第一篇：混凝土裂缝控制
混凝土裂缝控制
1、概述
近年来建设工程预拌混凝土用量急增，泵送工艺极大地方便了施工，提高了生产效率，缩短了工期。但同时也带来了不容忽视的问题，泵送混凝土早期开裂现象较多，特别是水平结构开裂已是一通病。当裂缝的宽度和深度发展到一定的程度，将影响混凝土构件的结构性能，降低建（构）筑物的安全度和使用受命。因此，对泵送混凝土开裂现象作大量调查，研究其开裂成因，提出防治措施，有着重要的经济意 义。
大家知道，造成混凝土构件开裂的原因是多方面的，从大方面着眼，主要有设计原因、施工原因、混凝土材性原因。例如，设计尺寸大小、配筋或构造等不合理会造成开裂；施工上模板不牢固、变形大、混凝土成型差、过早拆模、过早受荷等；混凝土材性上，原材料质量差、波动大、配合比不当等等。本次讨论主要从施工方面与混凝土材性方面进行开 展。
2、预拌泵送混凝土特点
泵送混凝土与现场现拌混凝土比较，一般有如下特点：
2.1 以往现场现拌混凝土用塔机吊送时，坍落度一般为3~5cm 或5~7cm，而目前泵送混凝土通常达18~22cm。2.2 砂率大
目前泵送混凝土比以往现拌混凝土的砂率平均高10%左右。如○1 《混凝土泵送施工技术规程》JGJ/T10-95，推荐的中砂泵送砂率宜为38~45%；○2 《普通混凝土配合比设计规程》JGJ/T55-96 用中砂现拌砂率应为29~34%（W/C=0.4，Dx=20mm）；○3 《混凝土结构施工验收规范》GBJ50204-92用中砂泵送时宜为40~50%；○4 《高强混凝土结构技术规程》CECS：99 用中砂现拌为28~34%，泵送为34~44%；○5 《特细砂混凝土应用技术规程》DB51/5002-92 用特细砂现拌宜为16~22%（W/C=0.4，Dx=20mm，坍落度=30~50）。2.3 水泥用量大，用水量大
相同强度的混凝土，由于泵送工艺需要，水泥平均多30kg/m3 左右，用水量多30kg/m3 左右。
2.4 外加剂与矿物细掺料同时使用以往现拌混凝土时，多因认识不足或不想增添操作上的麻烦，很多现场未能掺用，或未同时掺用。2.5 缓凝时间长
预拌泵送混凝土由于运输和泵送的需要，其凝结时间比现拌的要长许多。
2.6 混凝土一次性泵送浇筑大，因而模板支撑系统随承受荷载大。
3、有关认识与概念 3.1 混凝土技术进步
通常我们说预拌泵送混凝土的应用，是混凝土工程技术进步的一大体现。但为何开裂现象反而更多了？实际上，或许说它是混凝土科学进步更为恰当。材料科学工作者对新拌的泵送混凝土拌合物和硬化后的泵送混凝土的材性在实验室内进行了大量卓有成效的研究，获得了丰富的具有很高价值的成果，极大地促进了人们对泵送混凝土材性在科学范畴内的掌握，而由工程技术人员对于泵送混凝土的应用研究却相对滞后。怎样才能用好泵送混凝土，或者说，工程技术人上要研究哪些技术问题才能更好地与泵送混凝土科学进步相匹配，值得工程界研究。例如对于泵送混凝土的沉实问题、布料装备配套问题、竖向结构分层布料振捣复振问题、养护问题等等的研究。3.2 裂缝的概念及分类 3.2.1 裂缝的定义：混凝土裂缝是指混凝土构件实体体积不连续的空间。
3.2.2 裂缝的分类
1）按裂缝产生的原因分
○1 由外荷载（静、动荷载）直接应力引起的裂缝和次应力引起的裂缝。如：重庆南平某家具城、重庆某高校综合楼（八层）的梁柱节点处板上沿主梁呈八字裂，由于设计配筋构造不尽恰当引起有规律的开裂，层层如此。
○2 由变形变化引起的裂缝：包括结构因温度湿度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝。其特征是结构要求变形，当受到约束和限制时产生内应力，应力超过一定数值后产生裂缝，裂缝出现后变形得到满足，内应力松弛。这种裂缝宽度大、内应力小，对荷载的影响小，但对耐久性损害大。
椐国内外调查资料表明，工程结构产生属于变形变化（温湿度、收缩与膨胀、不均匀沉降）引起的裂缝约占80%；属于荷载引起的裂缝约占20%。
3.2.3 按裂缝所处状态划分
裂缝可分为运动、不稳定、稳定、闭合和愈合等状态。对于处于运动和不稳定扩展状态的裂缝，应考虑加固和补救措施。对于稳定、闭合、愈合的裂缝则可持久的应用。例如有些防水结构，在0.1Mpa 水压下，出现0.1~0.2mm 裂缝时，可能开始有轻微渗露，但经过一段时间后，裂缝处水化的水泥析出Ca（OH）2，逐渐弥合了裂缝，并与大气中的 CO2 作用，形成CaCO3 结晶，封闭和自愈合裂缝，防止了渗露的产生。这种裂缝是稳定的，不会影响工程结构的使用和耐久性。3.2.4 按裂缝形状分
裂缝按形状可分为表面的、深入的、贯穿的、断续的纵向的、横向的、对角线的、上宽下窄、上窄下宽、外宽内窄、囊核形的等等。3.3 裂缝宽度
3.3.1平均裂缝宽度
在整条裂缝上，其宽度是不均匀的，有的位臵宽，有的位臵窄。平均裂缝宽度是指裂缝长度10~15%范围较宽区段平均裂缝宽度和裂缝长度10~15%范围较窄区段平均裂缝宽度的平均值，即最大与最小平均裂缝的平均值。
1）无侵蚀介质、无抗渗要求，结构处于正常状态下，最大裂缝宽度不得大于0.3mm。2）有轻微侵蚀、无抗渗要求时，最大裂缝宽度不得大于0.2mm 3）有严重侵蚀和抗渗要求时，不得大于0.1mm 4）混凝土有自防水要求时，不得大于0.1mm 一种观点认为：上述标准是从耐久性考虑的，为设计和裂缝检测的控制范围。但在工程实践中，有些结构存在数毫米宽的裂缝仍在使用，而且多年后也没有破坏危险。如土木建筑中的各种大型、特种结构和设备基础，一般均存在裂缝，完全无裂缝是不可能的。科技工作者的主要任务是根据裂缝的部位、所处环境、配筋情况和结构形式，进行具体分析、判断和处理。一些专家和学者根据对结构物裂缝的实际经 验，认为规范中限制的裂缝宽度应当根据具体条件加以放宽，如像大量的表面裂缝，如果经过周密的研究分析确定是由变形作用引起的，其宽度可不受限制，只需作表面封闭处理，我们认为这种观点值得商榷，对待工程结构应慎重。
4、变形裂缝产生的原因和特征 4.1 温度裂缝
4.1.1 产生的原因和特征
自身原因，另外是环境温度变化造成的开裂。水泥水化过程中产生大量的热量，每克水泥放出约50.2J的热量，如果以水泥用量0~550kg/m3 来计算，每m3 混凝土放出17500~27500kJ 的热量，从而使混凝土内部温度升高，在浇筑温度的基础上，通常升高35℃左右。如果按照我国施工验收规范规定浇筑混凝土温度为28℃则可使混凝土内部温度达到65℃左右。但是。如果没有降温措施或浇筑温度过高，混凝土内部温度高达80~90℃的情况也时有发生，例如XX 大厦在浇筑筏板反梁基础的大体积混凝土的内部温度，经实际测定高达95℃。水泥水化热在1~3 天可放出热量的50%，由于热量的传递、积存，混凝土内部的最高温度大约发生在浇筑后的3~5 天，因为混凝土内部和表面的散热条件不同，所以混凝土中心温度高，形成温度梯度，造成温度变形和温度应力。温度应力和温差成正比，温差越大，温度应力也越大。当这种温度应力超过混凝土的内外约束应力（包括混凝土抗拉强度）时，就会产生裂缝。这种裂缝的特点是裂缝出现在混凝土浇筑后的3~5 天，初期出现的裂缝很细，随着时间的发展而继续扩大，甚至达到贯穿的情况。
4.1.2 影响因素和防治措施
混凝土内部温度与混凝土厚度及水泥品种、用量有关。混凝土越厚，水泥用量越大，水化热越高的水泥，其内部温度越高，形成温度应力越大，产生裂缝的可能性就越大。对于大体积混凝土，其形成的温度应力与其结构尺寸相关，混凝土结构尺寸越大，体内温度越高，温度梯度越大，温度应力也越大，因而引起的裂缝的危险性也越大，这就是大体积混凝土易产生温度裂缝的主要原因。因此防止大体积混凝土出现裂缝最根本的措施就是控制混凝土内部和表面的温度差。1）混凝土原材料和配合比的选用
○1 水泥品种的选择和水泥用量的控制大体积钢筋混凝土引起裂缝的主要原因是水泥水化热的大量积聚，使混凝土出现早期升温和后期降温，产生内部和表面的温差。减少温差的措施是选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，在掺加泵送剂或用混凝土后期强度，以 减少水泥用量。根据大量试验研究和工程实践表明，每m3混凝土的水泥用量增减10kg，其水化热将使混凝土的温度相应升高或降低约1℃。因此，为更好的控制水化热所造成的温度升高、减少温度应力，可根据工程结构实际承受荷载的情况，对工程结构的强度和刚度进行复核与验算，并取得设计单位的同意后，可用56 天或90 天抗压强度代替28 天抗压强度作为设计强度。由于过去土木建筑物层数不多、跨度 不大，且多为现场搅拌，施工工期短，混凝土标准试验龄期定为28 天，但对于具有大体积钢筋混凝土基础的高层建筑，大多数是施工期限很长，少则1~2 年，多则4~5 年，28 天不可能向混凝土结构，特别是向大体积钢筋混凝土基础施加设计荷载，因此将试验混凝土标准强度龄期推迟到56 天或90天是合理的，正是基于这点，国内外许多专家均提出建议。如果充分利用混凝土的后期强度，则可使每立方米混凝土的用量减少40~70kg 左右，则混凝土温度相对降低4~7℃。最后，为减少水泥水化热和降低内外温差的办法是减少水泥用量，将水泥用量尽量控制在450 kg/m3 以下。如果强度允许，可采用掺加粉煤灰来调整。
2）掺加掺合料
国内外大量试验研究和工作实践表明，混凝土中掺入一定数量优质的粉煤灰后，不但能代替部分水泥，而且由于粉煤灰颗粒呈球状具有滚珠效应，起到润滑作用，可改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性，并且能够补充泵送混凝土中粒径在0.315mm 以下的细集料达到占15%的要求，从而改善了可泵性。同时、，依照大体积混凝土所具有的强度特点，初期处于较高温度条件下，强度增长较快、较高，但 是后期强度增长缓慢。掺加粉煤灰后，其中的活性Al2O3、SiO2 与水泥水化析出的Ca（OH）2 作用，形成新的水化产物，填充空隙、增加密实度，从而改善了混凝土的后期强度。但是应当值得注意的是，掺加粉煤灰后混凝土的早期抗拉强度和极限变形略有降低。因此，对早期抗裂要求较高的混凝土，粉煤灰掺量不宜太多，宜在10~15%以内。特别重要的效果是掺加原状或磨细粉煤灰之后，可以降低混凝土中水泥水化热，减少绝热条件下的温度升高。掺加粉煤灰的水泥混凝土的温度和水化热，在1~28d 龄期内，大致为：掺入粉煤灰的百分数就是温度和水化热降低的百分数，即掺加20%粉煤灰的水泥混凝土，其温升和水化热约为未掺加粉煤灰的水泥混凝土的80%，可见掺加粉煤灰对降低混凝土的水化热和温升的效果是非常显著的。3）掺加外加剂
掺加具有减水、增塑、换凝、引气的泵送剂，可以改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性。由于其减水作用和分散作用，在降低用水量和提高强度的同时，还可以降低水化热，推迟放热峰出现的时间，因而减少温度裂缝。例如，在泵送混凝土中，掺入占水泥重量0.25%的木质素磺酸钙减水剂，不仅能使混凝土的泵送性能改善，而且可 以减少拌合水和水泥用量，从而降低水化热，延迟了水化热释放速度，推迟放热峰。因此，不但减少了温度应力，而且使初凝和终凝时间延缓3~8h，降低了大体积混凝土施工中出现冷缝的可能性。4）选用质量优良的粗细集料 粗集料
