建筑助理工程师论文：建筑工程混凝土裂缝成因分析_建筑工程混凝土裂缝

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建筑工程混凝土裂缝成因分析

摘 要: 混凝土因其取材广泛、价格低廉、抗压强度高、可浇筑成各种形状，并且耐火性好、不易风化、养护费用低，成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料。混凝土最主要的缺点是抗拉能力差，容易开裂。大量的工程实践和理论分析表明，几乎所有的混凝土构件均是带裂缝工作的，只是有些裂缝很细，甚至肉眼看不见（＜0.05mm），一般对结构的使用无大的危害，可允许其存在；有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素的作用下，不断产生和扩展，引起混凝土碳化、保护层剥落、钢筋腐蚀，使混凝土的强度和刚度受到削弱，耐久性降低，严重时甚至发生垮塌事故，危害结构的正常使用，必须加以控制。我国现行公路、铁路、建筑、水利等部门设计规范均采用限制构件裂缝宽度的办法来保障混凝土结构的正常使用。

关键词:混凝土;裂缝;成因分析；预防措施。

近些年,随着我国经济的快速发展,无论城市设施建设还是工业与民用建筑的建设,用的混凝土也越来越多,但施工中的混凝土裂缝问题日显突出,并成为相当普遍性的问题,对建筑结构带来了安全隐患。因此本文对混凝土裂缝的成因进行分析,并在材料、施工等方面提出了相对应的裂缝控制方法。混凝土裂缝原因分析 1·1 混凝土自身的影响

主要是水泥水化热,混凝土在浇筑振捣以后,水泥水化过程中产生一定的热量,水化热聚在结构内部不易散失,引起急剧升温,在建筑工程中一般为20~30℃甚至更高。由于结构物在一个自然散热条件中,实际混凝土内部的最高温度多数发生在混凝土浇筑的最初3~5 d。随着混凝土龄期的增长,弹性模量的增高,对混凝土内部降温收缩的约束也就愈来愈大,以致产生很大的拉应力,当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种应力时,开始出现温度裂缝。

1·2 混凝土收缩变形

混凝土的收缩,也是产生裂缝的重要原因。实际所需拌和水比水泥水化所需的水要多得多。拌和水中只有约20%的水是水泥水化所必须的,其余的都要被蒸发掉。水分蒸发之后,引起混凝土收缩,当收缩受到约束时,则产生收缩应力,当收缩应力大于当时混凝上的抗拉应力时,则裂缝随之产生。

1.3荷载变形裂缝

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。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。据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%。

1·4 施工工艺因素

（1）混凝土拌制在搅拌站(楼)进行，原材料计量准确，搅拌均匀，但也偶有失控情况。

（2）多数搅拌站未设细掺合料、粉状泵送剂、粉状膨胀剂称量和料仑，采用人工或容积法，使计量与分散存在问题，影响混凝土的均匀性。

（3）当混凝土拌合物过乾、过稀，运输时间过长、停留时间过长且未进行搅拌均匀前入泵时，混凝土拌合物乾稀不匀。

（4）每个运输车中混凝土的坍落度相差过大，加入泵车内输送时，会浇筑的混凝土均匀性变坏。

（5）混凝土浇筑后振捣不足、振捣过度，特别是面积系数很大的板材，采用振捣棒密实不均匀。

（6）大体积混凝土施工，当技术措施不当或不完善时，易产生温度裂缝。

（7）违章施工、不当施工造成混凝土裂缝（8）现场养护不当造成混凝土收缩开裂。1·5 环境气候因素

混凝土结构施工期间,外界气温的变化情况对防止混凝土开裂有重大影响。外界气温越高,混凝土的浇筑温度也越

高。如果外界温度下降,会增加混凝土的降温幅度,特别是在外界温度骤降时,会增加外层混凝土与内部混凝土的温差,这时对混凝土抗裂极为不利。混凝土温度裂缝控制 2·1 材料的选用

