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1、山 东 英 才 学 院毕 业 论 文(设 计)论文(设计)题目: 混凝土裂缝的 分析与控制 二级学院: 建筑工程学院 学科专业: 建筑工程技术 学 号: 5 姓 名: 张闯 班 级: 2007 级试点本科四班 指导教师: 论文提交时间: 山东英才学院教务处制2008年11月15日毕业论文(设计)内容介绍论文(设计)题 目混凝土裂缝的分析与控制选题时间2010-4-22完成时间论文(设计)字数6000字关 键 词混凝土裂缝原因;预防措施补论文(设计)题目的来源、理论和实践意义: 我国国民经济的高速增长,带动了建筑业的快速、持续的发展。混凝土因其取材广泛,价格低廉,抗压强度高,可浇注成各种形状,并
2、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之一。而随着商品混凝土的诞生,由于其施工方便快捷,性能稳定,质量可靠,劳动强度低,生产效率高,同时又可减少噪音,保护环境等综合优点,更是把混凝土推向了一个顶峰。本文针对工业建筑混凝土结构裂缝进行各种问题进行分析 ,提出解决方案论文(设计)的主要内容及创新点: 混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料。由于由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题,使混凝土裂缝成了土木、水利、桥梁、隧道等工程中最常见的工程病害。轻者使内部的钢筋等材料产生腐蚀,降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性等,严重的将
3、威胁到人民的生命、财产附:论文(设计)本人签名: 张闯 2010 年 月 日 目 录中文摘要 一、 常见混凝土裂缝原因分析二、 凝土裂缝的预防措施结语. 混凝土裂缝的分析与控制摘要:我国国民经济的高速增长,带动了建筑业的快速、持续的发展。混凝土因其取材广泛,价格低廉,抗压强度高,可浇注成各种形状,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之一。而随着商品混凝土的诞生,由于其施工方便快捷,性能稳定,质量可靠,劳动强度低,生产效率高,同时又可减少噪音,保护环境等综合优点,更是把混凝土推向了一个顶峰。本文针对工业建筑混凝土结构裂缝进行各种问题进行分析,并在实际建筑
4、过程中总结经验,提出解决方案关键词:混凝土裂缝原因;预防措施补引言混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料。由于由于混凝土施工、本身变形和约束等一系列问题,使混凝土裂缝成了土木、水利、桥梁、隧道等工程中最常见的工程病害。轻者使内部的钢筋等材料产生腐蚀,降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性等,严重的将威胁到人民的生命、财产正文一、常见混凝土裂缝原因分析混凝土是一种抗拉能力极低的脆性材料,尤其工业建筑改扩建项目,在施工和使用过程中,当发生温度、湿度变化,轧机震动、地基不均匀沉降时,极容易产生裂缝。近年来,随着建筑技术、建筑材料、施工工艺的发展和试验检测手段的进步,不仅
5、重视其物理性能,同时重视其化学性能。如“AAR”碱集料反应以及化学介质的侵蚀会使混凝土结构过早产生裂缝,降低混凝土强度。 从微观上看,混凝土是由水泥、砂、石、空气、水组成的多相结合体,由于混凝土的组成材料、微观构造以及所收外界影响的不同,混凝土裂缝产生的原因也有很多种:1.1、材料质量 材料质量问题引起的裂缝较常见的原因是水泥、砂、石等质量不好。苦工程上用了这些不合格的材料就会导致“豆腐渣工程”,所以说只有材料的质量关把好了,工程质量才会在根本上得到保证。 1.2、地基变形 在钢筋混凝土结构中,造成开裂主要原因是不均匀沉降。裂缝的大小、形状、方向决定与地基变形的情况,由于地基变形的应力相对较大