根据结构最小断面尺寸和泵送管道内径，选择合理的最大粒径，尽可能选用较大的粒径。例如5~40mm 粒径可比5~25mm 粒径发碎石或卵石混凝土可减少用水量6~8kg/m3，降低水泥用量15kg/m3，因而减少泌水、收缩和水化热。要优先选用天然连续级配的粗集料、使混凝土具有较好的可泵性，减少用水量、水泥用量，进而减少水化热。细集料
以采用集配良好的中砂为宜。实践证明，采用细度模数2.8 的中砂比采用细度模数2.3 的中砂，可减少用水量20~25kg/m3，因而降低了水泥水化热、混凝土温升和收缩。泵送混凝土也宜选用合理的砂率，其砂率值较低流动性混凝土适当提高是必然的。但是砂率过大，不仅会影响混凝土的工作度和强度，而且能增大收缩和裂缝。○2 泵送混凝土施工工艺改进
1）控制混凝土出机温度和浇筑温度
为了降低混凝土的总温升，减少大体积混凝土结构的内外温差，控制混凝土的出机温度和浇筑温度也是一个重要措施。
对于出机温度和浇筑温度的控制，世界各国都非常重视，并有较明确的规定：我国《水工混凝土施工规范》（SDJ207-82）中规定：高温季节施工时，混凝土最高浇筑温度，不得超过28℃。为求得统一，《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-92）也规定了这个温度值。日本规范规定，暑期混凝土的拌制温度为30℃以下，浇筑时的混凝土温度应低于35℃；对于大体积混凝土的温度，规定拌制时为25℃以下，浇筑时要在30℃以下。前苏联规范规定，暑期施工时，当浇筑表面系数大于3 的结构混凝土时，混凝土拌合物从搅拌站运出时的温度应不超过30~35℃，而对于表面系数小于3 的大体积结构，混凝土拌合物温度应尽可能降低，且不超过20℃。美国规范规定，在炎热的气候条件下，浇筑温度不得超过32℃。德国规范规定，在炎热气候时，新拌混凝土温度，在卸车时不得超过30℃。为了降低混凝土的出机温度和浇筑温度。最有效的方法是降低原料温度，混凝土中石子比热较小，但每m3 混凝土中石子所占重量最大，所以最有效的方法是降低石子温度。在气温较高时，为了防止太阳直接照射，可以在砂石堆场搭设简易遮阳棚，必要时可向集料喷淋雾状水，或者在使用前用冷水冲洗集料。国外也有的搅拌站搅拌混凝土时加冰块冷却。除此之外，搅拌运输车罐体、泵送管道保温、冷却也是必要的措施。2）改进工艺 搅拌工艺
采用二次投料的净浆裹石工艺，可以有效地防止水分聚集在水泥砂浆和石子的界面上，使硬化后界面过渡层结构致密、粘结力增大，从而提高混凝土强度10%或节约水泥5%，并进一步减少水化热和裂缝。振动工艺 对已浇筑的混凝土，在终凝前进行二次振捣，可排除混凝土因泌水在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分，提高粘结力和抗拉强度，并减少内部裂缝与气孔，提高抗裂性。养护工艺
为了严格控制大体积混凝土的内外温差，确保混凝土质量，减少裂缝，是一个十分重要和关键的工序，必须切实做好。混凝土养护主要是保持适当的温度和湿度条件。保温能减少混凝土表面的热扩散,降低混凝土内外的温差，防止表面裂缝。由于散热时间延长，混凝土强度和松弛作用得到充分发挥，使混凝土总温差产生的拉应力小于混凝土的标准抗拉强度，防止了贯穿裂缝的产生。浇筑时间不长的混凝土，仍 然处于凝结、硬化过程，水泥水化速度较快，适宜的潮湿条件可防止混凝土表面脱水而产生收缩裂缝。同时在潮湿条件下，可使水泥的水化充分、完全，从而提高混凝土的抗拉强度。混凝土的保湿养护持续时间，应该按规范要求7d 或14d。保湿措施较好的有在浇完毕，待混凝土表面水失去无光泽时喷洒养护剂等。4.2、塑性收缩裂缝
4.2.1、产生的原因和特征
在泵送混凝土现浇的各种钢筋混凝土结构中，特别是板、墙等表面系数大的结构之中，经常出现一种早期裂缝。这种裂缝为断续的水平裂缝，裂缝中部较宽、两端较窄、呈棱状。裂缝经常发生在板结构的钢筋部位、板肋交接处、梁板交接处、梁柱交接处、结构变截面的地方。这种裂缝产生的原因主要是流动性过大和流动性不足以及不均匀，在凝结硬化前没有沉实或者沉实不够，当混凝土沉陷时常受钢筋、模板抑制以及模板移动、基础沉陷所致。裂缝在混凝土浇注后1~3 小时（泵送混凝土初凝）出现，裂缝的深度通常达到钢筋上表面。4.2.2、影响因素和防治措施
1）要严格控制混凝土单位用水量在170kg/m3 以下，水灰比在0.6 以下，在满足泵送和浇筑要求时，宜尽可能减少坍落度；
2）掺加适量、质量良好的泵送剂和掺合料，可改善工作性和减少沉陷；
3）混凝土搅拌时间要适当，时间过短、过长都会造成拌合物均匀性变坏而增大沉陷；
4）混凝土浇筑时，下料不宜太快，防止堆积或振捣不充分；
5）混凝土应振捣密实，时间以10~15 秒/次为宜，在柱、梁、墙和板的变截面处宜分层浇筑振捣。
6）在炎热的夏季和大风天气，为防止水分激烈蒸发，形成内外硬化不均和异常收缩引起裂缝，应该采取覆盖措施。4.3、干缩裂缝
4.3.1、产生的原因和特征
干燥收缩的主要原因是水分在硬化后较长时间产生的水分蒸发引起的。混凝土的干燥收缩由于集料的干燥收缩很小，因此主要是由于水泥石干燥收缩造成的。水泥石干燥收缩理论有毛细管张力学说、表面吸附学说和平层水学说等，不论哪种学说，都是水分蒸发引起的。混凝土的水分蒸发、干燥过程是由外向内、由表及里，逐渐发展的。由于混凝土蒸发干燥非常缓慢，产生干燥收缩裂缝多数在一个月以上，有时甚至一年半载，而且裂缝发生在表层很浅的位臵，裂缝细微，有时呈平行线状或网状，常常不被人注视。但是应当特别注意，由于炭化和钢筋锈蚀的作用，干缩裂缝不仅严重损害薄壁结构的抗渗性和耐久性，也会使大体积混凝土的表面裂缝发展成为更严重的裂缝，影响结构的耐久性和承载力。4.3.2、影响因素和防治措施 1）水泥品种
一般来说，水泥的需水量越大，混凝土的干燥收缩越大，不同水泥混凝土的干燥收缩按其大小顺序排列为：矿渣硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中低热水泥和粉煤灰水泥。所以，从减少收缩的角度出发，宜采用中低热水泥和分煤灰水泥。2）水泥用量
混凝土干燥收缩随着水泥用量的增加而增大，但是增加量不显著。在有可能减少水泥用量时，还是尽可能降低水泥用量，因为泵送混凝土的水泥用量偏高，C20~C60 混凝土的水泥用量一般约为50~600kg/m3。3）用水量
混凝土的干燥收缩受用水量的影响最大，在同一条件下，混凝土的干燥收缩和用水量成正比、为直线关系；当水泥用量较高的条件下，混凝土的干燥收缩随着用水量的增加而急剧增大。综合水泥用量和用水量来说，水灰比越大，干燥收缩越大。沉陷裂缝、干缩裂缝都是由于混凝土单方面用水量过大、混凝土过稀、坍落度过大，而且水分蒸发过快、过多造成的。因此严格控制泵送混凝土的用水量是减少裂缝的根本措施。为此，在混凝土配合比设计中应尽可能降低单方面混凝土用水量，对于浇筑墙体和板材的单方混凝土用水量的控制尤为重要。特别值得注意的是，施工混凝土坍落度（或用水量）绝对不允许大于配合比设计给定的坍落度（或用水量）。为了降低用水量，掺加减水率高、分散性能好的外加剂是非常必要的。4）砂率
混凝土的干燥收缩随着砂率的增大而增大，但增加的数值不大。泵送混凝土宜加大砂率，但不是笼统的和无限的，也应在最佳砂率范围内，可以通过理论计算和工程实践确定。5）掺合料
矿渣、硅藻土、煤矸石、火山灰、赤面岩等粉状掺合料，掺加到混凝土中，一般都会增大混凝土的干燥收缩值。但是质量良好、含有大量球形颗粒的一级粉煤灰，由于内比表面积小、需水量少，故能降低混凝土的干燥收缩值。6）化学外加剂
掺加减水剂、泵送剂，特别是同时掺加粉煤灰的双掺技术不会增大干燥收缩，但是对于某些减水剂、泵送剂，尤其是具有引气作用时，有增大混凝土干燥收缩的趋势。因此在选用外加剂时，必须选用干燥收缩小的减水剂或泵送剂。7）膨胀剂
在地下室和防水工程中，混凝土中宜掺加膨胀剂可以起到收缩补偿作用，有利于防止裂缝。但是使用混凝土膨胀剂，一定要严格控制掺量和保证混凝土有足够的强度，否则会使混凝土肿胀和开裂。8）养护时间和方法
混凝土浇筑面受到风吹日晒，表面干燥过快，产生较大的收缩，受到内部混凝土的约束，在表面产生拉应力而开裂。如果混凝土终凝之前进行早期保温、保温养护，对减少干燥收缩有很大作用。综上所述，预拌泵送混凝土，特别是在高强度、大流动性条件下，由于水泥用量多，单位用水量大，砂率高和掺化学外加剂，使混凝土干燥收缩，产生裂缝的潜在危险大，对此必须引起足够重视。为此要按施工要求选择较低的坍落度，在满足流动性和强度条件下，尽可能降低用水量和水泥用量。必要时掺加适量膨胀剂。在施工中采用二次振捣，加强抹面和湿养护措施。
5、对已硬化混凝土裂缝的处理
如果带有塑性裂缝的混凝土已经硬化，这时应如何处理呢？一般塑性裂缝常在混凝土建筑结构的表面形成，像粗梁、细柱和剪立墙上部的沉降裂缝和混凝土板、墙表面早期失水形成的塑性收缩裂缝还会因降温、干燥而进一步开裂，所以不能采用硬质材料来填充塑性裂缝。在塑性裂缝出现后应及时进行处理才行，以便阻止各类杂物掉入裂缝，易使钢筋锈蚀，性能下降，并且在多次冻融循环作用后导致混凝土剥落，缩短建（构）筑物的使用寿命。在混凝土依然是潮湿状态时，常用的处理措施有：在裂缝很小时，作为临时措施可以嵌入水泥和膨胀剂的混合物填充到裂缝中。在裂缝尺寸稍大一些时，可以直接浇筑具有微膨胀剂的水泥砂浆，采用 水灰比与原材料混凝土的相同。若混凝土已经硬化，而且已十分干燥了，可考虑采用环氧树脂水泥砂浆或聚合物水泥砂浆灌缝，若强度要求不高的混凝土构件还可以采用柔性材料进行密封，如各种防水密封胶等，防止渗水和钢筋锈蚀。__
第二篇：混凝土材料裂缝的成因和控制
论文摘要
现在工程中砼裂缝问题是个普遍存在、但是又不够被重视的问题，本论文从设计、材料、施工现场养护及其他方面对混砼常见的一些裂缝的成因进行了分析。从控制的角度来避免混凝土裂缝的产生，如还是产生裂缝则需采用适当方式来修补开裂的混凝土，以下论文为参考相关文献和本人从事工程经验提出相应的裂缝产生的原因、控制及处理方法。
关键词：混凝土，裂缝，成因，控制，处理方法。
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混凝土材料裂缝的成因和控制
一、概述
（一）混凝土裂缝定义
混凝土结构工程的裂缝，是一个技术难点，他的定义就是由于混凝土的收缩或温度变形等原因引起裂缝的或是由荷载引起的受力裂缝。对于裂缝应需从设计、材料、配合比、施工、环境、养护等方面采取措施加以控制。
二、混凝土裂缝的成因
（一）设计原因
1、设计中构造钢筋配置过少或过大、过多等引起构件裂缝。
2、设计中采用的混凝土等级过高，造成用灰量过大，对收缩不利。
（二）材料原因
1、混凝土是一种脆性材料,抗拉强度比抗压强度小的多,由于原材料不均匀,水灰比不稳定,及运输和浇筑过程中的离析现象,在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的,存在着许多抗拉能力很低、易于出现裂缝的薄弱部位。
2、水泥品种对混凝土的收缩影响较大，对纯熟料水泥，水泥净浆收缩主要取决于C3A、SO3、石膏的含量及水泥细度等，C3A 含量大，细度较细的水泥收缩较大；石膏的含水量不足的水泥，具有较大的收缩；水泥中SO3 的含量对混凝土收缩也具有显着的影响。
在工程中，要根据混凝土工程特点或所处环境条件，应优先选用哪种水泥，从而尽可能避免裂缝的产生。