使用低热水泥如矿渣水泥和大坝水泥等,能明显降低混凝土的绝热温升,降低混凝土的最高温度。伴随减小混凝土内表温差,起到减小温度应力的作用。从而减少产生裂缝的充分条件。水泥水化热测定按现行国家标准《水泥水化热实验方法(直接法)》测定,要求配制混凝土所用水泥7 d的水化热不大于25 kJ/kg。为降低水化绝热温升、减小体积变形,混凝土一般不宜使用水化热高水泥,应使用水化热较低的中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥:更不宜使用早强型水泥。因此,在满足混凝土设计要求的前提下,尽量采用低水化热水泥。其次是优化混凝土的配合比,以便在保证混凝土强度及流动度条件下,尽量节省水泥、降低混凝土绝热温升。按照基于绝热温升控制的绿色高性能混凝土配合比优化设计四功能准则对配合比进行优化。最后,掺用混合材料以减少用水量、节约水泥,降低混凝土的绝热温升,提高混凝土的抗裂能力。

2·2 施工阶段裂缝控制措施

(1)控制浇灌温度。要降低混凝土的最高温度和温差,比较直接的措施是降低浇筑温度,但其实施必须拥有一定的条件

才能实现,在特大型工程中可能才用得到。为了降低混凝土从搅拌机出料到卸料,泵送和浇灌振捣后的温度,减少结构的内外温差,一般按季节采取措施,如夏季施工时,则应以减少冷量损失、着手在整个长度的水平输送管道上覆盖草包并经常喷洒冷水、在浇灌混凝土时,采用一个坡度、薄层浇灌、循序推进、一次到顶等措施来缩小混凝土暴露面积以及加快浇灌速度,缩短浇灌时间。在冬季施工时,对结构厚度在1.0 m以上的混凝土可继续施工,但应保证保温浇灌、保温养护,一般可利用混凝土本身散发的水化热养护自己,并要求在混凝土没有达到允许临界强度以前防止冻害。根据试验资料证明,混凝土的早期强度达到临界强度后,在零下温度作用下不会遭到冻害,小于该“临界”强度时则会遭到冻害。

(2)合理安排施工进度。对混凝土浇筑,应遵循“同时浇捣,分层堆累,一次到顶,循序渐进”的成熟工艺。在每次浇筑中,又分几层,其层间的间隔时间应尽量缩短,必须在上层混凝土初凝之前,开始浇筑下层混凝土。层间最长的时间间隔不大于混凝土的初凝时间。当层间间隔时间超过混凝上的初凝时间。层面应按施工缝处理:①消除浇筑表面的浮浆、软弱混凝上层及松动的石子,并均匀露出粗骨料;②在上层混凝土浇筑前,应用压力水冲洗混凝土表面的污物,充分湿润,但不得有水;③对非泵送及低流动度混凝土,在浇筑上层混凝土时,应采取接浆措施。

(3)改进搅拌工艺和振捣工艺。在搅拌的混凝土时,改变以往的投料程序,采取先把水、水泥和砂拌和后,再投放石子进行搅拌的新方法。这种搅拌工艺被为“裹砂法”,也可称为二次投料法。这种搅拌工艺的主要优点是无泌水现象,混凝土上下层强度差减少,可有效地防止水分向石子与水泥砂浆面的集中,从而使硬化后的界面过渡层的结构致密、粘结加强。

2·3 混凝土养护

为了保证混凝土有适宜的硬化条件,混凝土终凝后,筏板边缘、剪力墙中间等不易被塑料薄膜完全覆盖部位,可采用浇水保湿。混凝土升温阶段如果因表面未能完全覆盖而出现局部干燥时,可浇热水(40~50℃)湿润表面,防止出现干燥裂缝。降温阶段可浇自来水养护,保温保湿养护时间为14 d。施工前还应再准备好一层养护用塑料薄膜和一层再生棉毡,以便根据环境气温变化情况对保温保湿质量作以调整。如果养护阶段混凝土表面温度过低,导致温差过大,可在混凝土表面采取加热措施,如碘钨灯照射。浇筑后的一段时间内对混凝土内部及表面温度进行跟踪监测,并根据温度的变化情况及时采取适当的保温、保湿养护措施。

随着我国经济的发展,工程规模在不断扩大,混凝土在工程中扮演越来越重要的角色。混凝土裂缝的存在虽然是不可避免的，但是通过科学、严格的管理，将裂缝控制在可靠的范围内是可以实现的。本文对混凝土裂缝的成因及控制问题

进行了探讨,在工程实践中不断发现问题,总结经验教训,确保工程质量和安全。