6、,使的裂缝一般是贯穿性的。 1.3、施工工艺 施工工艺着重强调以下几点: (1)水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因。 (2)混 凝 土是一种人造混合材料,其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。因此混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏,都可能使裂缝产生的直接或间接原因。 (3)模板构造不当,漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过拆模等都有可能造成混凝土开裂。施工过程中,钢筋表面污染,混凝土保护层太大或太小,浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。 (4)混凝土养护,特别是早期养护质量与裂缝关系密切。早期表面干燥可使其内外温度
7、较大更容易产生裂缝。 1.4、结构受荷 结构受荷后产生裂缝的因素很多,施工中和使用都可能出现裂缝。例如早期受震、拆模过早或方法不当、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉应力值过大等均可能产生裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件,在使用荷载作用下往往出现不同程度的裂缝。普通钢筋混凝土构件在承受了30%一40%的设计荷载,就可能出现裂缝,肉眼一般不能察觉,而构件的极限破坏荷载往往都在设计荷载的1.5倍以上。所以在一般情况下钢筋混凝土构件是允许带裂缝工作的(这类裂缝有的文献称之为无害裂缝)。在钢筋混凝土设计规范中,分别不同情况规定裂缝的最大宽度为0.2一0.3nun.对
8、那些宽度超过规范规定的裂缝,以及不允许开裂的构件上出现裂缝则应认为有害,需加以认真分析,慎重处理。 1.5、设计构造 结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中;构造处理不当现浇主梁在搁次梁处如没有设附加箍筋或附加吊筋以及各种结构缝设置不当等因素均容易导致混凝土开裂。 1.6、湿度变形裂缝 普通混凝土在空气中硬结时,体积会发生收缩,由此而在构件内产生拉应力,在早期混凝土强度较低时,混凝土收缩值最大。因此,若构件早期养护不良,极易产生收缩裂缝。这类裂缝,在现浇剪力墙、水池底、壁等工程结构中最为常见。 1.7、徐变裂缝 结构构件在内应力的作用下,除瞬时弹性变形外,其变形值随时间的延长而增加的现象称
9、为徐变变形。据文献记载受弯构件由于徐变变形的作用,其长期变形值可增加23倍,因变形量加大而使拉区混凝土承受拉应力,造成裂缝的出现。预应力构件因徐变会产生较大的应力损失,降低了结构的抗裂性能。此类裂缝常见于受弯构件的拉区,其特征与承受荷载出现裂缝相同。 1.8、施工方面 由于施工原因造成裂缝出现的因素很多。如混凝土结构养护不良或养护时间不够;水灰比过大、水泥或外加剂加入量过大;搅拌时间不够、振捣不实;钢筋表面污染、保护层过小或过大;任意留置施工缝且不按规定处理;后期施工扰动前期混凝土;构件内外温差大,未采取有效措施;在不宜施工的气候条件下,勉强施工;冬季施工未采取防冻措施等。二、凝土裂缝的预防措
10、施2.1、材料选用 (1)水泥:使用水化热较低的水泥以及尽量降低单位水泥用量;水泥在水化过程中要释放出一定的热量,而大体积混凝土结构断面较厚,表面系数间混凝土释放的水泥水化热,与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关,并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热,普通混凝土内部的最高温度,多数发生在浇筑后的最初37天。 (2)掺合料和外加剂:在混凝土中掺入水泥用量0.25%的减水剂,可同时减少10%的水泥用量,从而降低水化热的产生;在混凝土中掺入粉煤灰,不仅可代替水泥用量,而且可大大改善混凝土的可泵性和工作性,从而降低水化热的产生;在混凝土中掺入膨胀剂,混凝土在硬化过程中产生体积膨胀
