大体积混凝土裂缝问题与对策探讨摘 要裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢 筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，本文通过分析大体积混凝土裂缝产生的原因，提出了一套减少裂缝的有效措施。关键词：裂缝；措施；混泥土 第四章 大体积混凝土裂缝的处理方法4.1 表面修补法表面修补法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。4.2 裂缝修补将大体积混凝土裂缝用人工凿成 V 形槽，其宽度、深度视裂缝大小而定。当裂缝宽度大于 0.1mm 时，槽深 2cm，宽 4cm 裂缝深度 0.1mm～0.6mm 时，槽深 2.5cm，宽 4.5cm；裂缝深度 0.6mm 左右时，槽深 2.5cm，宽 5cm。V 形槽凿好后，用钢丝刷刷去石粉、松动颗粒和大体积混凝土表面的污垢，用水冲洗干净。如大体积混凝土表面有油污，则须用丙酮、甲苯、二甲苯等有机溶剂洗净，然后用高温灯泡、电热吹风或喷灯等用具烘干。裂缝槽处理完成后，先在槽内用毛刷涂刷一层环氧基液(配比可采用环氧树脂：乙二胺：二丁脂：丙酮=l00：8：l0～25：20～30)。要求涂抹均匀，厚度再1mm 左右。然后在槽内回填环氧砂浆(配比可采用环氧树脂：问苯二胺：环氧丙烷苯基醚：聚酯树脂：石英粉：黄砂=100：16：20：30：200：600)，回填时要充分振捣、抹平，最后在涂一层环氧基液。4.3 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；常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。8 4.4 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方法：加大混凝土结构的截面积，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。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。9 第五章结论虽然学术界对于混凝土裂缝的成因和计算方法有不同的理论，但对于具体的预防和改善措施意见比较统一，同时在实践中应用效果也比较好，具体施工中要靠多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施同时做好充分的施工准备、加强现场协调与组织管理，混凝土的裂缝是可以避免的。对于混凝土裂缝，应以预防为主，为此需要精心设计、施工，掌握住它的基本知识，并根据实际采取有校措施，会使施工质量得到很好的保证。以上各项技术措施并不是孤立的，而是相互联系、相互制约的，设计和施工中必须结合实际、全面考虑、合理采用，才能起到良好的效果。实践证明，在优化配合比设计，改善施工工艺，提高施工质量，做好温度监测工作及加强养护等方面采取有效技术措施，坚持严谨的施工组织管理，完全可以控制大体积混凝土温度裂缝和施工裂缝的发生。10 参考文献[1] 付华.大体积混凝土裂缝控制理论与工程应用研究.辽宁工程技术大学工程硕士学位论文，2006.[2] 朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制.北京:中国电力出版社，1999[3] 王铁梦.建筑物的裂缝控制.上海：上海科学技术出版社，1987[4] 叶琳昌，沈义.大体积混凝土施工.中国建筑工业出版社，1987[5] 高友良，贺候平，赵燕莉.大体积混凝土的裂缝形成原因及防治措施 .科技创新导报，2008（22）：74-76.[6] 王勇.大体积混凝土施工时温控技术的应用.天津建设科技，2003.[7] 李树奇.大体积混凝土防裂技术措施的应用.天津大学硕士学位论文，2004.[8] 张立.大体积混凝土裂缝控制与防止措施.西安建筑科技大学工程硕士学位论文，2004.[9] 史凤香.大体积混凝土裂缝控制研究.武汉理工大学硕士学位论文，2003.[10] 唐祥胜.大体积混凝土裂缝控制与防止措施.合肥工业大学工程硕士学位论文，2005.11 致　谢在此毕业论文完成之际，我要特别感谢我所报读的吉林大学的老师和奥鹏中心的老师，在课程论坛的耐心解答，为我毕业报告写作指明了方向，没有你们的帮助和教诲，我无法顺利完成学业。其次，我感谢我的领导、朋友和同事是他们在我的日常工作和生活中为我提供了极大的帮助，才使我有更多的业余时间用于学习。 学生：杨智杰 2013 年 9 月 11 日12 目 录引 言.................................................................................................................................1第一章 大体积混凝土的特点..........................................................................................2第二章 大体积混凝土产生裂缝的成因..........................................................................32.1 水泥水化热........................................................................................................32.2 表面水分蒸发快................................................................................................32.3 外界气温变化大................................................................................................32.4 混凝土的收缩....................................................................................................42.5 其他因素的影响................................................................................................4第三章 控制大体积混凝土裂缝的主要措施..................................................................53.1 提高混凝土结构自身抗裂强度........................................................................53.1.1 