时间的推移，混凝土将出现裂缝、破碎、酥裂、磨损、溶蚀等现象。

混凝土结构工程的质量，从根本上决定、影响着整个建筑工程的质量。但混凝土是一种抗拉能力很低的脆性材料，在施工和使用过程中，经常由于材料质量、施工工艺、地基变形、温度变化、湿度变化和结构受荷、设计结构等原因造成建筑工程局部

甚至整体工程的质量问题。积极改进混凝土施工的技术措施，是减少和防止建筑工程质量问题、提高建筑工程质量的重要途径。

混凝土结构裂缝可以引起渗漏,引起持久强度的降低,如保护层剥落、钢筋腐蚀、混凝土碳化等,影响结构物的承载能力与结构的耐久性。因此,对混凝土结构裂缝的成因进行分析,采取合理有效的防治措施,具有十分重要的意义。

水利建设工程中大体积混凝土结构比较多，混凝土重力坝、大型船闸、混凝土挡墙等建筑物，虽然设计时都分成好多块，但每一块都仍然有几百方，甚至上千方混凝土。工程实践证明，大体积混凝土施工难度较大，混凝土产生裂缝的机率较多，稍有差错，将会造成无法估量的损失。为了提高工程质量，降低不必要的经济损失，我们一定要减少和控制裂缝的的出现。

从裂缝的形成过程可以看到，混凝土特别是大体积混凝土之所以开裂，主要是混凝土所承受的拉应力大于混凝土本身的抗拉强度的结果。因此为了控制大体积混凝土裂缝，就必须从提高混凝土本身抗拉强度性能和降低拉应力（特别是温度应力）这两方面综合考虑。抗拉强度主要决定于混凝土的强度等级及组成材料，要保证抗拉强度关键在于原材料的优选和配合比的优化（混凝土强度等级设计已经确定），由于混凝土选用地材，从经济角度来考虑，原材料优化的空间相对较小，所以降低拉应力是控制混凝土裂缝的有效途径。而降低拉应力主要通过减少温度应力和沉缩应力来控制温度裂缝和沉缩裂缝。

（一）裂缝的成因

裂缝产生的形式和种类很多，要根本解决混凝土中裂缝问题，还是需要从混凝土裂缝的形成原因入手。正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径。

一、混凝土自身的原因

在工程实践中我们不难发现，即使在设计及混凝土配比合理，施工管理严谨的情况下，混凝土特别是高性能混凝土开裂仍然时有发生。这主要与混凝土自身的性质有关。

1.1 收缩是混凝土固有的变形性质。普通混凝土的开裂机理已为人们所认识，随着近几年高性能混凝土在工程中应用的不断增多，混凝土结构开裂的现象也在不断增多。本应具有高体积稳定性的高性能混凝土其早期的收缩要比普通混凝土大得多，因此在分析高性能混凝土开裂的原因时，应考虑高性能混凝土区别于普通混凝土的结构

特征。

在不考虑外界因素条件下，混凝土在凝结、硬化的过程中，由于化学和干燥作用同样也使混凝土的体积产生收缩，即化学收缩和自收缩。化学收缩是指水化产物的绝对体积小于未水化之前水的体积和未水化水泥的体积之和。自收缩是指水泥基胶结材料在水泥初凝后，恒温恒重下产生的宏观体积降低。前者是在有足够水供应的情况下产生的，而后者是在没有充足水分供应情况下观察到的宏观体积变化。化学收缩与胶结料和水的量有关，胶结料用量和水灰比越大，化学收缩必然越大。而自收缩目前比较统一的解释是混凝土内部的白干燥作用引起的。所谓白干燥并非是由于外部环境相对湿度的影响而引起的材料的干燥脱水，而是随着水化反应的不断进行，混凝土内部结构微细孔中的自由水量出现相对不足，使孔中水的饱和蒸汽压降低，即混凝土的相对湿度降低。白干燥的结果是毛细孔中的水由饱和状态变为不饱和状态，弯月面的存在使水泥石受负压而产生体积收缩。

近年来，高强和高性能混凝土在工程中得到了日益普遍的应用，加入超塑化剂以降低水灰比和加入较多的活性混合材是配制高性能混凝土的主要手段。低水灰比和活性混凝土材的大量掺入，使高性能混凝土的硬化特点与内部结构与普通混凝土有了很大的差异，致使高性能混凝土产生较大的自收缩。表现在：

1.2高性能混凝土有较小的水胶比。随着水化反应的进行，硬化水泥浆体内的自由水量迅速减少，毛细管中的水分也被逐步吸收减少。这样，高性能混凝土中水泥浆体的白干燥作用要比普通混凝土中的这一作用要强烈。

1. 3混凝土内部养护由于在高性能混凝土中掺入了较大量的细颗粒活性混合材，减少了混凝土泌水现象也使混凝土更加密实。其结果是外部养护用水很难进入混凝土内部，大大阻碍了外部养护用水对内部混凝土的养护作用。因此在工程中，即使混凝土表面经常保持湿甚至长期浸泡于水中，开裂现象也难以完全避免。

对普通混凝土来说，掺入膨胀剂是补尝收缩的有效措施，而对高性能混凝土来说，由于水灰比较低，外部养护用水又很难进入混凝土内部，在缺水状态下的膨胀剂很难发挥其应有的膨胀作用。因此在实际工程中，即使加入了足量的质量合格的膨胀剂，混凝土开裂仍然难以避免。

二、设计原因

2.1．设计结构中的断面突变而产生的应力集中所产生的构件裂缝。

2.2设计中对构件施加预应力不当，造成构件的裂缝（偏心、应力过大等）。