11、,可以部分或全部补偿硬化过程 中冷缩和干缩,减免混凝土的开裂。 (3)粗细骨料:在钢筋间距和泵车输送管的允许下,尽量选用粒径大的骨料,一般中、粗砂比使用细砂每平方米混凝土减少用水量2025Kg左右,水泥相应也减少2835Kg,从而降低混凝土的干缩,条件允许的情况下,可以采用设计毛石大体积混凝土基础。 (4)石子级配:石子级配对节约水泥及保证具有良好的和易性关系很大, 大体积混凝土宜采用连续级配。 (5)水:水源对大体积混凝土的影响主要是在搅拌温度控制上,大体积混凝土搅拌时必要时采用冰水混合搅拌,以降低混凝土入模温度。2.2、配料 (1)配合比设计:采用低水灰比、低用水量,以减少混凝土的收缩。
12、(2)禁止任意增加水用量。 (3)配制混凝土时计量应准确,要严格控制灰比和水泥用量,搅拌要均匀,离析的混凝土必须重新拌匀后,方可浇灌。 2.3、配筋 钢筋配置应严格按施工图施工,尤其重视以下各点: (1)从塑性铰区延性考虑钢筋品种、规格、数量的改变、代用,必须考虑对构件抗裂性能的影响,做到强度弱梁。 (2)钢筋位置要正确。保护层过大或过小都可能导致混凝土开裂,钢筋间距过大易引起钢筋之间的混凝土开裂。 2.4、模板工程 钢筋混凝土结构裂缝的预防,在模板工程中应注意以下各点: (1)模板构造要合理,以防止模板各杆件间的变形不同而导致混凝土裂缝。 (2)模板和支架要有足够的刚度,防止施工荷载(特别是
13、动荷载)作用下,模板变形过大造成开裂。 (3)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。2.5设计控制 (1)合理的平立面设计:采用合理的平面的立面的设计,避免截面突变,从而减小约束应力; (2)合理使用钢筋:合理布置分布钢筋,尽量采用小直径,密间距。全截面配筋率不小于0.3%,应在0.3%0.5%之间。 (3)混凝土的选定:避免采用高强混凝土,尽可能选用中、低强度的混凝土。 (4)设置滑动层:考虑到基础同时受到地基和桩基的约束,在基础的下底面设置滑动层来减小其约束,降低混凝土内部的约束应力。2.6混凝土浇筑 (1)浇筑采
14、用分层分段滚浆浇注、推进施工,底板振捣从一侧开始,成阶梯状往前推进,阶梯设置长度不得大于5000mm,分层推进浇筑厚度400500mm,分别同步加以振捣密实,先将集水坑底部浇筑到比集水坑模板下口高50100mm,然后浇筑平板,斜面由泵送混凝土自然流淌而成,坡度控制在1:5左右。详见下图。在坑底混凝土初凝之前浇筑坑侧,坑侧浇筑时四周均匀布料,避免因混凝土从一侧挤压导致集水坑模板或钢筋移位。 (2)混凝土初凝时间不小于8h(在商品混凝土供应合同中明确),在下层混凝土初凝前1h内必须将上层混凝土浇筑完毕。 (3)混凝土浇筑方向按照先施工深基础底板,后施工浅基础的原则 (4)混凝土浇注产生的泌水容易使
15、混凝土表面水泥砂浆层过厚,致使混凝土强度不均产生收缩裂缝;浇筑过程及时处理掉,施工时通过后浇带处的钢筋与模板之间的缝隙将泌水排至后浇带,泌水沿后浇带排至集水井内,用水泵抽走。 (5)基坑四周防水导墙混凝土用铁锹铲入模板内,不得直接用泵管放料。泵车送料速度须以施工操作面的需求速度随时加以调整,另一面严格控制混凝土入模温度,尽可能降低最高温升值。 (6)每台输送泵不少于2台振捣器,及时将输送到基坑的混凝土振捣密实,不得漏振、过振。 (7)混凝土浇筑标高拉线控制,用4m刮杠刮平大面,用木抹子搓抹平整,在混凝土初凝之前二次用力搓平并将表面拉毛,拉毛必须保证纹路均匀顺直。2.7施工控制 (1)混凝土的供