3、骨料也是影响混凝土干缩的主要因素之一。粗骨料体积含量越大，混凝土收缩越小，就商品混凝土而言，在保证混凝土性能的情况下，增加粗骨料的含量，选用连续级配好，针片状颗粒含量不宜大于10％，含泥量少的骨料，可以减小混凝土收缩，预防混凝土裂缝的产生。
细骨料应质地坚硬、清洁、级配良好，并采取脱水、排水、遮盖和加强管理等综合措施，保证含水率稳定，人工砂饱和面干的含水率不已超过6 ％。
（三）配合比原因
在商品混凝土原材料一定的情况下，配合比对混凝土收缩裂缝产生有重要影响，主要是单位水泥用量，水灰比，砂率等。以我们现在使用的最常见商品混凝土为例，水灰比宜为0.4~0.6，砂率宜为3 8 ％~ 4 5 ％，最小水泥用量宜为300kg/m3。因此，不良原配合比会产生混凝土收缩加大，引起开裂。
（四）施工及现场养护原因
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合理地分缝、分块;避免基础过大起伏;合理地安排施工工序,避免过大的高差和侧面长期暴露;此外,改善混凝土的性能,提高抗裂能力,加强养护,防止表面干缩,特别是保证混凝土的质量十分重要,应特别注意避免产生贯穿裂缝,出现后要恢复其结构的整体性是十分困难的,因此施工中应以预防贯穿性裂缝的发生为主。
（三）拆模时机适当,注意防护
在混凝土的施工中,为了增加模板的周转率减少模板使用周期,往往要求尽早拆模。当混凝土温度高于气温时应适当考虑拆模时间,以免引起混凝土表面的早期裂缝。新浇筑早期拆模,在表面引起很大的拉应力,出现“温度冲击”现象。在混凝土浇筑初期,由于水化热的散发,表面引起相当大的拉应力,此时表面温度亦较气温为高,此时拆除模板,表面温度骤降,必然引起温度梯度,从而在表面附加一拉应力,与水化热应力叠加,再加上混凝土干缩,表面的拉应力达到很大的数值,就有导致裂缝的危险。
（四）适当加筋
1、加筋对大体积混凝土的温度应力影响很小,因为大体积混凝土的含筋率极低,只是对一般钢筋混凝土有影响。在温度不太高及应力低于屈服极限的条件下,钢的各项性能是稳定的,而与应力状态、时间及温度无关。钢的线胀系数与混凝土线胀系数相差很小,在温度变化时两者间只发生很小的内应力。由于钢的弹性模量为混凝土弹性模量的7~15倍,当内混凝土应力达到抗拉强度而开裂时,钢筋的应力将不超过100~200 kg/cm2。因此,在混凝土中要想利用钢筋来防止细小裂缝的出现很困难。但加筋后结构内的裂缝一般就变得数目多、间距小、宽度与深度较小,而且如果钢筋的直径细而间距密时,对提高混凝土抗裂性的效果较好。混凝土和钢筋混凝土结构的表面常常会发生细而浅的裂缝,其中大多数属于干缩裂缝。虽然这种裂缝一般都较浅,但其对结构的强度和耐久性仍有一定的影响。
（五）使用外加剂
1、为保证混凝土工程质量,防止开裂,提高混凝土的耐久性,正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一。
2、主要作用: ①混凝土中存在大量毛细孔道,水蒸发后毛细管中产生毛细管张力,使混凝土干缩变形。增大毛细孔径,可降低毛细管表面张力,但会使混凝土强度降低。这个表面张力理论早在20世纪60年代就已被国际上所确认。
②水灰比是影响混凝土收缩的重要因素,使用减水防裂剂可使混凝土用水
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格控制现场坍落度、防风、及时和气象站保持紧密联系，应当尽可能在较低的温度环境中开始浇灌混凝土，中间特别注意急剧降温、急剧干燥对混凝土的不利影响。注意暴雨中不能浇灌混凝土。
四、混凝土裂缝的处理
前面已列举了裂缝的成因、控制，但如果还是出现裂缝，那么必须采取事后的修补处理，常见的有以下几种：
（一）表面修补法
表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。
（二）灌浆、嵌缝封堵法
灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。
嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。
常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。
（三）结构加固法
当裂缝影响到混凝土结构的性能时，就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。
（四）混凝土置换法
混凝土置换法是处理混凝土严重损坏的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换新的混凝土或其他材料。
常用的置换材料有：普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。
五、案例分析
（一）、案例概况
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金茂阳关花园项目部接到工程质量监督意见通知书后，立即组织监理、设计、施工相关技术人员进行了现场相关技术勘察，做出处理方案如下：
基础混凝土垫层存在部分严重收缩缝，经勘察为表面收缩裂缝。对于基础混凝土垫层存在部分收缩裂缝问题，采用人工沿裂缝每边各50mm凿除，用水冲洗干净后，用C20细石混凝土重新浇筑，待终凝后浇水养护。完毕后使聚合砂浆保持一定时间的湿润状态，初凝后养护7天以上。
实践结果证明，对于混凝土垫层，该加固处理方法能取得良好的效果。
（五）、以后施工过程中裂缝的防治措施 为防止混凝土施工过程裂缝的产生，采取以下防治措施；
1、混凝土收缩值的大小和水泥品种、用量、拌和用水量、骨料规格、振捣密实性和养护好坏有关，应严格控制混凝土配合比、水灰比和砂率。
2、为保证混凝土工程质量，防止开裂，提高混凝土的耐久性，正确使用外加剂也是减少开裂的措施之一，可掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性。
3、在炎热环境中降低混凝土表面温度，如用冷水拌合、覆盖模板及底板、避开一日中最热时间施工等。
4、合理的安排施工工序。混凝土浇筑后要及时覆盖，终凝后尽早进行养护，应遮挡太阳直射或洒湿周围场地等。如遇风季，需设置挡风设施，适当延长养护时间。
5、在浇筑混凝土时，如确实需要，必须经务实处理后再作预制场地，还要保证模板有足够的强度和刚度，支撑牢固，并使地基受力均匀，防止混凝土浇筑过程中模板和地基被水浸泡。
六、结论
（一）混凝土裂缝产生的主要原因：
设计方面存在断面突变、施加预应力不当、钢筋配置过少或过粗、未充分考虑混凝土构件的收缩变形、混凝土等级过高、菏载收缩的原因。
材料选择方面存在粗细集料含泥量过大、骨料粒径太细、混凝土外加剂和掺和料选择不当、水泥品种原因、水泥等级及混凝土强度等级的原因。混凝土配合比设计方面存在水泥等级或品种选用不当、水灰比过大、水泥用量越大和用水量越高、砂率和水灰比选择不当、混凝土膨胀剂掺量选择不当。
（二）混凝土裂缝的主要控制措施：
1、设计方面从设计中的抗与放相结合，避免结构断面突变带来应力集中、宜顺论文网www.xiexiebang.com
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第三篇：混凝土裂缝的有效控制方法(论文)
钢筋混凝土楼板裂纹的防止对策
设计院：杨 杰
提要 本文根据混凝土的特性，从模板的制作安装、混凝土的振捣及养护等几方面制定预防对策。
关键词 混凝土 裂纹 预防对策
为保证房屋建筑结构的整体性及抗震性能，中心区十二村三期住宅工程，由原一二期预制楼板改为钢筋混凝土全现浇楼板，现浇钢筋混凝土楼板除整体性及抗震性能好以外，也有其很难克服的缺点，也就是现浇钢筋混凝土楼板容易出现裂纹，真对此问题，我根据以往经验，并详细研究了混凝土的特性，从模板的制作安装、混凝土的振捣及养护等几方面制定了防预防对策。
钢筋混凝土楼板裂纹原因和防止措施：钢筋混凝土工程在整个工程中占主要地位，目前采用普遍，这项工程项目施工得好，能保证工程质量，满足用户的安全使用功能。钢筋混凝土梁板施工中产生裂纹、裂缝，将导致渗透、漏水。裂纹的原因、形式有其不同，如能找出其原因，并能加以研究、解决、防止，这是工程技术中不可缺少的组成部分。钢筋混凝板的裂纹分为有规则和无规则2种，有规则的裂纹多数发生在梁边、墙边，无规则的发生在板中。这些问题多数是施工上造成的。
钢筋混凝土楼板裂纹一般是不会造成楼房倒塌的。但是裂纹发生在卫生间或屋面板时，在下雨或久雨时出现的渗透、漏水给天棚、墙面造成黄斑、抹灰脱落，室内的整洁、美观受到破坏，给人的生活带来不便和威胁。楼板裂纹的原因与木制作工程的制安、混凝土的施工、保护以及水的养护等一系列的施工有关系。
1、木制作安装 1.1 木支撑作用：有的地方由于木料来源缺乏，购来的支撑太小（梢径<60mm）不能承担梁板混凝土的重力；有的因使用急需，木头不干就用，这样的生木有较大的软性；撑距偏大；有的弯曲过大或腐蚀。在施工混凝土时，由于人工操作，斗车来往，梁板下支撑产生上下弹动性较大，捣固的混凝土受到振动影响，由于支撑受力不足产生弯曲，梁板也随着下沉，梁边出现直纹，板边出现乱纹，这些现象均是支撑选取不当的缘故。
1.2 施工支撑用料：施工中由于注意不够，在选用木支撑时，未能根据现有梁的大小进行选用，支撑太小，在一排支撑中有连续几根都是小支撑或整排都是新支撑，造成在混凝土的重压下支撑弯曲，梁或板随之下沉，在梁边产生裂纹。
1.3 横担木选用、排施：横担木一般选用6*8cm方木在梁之间的排放，不能为节省材料选用4*6cm的规格。排放的间距不能过大，大于60cm时，模板受压强度就不够，每平方米板面混凝土、人及振动机械有300kg 以上，由于横担木小、支撑间距大、板跨大、板面承受压力不够，使板面混凝土产生一些无规则的裂纹。
1.4 垫板：有的工程在支撑下选用20~30cm、厚2.5cm的垫板，这样的垫板在楼上可用，在地面是不行的，因地面有些是回填土，软硬不均，一根支撑承受混凝土的压力，重的要1t以上，光靠这一小块板来承受压力是不够的，这样使梁板下沉不均，在梁边、板面产生一些裂纹,所以地基处理夯实，还有支撑下的基础，往往被忽视，为了操作方便，先用干土松填。在捣固混凝土时浇水，水流往支撑基础，产生了严重的下沉。在混凝土捣灌时，可能发生工程事故或紧急暂停，或是扒掉混凝土从基底加固重新安装支撑。这就造成人力、材料的损失，耽误了时间，轻的使梁板下沉，造成混凝土的裂纹、梁的断裂。因此支撑基础一定要夯实，最好硬化，垫板要用50厚的最好。
1.5.楼板的装钉：由于技工的手工不一，注意不到或者经验不够，在钉模板时都是密钉的，其实不然，要看板本身的含水情况：如果板很潮湿，已经膨胀到最宽的尺寸；另一种是生木新加工的板，这两种情况可以密钉模板。有的模板是干的、板宽缩小到最窄尺寸、吸水后要膨胀的，装钉时应留0.5~1.0cm的板缝，因为板宽一般是10~20cm ,5% 的胀宽是有的。模板浇水后刚好由于膨胀使板缝吻合。如果干板密钉，在浇水后将产生拱板或在混凝土施工后，由于板向上的拱力过大，迫使混凝土板产生裂纹，这种是直线短纹。
2.混凝土的施工