配温度筋....................................................................................................53.1.2 掺膨胀剂....................................................................................................53.2 减少混凝土自身热量释放................................................................................53.2.1 选用低热水泥............................................................................................53.2.2 合理掺加外加剂和掺合料........................................................................53.2.3 加强混凝土的早期养护............................................................................6第四章 大体积混凝土裂缝的处理方法..........................................................................74.1 表面修补法........................................................................................................74.2 裂缝修补............................................................................................................74.3 灌浆、嵌缝封堵法............................................................................................74.4 结构加固法........................................................................................................7第五章 结论......................................................................................................................9参考文献.........................................................................................................................10致　谢.............................................................................................................................11 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形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝，当混凝土受到荷载、温差等作用之后，微孔隙、气穴和微裂缝就会不断扩展和连通，最终形成肉眼可见的宏观裂缝，也就是混凝土工程中常说的裂缝。混凝土建筑和构件通常都是带缝工作的，裂缝的存在和发展通常会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、耐久性及抗渗能力影响建筑物的外观、使用寿命，严重者将会威胁到人们的生命和财产安全在我国建筑业的快速发展的今天，各类建筑对大体积混凝土的需求也越来越多，分析大体积混凝土裂缝的成因及找到解决裂缝控制的方法是非常必要的。1 第一章 大体积混凝土的特点混凝土结构以其材料廉价物美、施工方便、承载力大、可装饰强的特点，日益受到人们的欢迎，于是大体积混凝土逐渐成为构成大型设掩或构筑物主体的重要组成部分。我国规范认为，当基础边长大于 20m，厚度大于 1m，体积大于 400m 的称大体积混凝土。大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同，分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝，最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的；而深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性；表面裂缝一般危害性较小。但出现裂缝并不是绝对地影响结构安全，它都有一个最大允许值。处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度≤0.3mm；处于露天或室内高湿度环境的构件最大裂缝宽度≤0.2mm。对于地下或半地下结构，混凝土的裂缝主要影响其防水性能。大体积混凝土施工阶段所产生的温度裂缝，一方面是混凝土内部因素：由于内外温差而产生的；另一方面是混凝土的外部因素：结构的外部约束和混凝土各质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，混凝土抗压强度较大，但抗拉能力却很小，所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。大体积混凝土结构的截面尺寸较大，裂缝一般在混凝土浇注短期内形成，此时设计荷载尚未作用于结构上，因此由外荷载引起裂缝的可能性很小。但由于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层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产生的温度应力，是相当复杂的。一旦温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，混凝土就容易出现裂缝。2 第二章 大体积混凝土产生裂缝的成因2.1 水泥水化热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，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时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，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初 3—5 天。