16、料:为使混凝土浇筑工作顺利进行,必须根据混凝土方量计算确定泵车台数及搅拌站生产能力,在浇筑前,搅拌站配备足够的原料,特别是水泥的备料,确保同一厂家,同一批次,符合同一混凝土配比的水泥,必要时准备2-3个搅拌站同时备料。 (2)混凝土的运料:为使混凝土的运输不至于影响混凝土的浇筑,车行路线必须要要提前考察,特别是在大中城市,对于堵车、限行等必须提前预控。 (3)混凝土的浇筑:大体混凝土浇筑主要有三种方式:其一,分层平行推进;其二,分层斜面推进;其三,分层交错推进方式。需要根据混凝土浇筑量、构件形式、混凝土浇筑方式等进行确认。分层浇筑可以增大散热面积,保证施工质量。 (4)混凝土的振捣:实行快插慢
17、拔、分层振捣的振捣方法。振捣上一层时插入下一层混凝土5cm以消除两层间的接缝。通过二次振捣可以使混凝土更加密实,对提高混凝土的抗拉能力很有力; (5)混凝土的收压:在混凝土初凝之前二次用力搓平并将表面拉毛,拉毛必须保证纹路均匀顺直。条件允许时最好采用滚筒碾压数遍,并用木蟹打磨压实,以闭合收缩裂缝。 (6)混凝土的养护:混凝土浇筑后,及时进行养护,以通过降低混凝土内外温度差和减慢降温速度来达到降低块体自约束应力和提高混凝土抗拉强度,以承受外约束应力时的抗裂能力。 (7)混凝土的监测:混凝土浇筑前,在混凝土内部布设传感器或设置温度测量孔,使内外温度直接显示出来,方便将内外温差控制在25以内。 (8
18、)混凝土的内部降温:在混凝土内部敷设循环冷却水管以降低混凝土内部温度。 (9)混凝土的蓄热养护:混凝土浇筑完成后,可以采用草帘被或水进行蓄热,以限制混凝土表面的温度散发过快造成温度裂缝,使内外温差控制在25以内。 (10)浇筑温度:大体积混凝土浇筑宜避开炎热的夏季,这样可有利于减小温差,进而减小温度应力;在现代建筑施工过程中,钢筋混凝土工程尤为显见,因为重视钢筋混凝土在施工过程中的各类问题,有利于建筑行业的发展,更有利于施工的安全及工程的实用性。混凝土裂缝问题一直严重困扰着混凝土的施工质量,在混凝土生产以及施工过程中有针对性地采取预防措施,尽可能采取有效的技术措施控制裂缝,使结构尽量不出现裂缝
19、,或尽量减少裂缝的数量和宽度,特别是避免有害裂缝的出现,以确保工程质量,使建筑物具备良好的耐久性和结构稳定性。结语虽然现在混凝土裂缝修补的方法越来越多,效果也越来越好,但与其事后补过还不如事前做好预防工作。通过和现场工作人员的交流,我大致总结出以下几点预防混凝土裂缝的建议;1、设计单位应该提出混凝土施工温度控制的具体要求和混凝土施工养护的基本要求,确定外加剂的品种和掺量,确保混凝土收缩与膨胀相抵消;2、混凝土配合比控制要求严格,计量要准确,坍落度抽检工作要加强,不能流于形式;3、混凝土振捣要密实,拆模后须挂草帘或麻布浇水养护保持湿润状态两天。4、施工过程中应经常观察模板的位移和混凝土浇捣的密实
20、情况,不能漏振、过振,且在第一次振捣后要进行第二次振捣。5、配置大体积混凝土宜使用低水化热水泥,如矿渣水泥,此外可掺加膨胀剂,同时要采用塑料薄膜和草袋覆盖以确保混凝土内外温差小于25。6、对于商品混凝土,则要在满足其可泵性、和易性的前提下尽量减小出机时的塌落度、降低砂率、并严格控制骨料的含泥量等。我相信只要施工人员本着一颗认真负责的心,严格按规定要求施工,严把质量关。就必定能防患于未来,尽可能地降低混凝土裂缝的出现 参考文献:1 王铁龙 工程结构裂缝控制北京 中国建筑工业出版社.2 陈晓东浅谈商品混凝土结构裂缝的控制泰州职业技术学院学报2004-2.3 商品混凝土结构裂缝产生原因及预防措施科技咨询建筑科学 2004-4.4 陈志源 土木工程材料(第2版) 武汉理工大学出版社.毕业论文(设计)成绩评议指导教师意见(包括选题的意义,资料收集或实验方法、数据处理等方面的能力,论证或实验是否合理,主要观点或结果是否正确,有何独到的见解或新的方法,基础理论、专业知识的掌握程度及写作水平等):成绩: 指导教师签名: 年 月 日评阅人意见: 评阅人签名: 年 月 日答辩小组意见: 成绩: 答辩小组负责人签名: 年 月 日学院审核意见:负责人签名:(公章)年 月 日注:成绩按优、良、中、合格、不合格五级分制计。