这里所说的仅仅是与混凝土板裂纹有关的一些情况 2.1 混凝土的板面运输：混凝土搅拌后由人工或机械运输，常用的是在楼板上用翻斗车运输。在施工中，往往只顾用力、快步跑、猛力翻倒，而不顾楼板会产生过大振动有什么不良影响。特别是在斗车猛力翻倒时，使梁板产生过大振动，使梁板下的支撑产生下沉，使已捣固好的混凝土初凝受到不良的影响。同时会压沉绑扎好的负压筋，拆散负筋，破坏钢筋的结构。其二，车道的行走是固定铺板位置的线路，在不断地来回行走过程中，由于用力过大，使板的支撑下产生一定下沉或梁板下支撑的松动，在这种情况下，已捣固好的梁板边或板面已经产生裂纹，轻的在施工后才发现有裂纹，在车道的位置也有一些不规则裂纹,所以混凝土的捣固：混凝土的捣固顺序从柱、梁到板、板梁，从远到近，施工前先铺搭人行、车辆道，可以利用5*16cm,长4m的架板，板下用木板垫起，不得压钢筋。
2.2 施工缝的合接：在一层楼板施工中，因上、下午间隔，今天到明天的间隔，在停歇的时间留下了施工缝。施工过程中不是一帆风顺的，有时由于停电、停水或搅拌机、升降机出现故障被迫停工，留下施工缝。有时发生在梁中、板中的位置，如果停歇时间长，应采用人工搅拌、挑运，人工捣固，衔接整根梁、板到梁边。产生这些情况应采取相应的措施。接头在梁中、施工缝在板中等到重新捣固混凝土时，先泼上水，这时水已沾满了混凝土的孔隙，倒上的混凝土浆与原混凝土的结合较差。有的捣固不认真，加上新旧混凝土捣固时间有些相隔，凝结性能略有差异，混凝土施工后，在梁板、板衔接处出现裂纹，这就要求施工员事先做好准备，在不得已的情况下如果留有施工缝，最好在缝处加微膨胀剂，最好不留施工缝。
2.3 混凝土的捣固：柱梁可用插入式振动器，板面用平板振动器，当混凝土含水率少，干燥时应加强捣固或多振动几次，有时也因混凝土配合比不调，产生石子多、浆少或者其中有点停歇，混凝土运输到场已有点干硬等原因，造成振动有困难，如捣固程度不够，那就在梁、柱或板中产生大小不一的空洞，在板面虽然没有裂纹，也产生渗透或在板下梁形成水珠的现象。要杜绝此现象的发生，混凝土搅拌后应随时运送浇注，停歇时间过久，产生坐浆凝固，浇注就较难，混凝土的浇注机械有插入式振动器或平板振动器。柱的浇注如振动管带不够长，应用长竹杆用人工认真捣实，板面的浇注可以用铁销短竹杆用人工配合浇注，浇注时应特别注意柱梁的接合。保证混凝土质量的关键因素是操作工人，这是重要环节，施工员必须选用可靠的操作工。尤其在混凝土施工中，由于操作人员不加注意，钢筋常受到破坏，特别是负弯矩筋受到踩踏使其弯曲、下沉、变形，有时会受到斗车的翻压，要使钢筋不受车辆破坏，应随时架铺短车道。当然施工中钢筋做到百分之百不破坏困难，所以应指派一名钢筋工专门在现场管理修护，以便修正。其次在混凝土捣固前，应用预先做好的垫块把钢筋垫成15mm厚的保护层，浇注混凝土时发现脱垫，应立即补垫。现场的钢筋保护乃是重要环节
3、混凝土的养护：混凝土的养护有捣固前模板的浇水和施工后钢筋混凝土板梁、柱的养护，在模板装钉后或是待钢筋绑扎后，混凝土捣固前及混凝土施工过程中对柱、梁板喷水。这一环节很重要，不少的工程由于合同的工期紧迫，时间有限，钢筋都没扎完成，就赶紧捣固混凝土，最多是边捣固边应付式的喷射一下水，这种现象对于模板的养护是很不够的，浇水与没浇水差不了多少。待到拆模时，表皮有许多麻面，混凝土板面脱皮，梁边、柱边破角或是粗糙，这是施工前浇水不够的问题。有的因砖墙石墙已砌完，较久时间没受到雨水淋湿，墙面特别干固，在捣固楼板时浇水不足，拆模后梁边更是粗糙。这种情况下混凝土的质量是很差的，强度是很低的，有些模板在养护时已经产生了漏水或渗透。所以混凝土养护工作很重要，混凝土的养护主要是水的养护：水的养护有两回合，一是混凝土施工前对木模的养水，这是先行工作，养水最好用水管喷射，模板喷水应注意柱、梁内外板、干枯的砖墙面吸水量最多，应加喷射，养水要求柱、梁、板面都能湿透，有足够的含水量。施工中应经常补充喷水，使模板从头到尾保持有一定的湿度。其二，混凝土施工后养水一般是在1d或8h 后，气温高时，如夏天半天后可以浇水养护，养水至少7d~10d。
4、混凝土施工的保护：混凝土施工时，因有部分梁板已经先完成，由于板面干，人好走，包括有的人上楼观看，人过分集中，有的由于板面施工一部分，铺设车道架板堆叠在一起，产生受压力集中，混凝土施工完成后，为赶工期，等不及几天的养护，就弹线分中，随着上砖，上场安装柱模或砌砖、砌石，使混 凝土梁板得不到起码的凝固期和养护时间，这种情况即使是施工时没有产生裂纹、透水，由于在施工后没有养护，也会产生新的裂纹、漏水，针对存在的这种情况是，我们制定了混凝土达到一定的强度，在养护好的情况下，才能进行下一步工序的施工。
为了保证钢筋混凝土的质量，施工应做许多细致的工作，方可使梁板不会产生裂纹、断纹、透水、漏水，工人必须真正踏实地工作，施工员必须精心施工，找出相应的对策，才能确实做到防治混凝土裂缝的目的。
第四篇：混凝土楼板裂缝的成因及控制分析
楼板裂缝原因分析、控制措施、处理方案
一、混凝土现浇楼板常见裂缝种类 1、1 45°斜裂缝
此类裂缝大部分为板角斜裂缝,实际工程中这类裂缝非常常见。板角45°斜裂缝一般在板角位置大约0.5m～ 1.5m范围内出现,裂缝位于和超出板角放射筋长度范围的情况同时存在。通常楼板一个房间有1～ 2条斜裂缝,有时可能在4条以上的裂缝,一个板角通常有1条裂缝,有时有2条,甚至3条,对应于这种情况,一般楼板底面也会有l条斜裂缝存在,这条裂缝的位置或者与一条裂缝位置吻合,或者位于两条裂缝之间。板角45°斜裂缝的分布情况还与楼板的走向有一定关系,从数据反映的情况来看,楼板西端的板角裂缝多于东端。而在楼板凹凸部位,突出开间的阳角部位开裂情况与板角非常类似,也是存在斜裂缝的主要部位。
2、横向、纵向裂缝
楼板跨中裂缝的分布和数量则呈现一定的随机性,但以横向、纵向最多,大跨度开间中部出现裂缝的几率相对较大,裂缝多为横向,少数为纵向。横向裂缝是指平行于楼板的短边,垂直于楼板长边的裂缝,纵向裂缝是平行于长边,垂直于短边的裂缝。纵向裂缝多发生在具有连续长横墙附近,有时板面会出现无规则的龟裂。裂缝通常位于楼板中部1/3板跨度范围内,有时1条横向裂缝在中间,也有2条裂缝在1/3跨两端的情况。混合结构中楼板大多为双向板,裂缝在接近方形板的双向板中出现概率极高。由于调查的存在裂缝的房屋中无单向板,因此不知道裂缝的出现与长短边之比大小是否有关系,也没有作进一步的研究。
3、辐射缝
辐射缝是指二条以上裂缝汇交于楼板上某一点的情况。这些裂缝通常出现在天花
板上的吊灯周围,裂缝宽度一般小于0.2mm,通过裂缝修补时开槽检查的情况来看,经常直接露出预埋在混凝土楼板中的线管,而裂缝与线管走向一致或接近,因此可判断为辐射缝与管线预埋时的安装控制措施不当有关系
4、其他裂缝
除了上述几种裂缝之外,现浇楼板裂缝还有其他形态的裂缝,可看作斜裂缝、横向裂缝和纵向裂缝的组合。同时,一块楼板上会出现几种形态的裂缝。
二、裂缝的成因
1、混凝土材料方面
(1)采用高强度水泥,使水泥水化热升高和混凝土的收缩变形加大。同时,混凝土中单方水泥用量增加,也将造成混凝土收缩变形增大以及内部温升增大,进而导致裂缝产生。
(2)泵送商品混凝土使坍落度增加,水
砼标号提高,骨料粒径减小,水泥用量、用水量、砂率等都比以往现场拌制混凝土有显著的增大,以及减水剂、各种外加剂的应用,从而导致混凝土收缩及水化热都比以往现场拌制混凝土有较大幅度的增加,且收缩时间延长。这也是导致混凝土开裂日趋严重的原因之一。
2、施工方面
(1)施工时找平层过厚,因找平层素混凝土抗裂性差,在温度和收缩变形作用下极易产生楼板表面裂缝。
(2)PVC管作预埋与混凝土结合差,在混凝土浇捣时,容易引起PVC管上移或下沉,使得板顶或板底保护层变薄,从而使楼板出现沿穿线管走向的裂缝。另外,由于板底钢筋保护层垫块设置不当或过稀时,也会由于浇捣混凝土使板底出现裂缝。
(3)在混凝土浇捣过程中或施工荷载作用下,由于模板的支撑变形较大,使得楼板在混凝土硬化前,产生初始塑性裂缝。这种裂缝在拆模后会受到干缩、温度变化等因素的影响逐渐开展变大。
(4)泵送混凝土具有较大的粘聚性和流动性,致使现浇楼盖的塑性裂缝问题较过去普通混凝土显得非常突出。施工过程中若模板松动、位移或者混凝土浇捣不密实、不均匀,漏振、过振就会引起沿钢筋走向或与构件形状有关的塑性沉降裂缝。
(5)养护时间不足,养护措施不当,再佐以混凝土本身收缩量大、环境变化等诸多因素,导致楼板过多地出现超出规定宽度的裂缝。
(6)板负筋下沉产生的裂缝。在施工过程中,由于施工人员野蛮操作,任意踩踏钢筋,致使负筋下陷,保护层过大,减少了板截面的有效高度,使板的承载能力达不到设计要求,从而导致板裂缝。
（7）砼施工中加水使砼和易性变大，造成砼收缩加大而产生裂缝。
三、楼板裂缝的特点
1、裂缝多数在建筑物未投入使用情况下产生很多建筑物在未投入使用的情况下就出现了裂缝,有的甚至在混凝土浇筑完毕后2～3个月以后就出现了裂缝。这时楼板除了在施工阶段承受施工荷载以外,往往只承受自重荷载,甚至尚未达到楼板荷载设计值,这说明了在施工阶段己经有某种或多种因素与楼板裂缝的产生有一定关联。
2、部分裂缝为贯穿裂缝这些裂缝在楼板板面与板底同时出现,通过蓄水试验检查的话会出现渗水现象,说明为贯穿裂缝;但从对裂缝的检测情况来看,基本都是无害裂缝。由于贯穿裂缝的存在,对于住宅楼来说存在渗漏隐患,也就是一旦楼上住户家中发生管道渗漏,水将流到楼下住户家中扩大渗漏影响面,造成不必要的附加损失,因此只要是贯穿裂缝无论是否装修房都必须及时进行修复。
3、与建造和竣工季节有关, 大多产生于夏秋季节、高温天气这些裂缝经过炎热的夏季,大多在秋季出现,这里是指可见裂缝,裂缝宽度一般在0.05mm以上。而从结构阶段施工期来看,基本都是在夏季到冬季处于标准层施工阶段。
4、与地基好坏无关。据调查的几个项目都采用了纯桩基或沉降控制复合桩基础,出现楼板裂缝幢号的沉降观测数据显示符合设计要求而且均匀沉降,而且结构其他部位除顶层墙体存在斜裂缝外,未发现其他明显因地基问题造成的裂缝,因此基本可以排除因为差异沉降产生裂缝的可能性。
5、多层砖混结构的楼板裂缝数量远远多于高层剪力墙结构
数据显示,高层楼板裂缝相对多层砖混结构要少很多,在楼板均采用双层双向钢筋、楼板硅标号相同的情况下,仍然是相同的结果。
6、施工进度、混凝土养护时间对裂缝产生有影响
在同一个小区,不同施工单位采取不同的施工进度及混凝土养护方式来看,施工进度合理、混凝土养护充分的建筑物裂缝产生数量普遍较之施工进度快、养护时间短的建筑物少。
7、模板支撑体系的选用对楼板裂缝的产生有比较大的影响
采用钢管支撑、立杆间距控制合理、模板支撑体系搭设规范，配备三套模板及支撑体系比配备二套模板及支撑体系建筑物楼板裂缝少；模板支撑体系拆除过早也是产生裂缝的主要原因。
四、混凝土楼板裂缝的控制措施
1、采用的抗裂措施（1)混凝土原材料的选择。
要控制混凝土的开裂,需要从原材料的选择出发,原材料选择的正确与否,直接影响到混凝土的开裂。由于混凝土自身的特性,水灰比过大,水泥用量大,外掺剂保水性差,粗骨料少,用水量大,振捣不良,环境气温高,表面失水大(养护不良及砼加水)等都能导致塑性收缩表面开裂。
利用加大粗骨料粒径、非常低的水泥用量、预冷拌合物原材料、限制浇筑层高和管道冷却等措施,进一步获得了降低水化温峰、抑制热裂缝的效果。因此从选择水化热低的水泥,控制水灰比,减少水泥用量和用水量,添加适当的外加剂等措施以控制混凝土的开裂。例如,超长的地下室结构外墙应选用补偿收缩混凝土,即在混凝土中掺入UEA ,HEA 等微膨胀剂,以混凝土的膨胀值减去混凝土的最终收缩值的差值不小于混凝土的极限拉伸即可控制裂缝。普通硅酸盐水泥外掺粉煤灰可有效控制早期和长期收缩开裂。