水泥水化过程中放出大量的热量。且主要集中在浇筑后的 7d 左右，一般每克水泥可以放出 500J 左右的热量，如果以水泥用量 350Kg／m3-55OKlj 来计算，每 m3 混凝土将放出 17500KJ～27500KJ 的热量，从而使混凝土内部升高。(可达 70℃左右，甚至更高)。尤其 t 于大体积混凝土来讲，这种现象更加严重。因为混凝土内部和表面的散热条件不同，因此混凝土中心温度很高，这样就会形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。2.2 表面水分蒸发快混凝土中约 20 的水分是水泥硬化所必须的，而约 80 的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。当混凝土表面的湿度不能及时、适量得到供给时，就容易产生干缩裂缝。影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺(特别是养护条件)等。2.3 外界气温变化大大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差，这对大体积混凝土是极为不利的。温度应力是由于温差引起温度变形造成的，温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达 6O 一3 65℃或者更高，并且有较长的延续时间。因此，应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也就会愈高；如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度的下降过快，会造成很大的温度应力，极其容易引发混凝士的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响．外界的湿度降低会加速混凝土的于缩，也会导致混凝土裂缝的产生。2.4 混凝土的收缩混凝土中约 20％的水分是水泥硬化所必须的，而约 80％的水分要蒸发，多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩，如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺(特别是养护条件)等。2.5 其他因素的影响建筑物基础的不均匀沉降也会产生裂缝，这种裂缝会随着基础的沉降而不断的增大，待地基下沉稳定后，将不会变化。混凝土配合比不良会造成混凝土塑性沉降裂缝。一般是在混凝土配合比中，粗骨料级配不连续、数量不够，砂率及水灰比不当所造成的裂缝水泥中的碱与活性骨料中的活性氧化硅起化学反应也会产生裂缝。4 第三章 控制大体积混凝土裂缝的主要措施3.1 提高混凝土结构自身抗裂强度3.1.1 配温度筋对于厚度大于 2m 基础底板四周的侧边，由于混凝土四周的侧边只有锚固钢筋而无水平钢筋，如果侧向模板拆除时间设置不合理，混凝土的表面因干缩或温差原因而产生竖向裂缝。为防止竖向裂缝的产生，可在基础侧边四周密配小直径抗裂温度筋，来增加结构表面的自身抗裂强度，以达到表面抗裂的目的。对于地下室的混凝土外墙，如果水平筋配置不合理，也会在外墙表面产生竖向裂缝，对结构本身的安全性和防水性能带来不利影响。经实践证明，当地下室外墙的水平筋配置在竖向筋的外侧时，且水平筋的间距<100mm 时，混凝土表面的竖向裂缝大为减少或几乎为零。3.1.2 掺膨胀剂在混凝土中掺入膨胀剂，使混凝土在硬化过程中产生体积膨胀，可以部分或全部补偿硬化过程中的冷缩和干缩，减免混凝土的开裂。现在商品膨胀剂有UEA 膨胀剂，FH 复合膨胀剂，PG 硫铝酸盐型膨胀剂等。3.2 减少混凝土自身热量释放3.2.1 选用低热水泥理论研究表明大体积混凝土产生裂缝的主要原因就是水泥水化过程中释放了大量的热量。因此在大体积混凝土施工中应尽量使用低热或者中热的矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥，并尽量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的温升，提高混凝土硬化后的体积稳定性。5 3.2.2 合理掺加外加剂和掺合料掺加具有减水、缓凝、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，推迟放热高峰出现的时间，进而减少温度裂缝。3.2.3 加强混凝土的早期养护实践证明，混凝土常见的裂缝，大多数是不同深度的表面裂缝，其主要原因是混凝土内外温度差造成的。因此说混凝土的保温对防止表面早期裂缝尤其重要。从温度应力观点出发，保温应达到下述要求：(1)防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝，内外温差一般控制在 25°以内。防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。(2)确保混凝土浇筑的连续性，防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩；另一方面也使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是相互关联的，混凝上的保温措施常常也有保湿的效果。从理论上分析，新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余，但由于蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟或防碍水泥的水化。表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响，因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。内部限制主要是内外温差过大造成的，解决的方法是加强保温养护，控制内外温差，降低温速率，保证湿度。数据适配器相连，再把数据适配器与电脑连接，使用大体积混凝土智能测温系统软件就可以适时获取混凝土浇筑以后不同深度的温差变化。为及时掌握混凝土内表温差及对混凝土在低温环境下的养护，提供准确的数据依据。混凝土养护通常采用覆盖法。覆盖法就是在混凝土浇筑完毕后，先用塑料薄膜进行6 覆盖，以保证混凝土表面水分不过分蒸发、失水过快；然后在塑料薄膜上覆盖保温材料，草袋覆盖厚度应通过理论计算，确保热量损失控制在有效范围内；然后根据电脑温测数据，通过人工方式对温降进行控制。在天气炎热的情况下浇筑，也可在混凝土中埋设循环水管，通过循环水对混凝土进行降温。一般循环水管采用 125 镀锌钢管，按 1.5m 的间距设置，在水循环过程中应控制水温，避免混凝土内部局部温降过快使混凝土过早产生内部裂缝。7