（2)提高结构自身承载力。
在结构设计过程中,有时虽然梁板的承载力和挠度均在规范允许之内,但相对承载力较小,挠度较大,这便容易引起因为挠度偏大而产生的结构裂缝。这种情况须加大梁截面或板厚、提高结构配筋率以提高结构的强度储备来控制裂缝的产生。长期来讲,由于混凝土自身随时间的强度劣化和环境对混凝土的风化和侵蚀,混凝土结构的承载力会逐渐降低;由于承载力的降低会引起混凝土的开裂。因此,混凝土结构设计时,要考虑到混凝土的劣化,混凝土强度必须有一定安全储备,才能保证结构有足够的安全性和耐久性。
（3)减小地基的不均匀沉降。
因为建筑物地基的不均匀沉降而引起的结构裂缝的事例不多,位于采空区的建筑物易发生。此时需加强基础的整体性,以减小地基不均匀沉降对结构的影响,比如独立基础时设置拉梁,或采用筏板基础,或采用箱形基础。如果地基土本身软硬不均,除采取上述措施外,还可以采取局部换土或加大基础底面积的措施。柱下独立基础或桩承台,当设置拉梁时,由于各独立基础或桩承台之间的沉降差,会造成拉梁两端的开裂,而且在有些工程中开裂还非常严重。此时建议在拉梁两端各设一道后浇带,如果地质条件较好可设一道或不设。
（4)地下室墙体裂缝的控制。
为控制地下室墙体裂缝的发生,可在墙体顶部和腰部设两道暗梁,并适当增设暗柱,以起到“模箍作用”,或适当增加墙体配筋。为防止墙体出现早期收缩裂缝,在墙体中可设置适当数量后浇带。
（5)设置后浇带。
随着社会的发展,超长建筑越来越多,而且很多因为建筑功能和美观不让设伸缩缝,这便需要结构专业采取措施来解决混凝土的收缩应力和温度应力引起的结构变形和裂缝。一般做法即是设置后浇带:每隔30 m～45 m 设置一道,在45 d～60 d 后浇筑。
（6)楼板双层双向配筋。
超长建筑物、高层建筑的屋面板、不做保温的屋面板,均会产生很大的温度应力,势必会形成温度裂缝。加厚板厚且受力钢筋双层双向配筋能有效的解决温度应力对裂缝的影响,但钢筋间距不宜过大,一般不大于150 mm。或加厚板厚但受力钢筋不通长设置,在受力钢筋外侧设置双层双向<6 @150 的钢筋网片。
（7)必要厚度的保护层。
混凝土结构中,钢筋与混凝土共同工作,足够的配筋是保证混凝土结构承载力的必要条件;钢筋在混凝土中良好锚固是钢筋与混凝土能共同工作的保证。因此,钢筋需除去泥土、油污、锈蚀,使之与混凝土良好的结合,以保证混凝土对钢筋的握裹力。否则,钢筋锈蚀会逐渐导致混凝土出现顺钢筋的裂缝,裂缝发展会导致混凝土剥落开裂,这种裂缝不但破坏混凝土对钢筋的握裹力、破坏钢筋的锚固,还会加速钢筋的锈蚀。如此发展下去使结构的承载力下降,耐久性降低,甚至危及结构的安全。而“混凝土结构设计规范”也指出,当混凝土保护层厚度较大时,虽然裂缝宽度计算值也较大,但较大的混凝土保护层厚度对防止钢筋锈蚀是有利的。因此,要有必要厚度的保护层使钢筋与外界隔绝,避免此种情况的发生。
2、施工方面的措施（1）模板的安装和拆除
a、模板及其支架应根据工程结构形式、荷载大小、地基土类别、施工程序、施工机具和材料供应等条件进行设计。模板及支架应具有足够的承载能力、刚度和稳定性,能可靠地承受施工时可能遇到的任何荷载。
b、安装的模板必须构造紧密、不漏浆、不渗水,不影响混凝土均匀性及强度发展,并能保证构件形状均匀规则。
c、模板的支撑立柱应置于坚实的地面上,并应具有足够的刚度、强度和稳定性,间距适度,防止支撑沉陷,引起模板变形。上下层模板的支撑立柱应对准。4)合理掌握拆模时间,拆模时间不能过早,应保证早龄期混凝土不损坏或开裂。但也不能太晚,尽可能不要错过混凝土水化热峰值。
(2)混凝土的拌制
a、优先采用预拌混凝土,其质量应符合GB/ T 14902 预拌混凝土的规定,并执行有关措施。
b、优选有利于抗拉性能的混凝土级配,尽量减小水灰比、减少坍落度、降低砂率增加骨料粒径、降低含泥量及杂质含量。选用影响收缩和水化热较小的外加剂和掺合料。采取保温保湿的养护技术,尽量利用混凝土后期强度。加强混凝土的浇灌振捣,提高密实度。
（3）混凝土的运输
a、运输混凝土时,应能保证混凝土拌合物的均匀性,防止分层离析现象,运送的容器应能保证快速运输,而且其运输频率应能保证混凝土施工的连续性。
b、运输车在装料前应将车内残余物质排净。当需要在卸料前续掺外加剂时,在外加剂掺入车后应进行快速搅拌,时间由试验确定。
c、运至浇筑地点的混凝土坍落度应符合要求,当有离析现象时,应进行二次搅拌,时间由试验确定。严禁向混凝土中任意加水。
d、由搅拌、运输到入模,当气温不高于25 ℃时,持续时间不宜大于90 min;高于25 ℃时,持续时间不宜大于60 min。当掺入外加剂或采用快硬水泥时,持续时间由试验确定。
(4)混凝土的浇筑
a、混凝土浇筑时应防止离析出现,振捣应均匀、适度。浇捣时,振捣捧要快插慢拔,根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间,避免过振或漏振,应提倡采用二次振捣、二次抹面技术,以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。夏季应注意混凝土的浇捣温度,采用低温入模、低温养护,必要时经试验可采用冰块,以降低混凝土原材料的温度。避免在雨中或大风中浇筑混凝土。
b、加强混凝土的早期养护时间。在混凝土裂缝的防治工作中,新浇混凝土的早期养护工作尤为重要。以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。主要是控制好构件的湿润养护。在气温高、湿度低或风速大的条件下,更应及早进行喷水养护。当浇水养护有困难时,或者不能保证其充分湿润时,可采用覆盖保温等方法。同时防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。养护时间为一般为14～28 d。
c、当楼板、梁、墙、柱一起浇筑时,应先墙柱后梁板。当板和梁在一起时,先浇筑梁,后浇筑板。
d、浇筑时要防止钢筋、模板、定位筋等的移动和变形。
e、施工缝处浇筑混凝土前,应将接槎处剔凿干净,浇水湿润,并在接槎处铺水泥砂浆或涂混凝土界面剂,保证施工缝处结合良好。
五、现浇钢筋楼板裂缝的弥补处理工法措施
在工程实际中，在采取了以上的综合性防治措施后，由于各种原因仍可能有少量的楼面裂缝发生。裂缝的出现不但会影响结构的刚度，还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。当这些楼面裂缝发生后，应在楼地面和天棚粉刷之前预先作好妥善的裂缝处理工作，然后再进行装修。因此根据裂缝的性质和具体情况我们要区别对待、及时处理，以保证建筑物的安全使用。
1、表面修补法
表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。
2、灌浆、嵌缝封堵法
灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。
嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。
3、结构加固法
当裂缝影响到混凝土结构的性能时，就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。
4、混凝土置换法
混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有：普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。
5、电化学防护法
电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用有效的三种方法。这种方法的优点是防护方法受环境因素的影响较小，适用钢筋、混凝土的长期防腐，既可用于已裂结构也可用于新建结构。
6、仿生自愈合法
仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，它模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合的机能，在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分（如含粘结剂的液芯纤维或胶囊），在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，当混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。
7、找平层增设钢丝网、钢板网或抗裂短钢筋进行加强
住宅楼楼地面上部的找平层较厚，可以通过在找平层中增设钢丝网、钢板网或抗裂短钢筋进行加强，并且上部常被木地板等装饰层所遮盖，问题相对较小。但板底则粉刷层较薄，并且通常无吊顶遮盖，更易暴露裂缝，影响美观并引起投诉，所以板底更应妥善处理。板底裂缝宜委托专业加固单位采用复合增强纤维等材料对裂缝作粘贴加强处理（注：当遇到裂缝较宽、受力较大等特殊情况时，采用碳纤维粘贴加强）。复合增强纤维的粘贴宽度以350-400 毫米为宜，既能起到良好的抗拉裂补强作用，又不影响粉刷和装饰效果，是目前较理想的裂缝弥补措施。
第五篇：土木工程专业大体积混凝土裂缝控制毕业论文
河北农业大学
现代科技学院本科毕业论文
题 目：大体积混凝土结构裂缝控制与研究
学 部： 工程技术学部
学生姓名： 王宗盛 专 业：
土木工程
班级学号： 20*** 指导教师姓名： 刘京红 王印
指导教师职称： 教授 副教授
2015 年 5月 20日
大体积混凝土结构裂缝控制研究
土木工程1001班 李军辉 指导教师：刘京红 王印
摘要：随着我国经济的发展，工程建设规模也越来越大型化、复杂化。这使得工业与民用建筑中的大体积混凝土温度裂缝问题日益突出并成为具有相当普遍性的问题。大体积混凝土温度裂缝问题十分复杂，它涉及到和工程结构相关的方方面面。对大体积混凝土基础的温度裂缝控制更是涉及到岩土、结构、建筑材料、施工、环境等多专业、多学科。大体积混凝土在硬化过程释放的水化热会产生较大的温度变化，由此产生的温度应力是导致混凝土出现裂缝的主要因素，从而影响结构的整体性、防水性和耐久性，并成为结构的隐患。因此，大体积混凝土在施工中必须考虑裂缝控制。总结分析了大体积混凝土温度裂缝产生的原因以及控制措施，根据具体情况把这些措施灵活应用于具体大体积的基础工程施工，在施工中对材料选择、配合比、外加剂、施工布置、浇筑工艺、养护等几个环节采取了严格的控制措施，并同时对基础典型位置的内外温度差进行了监测。针对基础工程所采取的温控措施和监测结果，为同类工程的施工提供了参考，也为进一步的理论研究提供了依据。
关键词：
大体积混凝土；裂缝控制；水化热；温度应力
Research on Control to Cracks of Massive Concrete Structure
Abstract :With economic development of China, the scale of construction works is become more and more large and complicated.This makes the temperature cracks of massive concrete structure in industrial buildings become increasingly prominent with a universal problem.The problem of temperature cracks of Massive concrete is very complicated.It involves all aspects of the engineering structure.The control to massive concrete foundation temperature cracks is more related to rock, structure, building materials, construction, environmental, and other multi-disciplinary.The heat of hydration is released in the hardening process of massive concrete will cause a greater temperature changes.The resulting temperature stress is the main factors to cause concrete cracks, then it affect integrity, waterproof and durability of the structure, and it become a hidden danger of structure.Cracks control must be considered during the construction of massive concrete structure.The mechanism and control measures of temperature cracks of massive concrete foundation in this paper are analyzed.According to circumstances, these measures are applied in construction of the specific massive concrete foundation.Strict control measures are taken during the construction in the choice of materials, mix, additives, construction layout, pouring technology, conservation and other links, at the same time, temperature difference between the internal and external of the foundation in the typical locations are monitored.The monitoring results show that the temperature differences are all reasonable, cracks are avoided.In addition, control measures of temperature cracks are taken that are reasonable and effective.The temperature control measures and monitoring results not only provides a convenient for the similar construction projects, but also provides reference data for further theoretical research.Keywords: massive concrete;cracks control;hydration heat;temperature stress
目录
第 1 章
绪
论................................................................................................1
1.1 课题的背景与实际意义.........................................................................1
1.1.1 大体积混凝土的定义................................................................1 1.1.2 大体积混凝土在工程上的应用................................................1 1.2 国内外研究现状.....................................................................................2
1.2.1 国内情况......................................................................................2 1.2.2 国外情况......................................................................................2 1.3 本文研究的内容和研究方法.................................................................2
1.3.1 研究的内容..................................................................................2 1.3.2 研究的方法..................................................................................3
第 2 章 大体积混凝土裂缝产生的原因分析及预测........................................4
2.1 裂缝的种类.............................................................................................4
2.1.1 微观裂缝......................................................................................4 2.1.2 宏观裂缝......................................................................................4 2.2 大体积混凝土裂缝产生的原因分析.....................................................4
2.2.1 水化热的影响..............................................................................5 2.2.2 内外约束的影响..........................................................................5 2.2.3 外界气温变化的影响..................................................................5 2.2.4 混凝土的收缩变形影响..............................................................5
第 3 章 大体积混凝土裂缝控制措施................................................................6
3.1 大体积混凝土裂缝控制措施.................................................................6
3.1.1 设计措施......................................................................................7 3.1.2 材料控制措施..............................................................................7 3.1.3 施工措施......................................................................................8 3.1.4 监测措施....................................................................................9 3.2 混凝土结构裂缝处理.........................................................................10 参考文献..............................................................................................................1
1第 1 章
绪
论
1.1 课题的背景与实际意义
许多混凝土结构建筑物在建设工程中和使用工程中出现了不同程度、不同形式的裂缝，这是一个相当普遍的现象。它是长期困扰着建筑工程技术人员的技术难题。近代科学关于混凝土强度的细观研究以及大量工程实践所提供的经验都说明，结构物的裂缝是不可避免的，裂缝是一种人们可以接受的材料特征，如对建筑物抗裂要求过严, 必将付出巨大的经济代价； 科学的要求应是将其有害程度控制在允许范围内。这些关于裂缝的预测、预防和处理工作，统称之为“建筑物的裂缝控制”，这方面的科学研究工作是有重要的现实意义和技术经济意义，大体积混凝土结构裂缝主要是由于变形作用引起的。
1.1.1 大体积混凝土的定义
对于大体积混凝土的定义，美国混凝土学会有过这样的规定：“任何就地浇筑的大体积混凝土，其体积之大，必须要求采取措施解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度地减少开裂。”[1]日本建筑学会标准的定义是：“结构断面的最小尺寸在 800mm以上，同时水化热引起的混凝土内最高温度与外界气温之差预计超过 25℃的混凝土，称之为大体积混凝土。”[2]我国工程界认为当混凝土结构断面尺寸大于 1m 时，就称之为大体积混凝土。[3]文献指出：在工业与民用建筑结构中，一般现浇的连续墙结构、地下构筑物及设备基础等是容易由温度收缩应力引起裂缝的结构，通称为“大体积混凝土结构”。
从国内外对大体积混凝土的定义来看，大体积混凝土在几何尺寸上较大，同时考虑了水泥水化热引起的体积变化与裂缝问题。
1.1.2 大体积混凝土在工程上的应用
在水利工程中，大体积混凝土主要用于混凝土大坝的浇筑，如三峡大坝混凝土的浇筑，其混凝土浇筑规模之大举世瞩目；在桥梁工程中，主要用于桥墩的大体积混凝土浇筑；在工业与民用建筑结构中，大型设备基础、高层建筑箱形基础底板、筏式基础底板、连续墙以及地下隧道都属于大体积混凝土结构。随着经济实力的增强，我国高层或超高层建筑大量涌现，工程规模日趋扩大，结构形式也日趋复杂，大型工业与民用建筑中的一些基础，其体积达几千 m ³以上者屡见不鲜，而一些超高层的民用建筑的筏式基础混凝土的体积有的达 1 万 m 3以上，厚度达 2~4m，长度超过 100m。如上海金茂大厦大体积混凝土筏式基础，厚度达 4m，混凝土总量为 13500 m 3。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内情况
我国对于混凝土开裂方面研究较多，而在建筑工程中，对于荷载作用下已硬化混凝土开裂方面有些成果外，随着大规模基本建设的进行，商品混凝土的应用所带来的新问题，国内对非荷载作用下混凝土开裂的研究主要集中在开裂的原因和控制措施上。
黄土元教授[4]从混凝土材料本身分析了早期混凝土开裂的原因，施工单位为了提高工期过渡地追求早强水泥，水泥生产厂商为了适应市场的需要也追求早强，甚至“超早强”。而对早强混凝土早期性能的研究相对不足。不少水泥的 3 天强度已超过国家标准很多，过高的早期强度容易产生早期裂缝。同时高早强容易引起混凝土后期性能的劣化。
1.2.2 国外情况
从国外有关规范及一些重大工程的实际设计看出，对待建筑结构变形作用引起的裂缝问题，客观上存在着两类学派：
第一类，设计规范规定得很灵活，没有验算裂缝的明确规定，设计方法留给设计人员自由处理。对伸缩缝和沉降缝的设置，没有严格规定，基本上按经验设置，有许多工程不留伸缩缝，不留沉降缝，基本上采取“裂了就堵，堵不住就排”的实际处理手法。一些有关的裂缝计算则只作为参考资料而不作为规定。
第二类，设计规范有明确规定，对于荷载裂缝有计算公式并有严格的允许宽度限制。对于变形引起的裂缝没有计算规定，只要按规范每隔一定距离留一条伸缩缝，荷载差别大，留沉降缝就认为问题不复存在了，即留缝就不裂的设计原则。
有关温度对混凝土结构变形的影响，各国也有相应的规定。对于大体积混凝土的浇筑温度，美国规定不超过 32℃；日本土木工程学会施工规范规定不超过 30℃，日本建筑学会规范规定不超过 35℃。前苏联规范规定：浇筑表面系数大于 3 的结构时，混凝土从搅拌站运出时的温度不超过 30~35℃;原西德规范规定：新拌混凝土卸车时的温度不得超过 30℃。在我国，《水工混凝土结构工程施工及验收规范》（SDJ207-82）规定：大体积混凝土浇筑温度不宜超过 28℃；而在《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）中仅规定：“基础大体积混凝土连续浇筑时，应实测内部温差”，但并无具体控制值。
1.3 本文研究的内容和研究方法
1.3.1 研究的内容
1).结合工程实践研究大体积混凝土裂缝产生的原因
大体积混凝土施工过程中，由于混凝土中水泥的水化作用是放热反应，大体积混凝土自身又具有一定的保温性能，因此其内部温升幅度较其表面的温升幅度要大得多，而在混凝土升温峰值过后的降温过程中，内部降温速度又比其表层慢得多，在这些过程中，混凝土各部分的热胀冷缩（称为温度变形）及由于其相互
约束及外界约束的作用而在混凝土内部产生的应力（称为温度应力），是相当复杂的。一旦温度应力超过混凝土所承受的拉力极限值时，混凝土就会出现裂缝。这是混凝土浇筑后由于温升影响产生的第一种裂缝。
由于温升影响产生的第二种裂缝是收缩裂缝。这种裂缝产生在混凝土的降温阶段，即当混凝土降温时，由于逐渐散热而产生收缩，再加上混凝土硬化过程中，由于混凝土内部拌合水的水化和蒸发，以及胶质体的胶凝等作用，促使混凝土硬化时收缩。这两种收缩，在收缩时由于受到基底或结构本身的约束，会产生很大的收缩应力（拉应力），如果产生的收缩应力超过当时的混凝土抗拉强度，就会在混凝土中产生收缩裂缝，这种收缩裂缝有时会贯穿全断面，成为结构性裂缝，带来严重的危害。
2).研究大体积混凝土裂缝控制的技术措施
设计方面：采用留永久变形缝作法或设置后浇带；合理的平面和立面设计，避免截面的突变，从而减少约束应力：合理布置分布钢筋，尽量采用小直径、密间距，变截面处加强分布筋；避免用高强混凝土，尽可能选用中低强度混凝土，采用 60 天或 90 天强度；采用滑动层来减小基础的约束。
材料方面：科学地选用材料配比，用较低的水灰比、水和水泥用量；选用中热或低热的水泥品种；掺加外加剂；掺加粉煤灰减少水泥用量；严格控制砂石骨料的含泥量。
施工方面：用保温隔热法对大体积混凝土进行养护；控制水化热温升，混凝土中心与表面的最大温差不高于 25℃；控制降温速度；用草袋和塑料薄膜进行保温和保湿；用冷却水管来降低水化热，或使用微膨胀混凝土；采用分层浇筑或跳仓浇筑方法。
1.3.2 研究的方法
本文结合大庆石化高压聚乙烯装置防爆坝承台施工实践，采取相应的裂缝控制措施，监控大体积混凝土温度，分析温度曲线，研究分析了大体积混凝土温度裂缝的产生机理，分析裂缝的主要影响因素。从设计、原材料、配合比、外加剂、施工工艺等几方面研究大体积混凝土的温度应力、开裂原因和裂缝控制措施，验证裂缝控制措施的效果。
第 2 章 大体积混凝土裂缝产生的原因分析及预测
2.1 裂缝的种类
文献[6]指出，按混凝土的裂缝宽度不同，可将混凝土裂缝分为“微观裂缝”和“宏观裂缝”两种。
2.1.1 微观裂缝 世纪 60 年代以来，通过混凝土的现代试验研究设备（如各种实体显微镜、X 光照相设备等），可以证实在尚未承受荷载的混凝土结构中存在着肉眼看不见的微观裂缝。其宽度为 0.05 m m 以下。微观裂缝主要有粘结裂缝，水泥石裂缝和骨料裂缝三种。
2.1.2 宏观裂缝
混凝土中宽度不小于 0.05 m m 的裂缝是肉眼可见裂缝，亦称宏观裂缝。宏观裂缝是微观裂缝不断扩展的结果。
宏观裂缝又可分为表面裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝三种，见图2-1
2.2 大体积混凝土裂缝产生的原因分析
大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝，是其内部矛盾发展的结果。一方面是混凝土由于内外温差产生应力和应变，另一方面是结构的外约束和混凝土各质点的约束阻止了这种应变，一旦温度应力超过混凝土能承受的极限抗拉强度，就会产生不同程度的裂缝。
2.2.1 水化热的影响
水泥在水化反应过程中会产生大量的热量。这是大体积混凝土内部温升的主要热量来源。试验证明每克普通硅酸盐水泥放出的热量可达 500J。由于大体积混凝土截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散发，所以会引起混凝土结构内部急骤升温。在水利工程中一般为 15~25℃ [7]。而建筑工程中一般为 20~30℃，甚至更高。试验表明，水泥水化热在 1~3 天内放出的热量最多，大约占总热量的 50%左右，混凝土浇筑后的 3~5 天内，混凝土内部温度最高。
建筑结构混凝土强度等级日趋提高，但有许多结构不适当的选择了过高的强度等级。习惯上认为：“强度等级越高安全度越大，就高不就低，提高混凝土强度没坏处”。
2.2.2 内外约束的影响
各种混凝土结构在变形变化中，必然受到一定的约束，从而阻碍其自由变形，阻碍变形的因素称为约束条件。约束又分为内约束和外约束。
1).外约束
一个物体的变形受到其他物体的阻碍，一个结构的变形受到另一个结构的阻碍，这种结构与结构之间，物体与物体之间的相互牵制作用称作“外约束”。由于各种建筑结构所处的具体条件不同，便在结构之间产生不同程度的约束，按约束程度的大小，外约束又分为无约束（自由体）、弹性约束和全约束（嵌固体）三种。
2).内约束
一个物体或一个构件本身各质点之间的相互约束作用，称为“内约束”。沿着一个构件截面各点可能有不同的温度和收缩变形，引起连续介质各点间的内约束应力。结构物的裂缝中，非贯穿的表面裂缝占 60%~70%。其开裂原因主要是变形变化引起的自约束应力。当各种大体积混凝土厚度大于或等于 500ｍｍ时，就可能由于水化热的不均匀降温和不均匀收缩引起的显著的自约束应力，导致表面开裂。
2.2.3 外界气温变化的影响
大体积混凝土结构在施工阶段，外界气温的变化对防止大体积混凝土开裂有着重大影响。因为外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也愈高；而如果外界温度下降，又增加混凝土的降温幅度，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，因而会造成过渡的温度应力，易使大体积混凝土出现裂缝。
混凝土的内部温度是由水化热的绝热温升、浇筑温度和结构物的散热温度等各种温度的叠加之和组成，而温度应力则是由温差所引起的温度变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土由于厚度大，不易散热。
2.2.4 混凝土的收缩变形影响
1).混凝土的收缩
大部分混凝土结构裂缝的原因是由于变形作用引起的，而变形作用包括温度、湿度及不均匀沉降等。在几种变形中，湿度变化引起的裂缝又占主要部分。混凝土重要组成部分是水泥和水，通过水泥和水的水化作用，形成胶凝材料，将松散的砂石骨料胶合成为人工石体——混凝土。
混凝土中含有大量空隙、粗孔、及毛细孔，这些空隙中存在水分，水分的活动影响到混凝土的一系列性质，特别是产生“湿度变形”的性质对裂缝控制有重要作用。混凝土中的水分有化学结合水、物理—化学结合水和物理力学结合水三种。
2).收缩的种类
①自生收缩
混凝土硬化过程中由于化学作用引起的收缩，是化学结合水与水泥的化合结果，也称为硬化收缩，这种收缩与外界湿度变化无关。
②塑性收缩
混凝土浇筑后 4~15 小时左右，水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发现象，引起失水收缩，是在初凝过程中发生的收缩，也称之为凝缩，此时骨料与胶合料之间也产生不均匀的沉缩变形，都发生在混凝土终凝之前，即塑性阶段，故称为塑性收缩。
③碳化收缩
大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形称为碳化收缩。
④干缩（失水收缩）
水泥石在干燥和水湿的环境中要产生干缩和湿涨现象，最大的收缩是发生在第一次干燥之后，收缩和膨胀变形是部分可逆的。
3)、收缩的影响因素
水泥用量越大，用水量越大，表现为水泥浆量越大，塌落度大，收缩越大，因此避免雨中浇筑混凝土，遇小雨，应采取防雨措施（特别是下料部位）并调整水灰比。
4)、混凝土的体积变形
混凝土在水泥水化过程中要产生一定的体积变形，成为“自由体积变形”。混凝土的收缩机理比较复杂，其主要原因，可能是内部空隙水蒸发变化时引起的毛细管引力。收缩在很大程度上是有可逆现象的。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以回复膨胀并几年达到原有的体积。干湿交替将引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。
第 3 章 大体积混凝土裂缝控制措施
3.1 大体积混凝土裂缝控制措施
实践经验表明，现有大体积混凝土结构的裂缝，绝大多数是由温度裂缝原因而产生的。防止产生温度裂缝是大体积混凝土研究的重要课题，我国自 20 世纪 60 年代开始进行研究，目前已积累了很多成功的经验。工程上常用的防止混凝土裂缝的措施主要有：①采用中、低热的水泥品种；②对混凝土结构进行合理的分缝分块；③在满足强度和其它性能要求的前提下，尽量降低水泥用量；④掺加适宜的外加剂；⑤控制混凝土的出机温度和浇筑温度；⑥选择适宜的集料；⑦预
埋水管、通水冷却、降低混凝土的出机温度和浇筑温度；⑧采用表面保护、保温隔热措施，降低内外温差；⑨采取防止大体积混凝土裂缝的结构措施。
3.1.1 设计措施
1).设置后浇带
在现浇整体式钢筋混凝土结构中，只在施工期间保留的临时性施工缝，称为“后浇带”。该“后浇带”根据具体条件，保留一定时间后，在进行填充封闭，后浇成连续整体的无伸缩缝结构。因为这种缝只在施工期间存在，所以是一种特殊的施工缝。但是，又因为它的目的是取消结构中的永久性变形缝，与结构的温度收缩应力和差异沉降有关，所以它又是一种设计中的伸缩缝和沉降缝，一种临时性的变形缝。它既是施工措施，又是设计手段。
2).合理配置钢筋
在常温和允许应力状态下，钢筋的性能是比较稳定的，其与混凝土的热膨胀系数相差不大。
3).设置滑动层
为了减小混凝土由于边界存在约束而产生温度应力，在与外约束的接触面上全部设置滑动层，则结构计算长度可折减约一半。
4).避免应力集中
在结构的孔洞周围，变断面转角部位，转交处等，由于温度变化和混凝土收缩，会产生应力集中而导致混凝土裂缝。为此，可在空洞四周增配斜向钢筋、钢筋网片；在变断面处避免断面突变，可作局部处理使断面逐渐过渡，同时增配一定量的抗裂钢筋，这对防止裂缝产生是有很大作用的。
5).设置缓冲层
设置缓冲层，即在高低底板交接处、底板地梁处等，用 30~50mm 厚的聚苯乙烯泡沫塑料作垂直隔离，以缓冲基础收缩时的侧向压力。
6).设置应力缓和沟
3.1.2 材料控制措施
1).水泥品种选择和用量控制
大体积混凝土结构引起裂缝的主要原因是：混凝土的导热性能较差，水泥水化热的大量积聚，使混凝土出现早期温升和后期温降现象。因此，控制水泥水化热引起的温升，即减少混凝土内外温差，对降低温度应力，防止产生温度裂缝将起到十分重要的作用。
2).掺加外加料
大体积混凝土一般体积都较大，其主要特征：结构厚、混凝土量大，水泥水化热使结构产生温升和收缩变形，因此混凝土裂缝控制是一个十分关键的技术。为了保证混凝土的整体性，密实性和耐久性不受影响，在大体积混凝土中掺入外加剂和外掺料，充分利用它们各自的优点，相互补充并采取科学的施工工艺及合理的混凝土养护措施来控制裂缝，防止渗漏，从而保证大体积混凝土的施工质量。混凝土中常用的外加料主要是外加剂和掺合料。
3).集料的选择
大体积混凝土所需的强度并不是很高的，所以组成混凝土的砂石料比高强
混凝土要高，约占混凝土总质量的 85%左右，正确选用砂石料对保证混凝土质量、节约水泥用量、降低水化热量、降低工程成本是非常重要的。集料的选用应根据就地取材的原则，首先 考虑成本较低、质量优良、满足要求的天然砂石料。3.1.3 施工措施
1).控制混凝土出机温度和浇筑温度
为了降低大体积混凝土的总温升，减少结构物的内外温差，控制混凝土出机温度和浇筑温度同样非常重要。
① 控制混凝土的出机温度
根据搅拌前混凝土原材料总的热量与搅拌后混凝土总的热量相等的原理，可用下公式计算
T0=[(CS+CWQS)WSTS+(Cg+CwQg)WgTg+CcWcTc+Cw(WwQsWc-QgWs)Tw]/(CsWs+CgWg+CwWw+CcWc)
(3-1)
式中
CS，Cg，Cc，Cw—分别为砂、石、水泥、和水的比热，J/Kg·℃；
Ws，Wg，Wc，Ww—分别为每 m3砂、石、水泥、和水的用量，Kg；
TS，Tg，Tc，Tw—分别为砂、石、水泥、和水的拌合温度，℃；
QS，Qg—分别为砂、石的含水量，%。
计算时一般取 CS= Cg= Cc=800（J/Kg·℃）；
Cw=4000（J/Kg·℃）。
由以上计算公式可以看出，在混凝土原材料中，砂石的比热比较小，但占混凝土总质量的 85%左右；水的比热较大，但它占混凝土总质量的 6%左右。因此，对混凝土出机温度影响最大的是石子的温度，砂的温度次之，水泥的温度影响最小。为了降低混凝土的出机温度，其最有效的办法就是降低砂、石的温度。如在气温较高时，为防止太阳的直接照射，可在砂石堆料场搭设简易的遮阳装置，砂石温度可降低 3~5℃。在拌合前用冷水冲洗粗集料，在储料仓中通冷风预冷，再加上冰屑拌合，可使混凝土的出机温度达到 7℃的要求。
② 控制混凝土的浇筑温度
混凝土从搅拌机出料后，经搅拌车或其它工具运输、卸料、浇筑、平仓、振捣等工序后的混凝土温度称为混凝土浇筑温度。
2).大体积混凝土配合比的控制
① 当大体积混凝土的强度等级为 C20 以上时，经设计单位同意，可利用混凝土 60天的后期强度作为混凝土强度评定、工程交工验收及混凝土配合比设计的依据。这样有利于降低大体积混凝土工程施工中因水泥水化热引起的温升，达到降低温度应力的目的，同时也节约施工及保温养护费用。
② 大体积混凝土配合比的选择，在保证基础工程设计所规定强度、耐久性等要求和满足施工工艺特性的前提下，应按照合理使用材料、减少水泥用量和降低混凝土的绝热温升的原则进行选择。
3).混凝土的浇筑与养护 ① 浇筑方案
混凝土的浇筑方法可用分层连续浇筑或推移式连续浇筑
对于工程量较大、浇筑面积也大、一次连续浇筑层厚度不大（一般不超过 3m），且浇筑能力不足时的混凝土工程，宜采用推移式连续浇筑法。
②
采取分层浇筑混凝土时，水平施工缝的处理 ③
混凝土的拌制、运输
4).大体积混凝土的冬期施工
在工业与民用建筑钢筋混凝土结构的冬期施工中，主要是防止早期混凝土被冻问题；而在大体积混凝土的冬期施工中，情况有所不同，除了防止早期混凝土被冻坏外，还存在着控制温差、防止裂缝的问题，而且防冻与防裂之间往往还存在着矛盾。在设计和施工中，必须妥善解决这个矛盾，兼顾防冻与防裂两方面的要求。这是大体积混凝土冬期施工的主要特点。
⑴ 大体积混凝土冬季施工的原则
连续 5 天日平均气温 5℃以下，即进入混凝土的冬期施工阶段。
大体积混凝土冬期施工应兼顾防冻与防裂两方面的要求，因此应遵循以下三条基本原则：
①砂、石等原材料中不能含有冻块，混凝土拌和物也应该具有一定的温度，以保证在运输和浇筑过程中不致冻结。
②混凝土在达到临界强度之前不能受冻，以免混凝土内部结构受到破坏，最终强度受到损失。
③混凝土的内外温差和最高温度均不能超过规定数值，以免发生裂缝，破坏结构的整体。
⑵ 大体积混凝土冬期施工的技术措施
为了使上述冬期施工的原则得到满足，必须采取一系列技术措施。
①混凝土出机温度与浇筑温度的选择
②基础及冷壁的预热
在浇筑混凝土以前，对基础、预埋铁件及与新混凝土接触的冷壁（老混凝土、预制混凝土模板等），应用蒸汽清除所有的冰、雪、霜冻，并使其表面温度上升。
③原材料加热
水的加热可用锅炉、电热或蒸汽，砂料加热可用封闭的蛇形管，石料加热使用蒸汽最方便。
④运输中的保温
运输中的热量损失与运输工具有关。如使用大型运输罐，热损失一般不大。⑤浇筑过程中减少热量损失
混凝土是分层浇筑的，每层厚度 200-500mm，由于厚度薄，散热面积大，浇筑过程中的热量损失是很大的。
⑥保温养护
混凝土浇筑完毕以后，应采取严格的保温养护措施，使混凝土强度得到充分发展。
3.1.4 监测措施
大体积混凝土的温控施工中，除应进行水泥水化热的测定外，在混凝土浇筑过程中还应进行混凝土浇筑温度的监测，在养护过程中应进行混凝土浇筑块体升降温、内外温差、降温速度及环境温度等监测。这些监测结果能及时反馈现场大体积混凝土浇筑块内温度变化的实际情况，以及所采用的施工技术措施的效果，为工程技术人员及时采取温控对策提供科学依据。
3.2 混凝土结构裂缝处理
尽管对大体积混凝土结构采取各种各样的防裂措施，但是工程实践证明，由于各种复杂因素的影响，在混凝土浇筑不久或在施工期间就会出现裂缝。裂缝的一般修补方法有：表面修补法、内部修补法、结构加固法。
参考文献
[1] 叶昌林，沈义.大体积混凝土施工〔M〕.北京：中国建筑工业出版社，1987.1-3.[2] 龚仕杰.混凝土工程施工新技术〔M〕.北京：中国环境科学出版社，1995.156.[3] 关柯.建筑施工手册〔M〕.中国建筑工业出版社, 1996.1.第二版,32.[4] 黄士元.混凝土早期裂缝的成因及防治〔J〕.混凝土, 2000,7: 3～5.[5] 王铁梦.工程结构裂缝控制的综合方法〔J〕.施工技术, 29(5):59.[6] 李继业 , 刘福臣.建筑施工质量问题与防治措施〔 M 〕.中国建材工业出版社,2003.26-28.[7] 朱伯芳,王同生.水工混凝土结构温度应力与温度控制〔M〕.北京: 水利电力出版社, 1976.45.[8] 王铁梦.工程结构裂缝控制〔M〕.北京: 中国建筑工业出版社,1997.136-137.[9] 安明,刘英明,娄林格.混凝土膨胀剂的研究与应用〔J〕.建筑技术开发, 2001.6.[10] 朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制〔M〕.北京: 中国电力出版社,1999.[11] 冯桂恒,等.工业建筑大体积混凝土结构施工〔J〕.建筑技术, 1988,2: 12.[12] 曹可之.大体积混凝土结构裂缝控制的综合措施〔J〕.建筑结构,2002,8: 21.[13] 沈旦申.粉煤灰混凝土〔M〕.中国铁道出版社, 1989.4-5.[14] 项霭行.冬季混凝土施工工艺学〔M〕.中国建筑工业出版社,1993.6.[15] 黄国兴, 惠荣炎.混凝土的收缩〔M〕.中国铁道出版社, 1990.31.[16] 吴照.泵送高强大体积混凝土施工的温度检测〔J〕.建筑技术, 1994,7: 9.[17] 冯浩等.混凝土外加剂工程应用手册〔M〕.中国建筑工业出版社,1999.67-68.[18] 肖祁林.基础大体积混凝土温度收缩裂缝控制〔J〕.甘肃科学学报，第 10 卷,4.[19] 邹仁华.大体积混凝土裂缝控制方法的研究〔J〕.西安科技学院学报，第 21 卷,1.[20] 普德术.大体积混凝土施工温度场及温度应力研究〔J〕.低温建筑技术,1997,1.[21] 蒋叶萍.大体积混凝土施工和质量控制〔J〕.西部探矿工程，2002,（001）.[22] 王铁梦.抗放原理及其工程应用〔J〕.广东:土木与建筑,2001,3: 3～5.[23] 王铁梦.控制混凝土工程收缩裂缝的 18 个主要因素〔D〕.2003.11: 8.[24] 王铁梦.钢筋混凝土结构的裂缝控制〔D〕.2000.5.3～6
[25] 徐荣年，徐欣磊.工程结构裂缝控制〔M〕.中国建筑工业出版社,2005.6.[26] 许红等.混凝土结构施工〔M〕.东南大学出版社,2005.8.
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