【正文】 .............................................. 44 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................. 45 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 引 言 隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)普遍用于工業(yè)和民用建筑中。在建筑工程施工過(guò)程中，混凝土是城市建設(shè)中廣泛使用的結(jié)構(gòu)材料，但是伴隨這類材料的生產(chǎn)研究與應(yīng)用，混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫問(wèn)題一直受到人們關(guān)注。這類裂縫是在現(xiàn)有施工技術(shù)條件下較難克服的質(zhì)量通病之一，特別是民用建筑工程結(jié)構(gòu)樓面出現(xiàn)裂縫，往往會(huì)引起業(yè)主對(duì)工程質(zhì)量提出異議，從而引發(fā)投訴、糾紛以及索賠等情況。建筑產(chǎn)品作為一種特殊商品越來(lái)越受到消費(fèi)者和社會(huì)的關(guān)注；市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，良好的質(zhì)量意識(shí)回報(bào)社會(huì)和消費(fèi)者的同時(shí)將使投資商得到豐厚的回報(bào)。因此，正確分析裂縫產(chǎn)生原因，切實(shí)加以防治十分必要，十分迫切。現(xiàn)根據(jù)多年來(lái)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，從設(shè)計(jì)配筋、商品混凝土選用及施工控制等方面，著重闡述鋼筋混凝土裂縫的原因及綜合防治措施。近年來(lái)，我們工作中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)澆鋼筋混 凝土樓板出現(xiàn)裂縫的情況較多，這已成為影響工程質(zhì)量的一大通病，同時(shí)該問(wèn)題質(zhì)量投訴案件有逐年增加趨勢(shì)。 影響結(jié)構(gòu)的防水性：具有防水要求部位混凝土產(chǎn)生裂縫，除了影響結(jié)構(gòu)安全性外，對(duì)使用者所帶來(lái)的最直接的新問(wèn)題是滲漏水的危害，尤其是在沒(méi)有做防水的部位表現(xiàn)突出。這些破壞功能發(fā)生的快慢，除了受混凝土自身材料性質(zhì)的影響外，裂縫就是一個(gè)重要的影響因素。 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因復(fù)雜，有材料、溫度變化等原因，也有設(shè)計(jì)、施工、使用等方面的因素造成。 課題的提出 混凝土結(jié)構(gòu)工程的裂縫，是一個(gè)帶著有普通性被工程界很為關(guān)注的問(wèn)題。同 時(shí)較大的結(jié)構(gòu)裂縫，也為人的觀瞻難以接受，造成恐懼心理壓力，影響建筑美觀，為裝修造成困難。從混凝土自身組成方面來(lái)考慮，畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 有以下幾個(gè)影響因素：①在混凝土拌和以后混凝土中的 水泥 和水發(fā)生反應(yīng)，水泥水化產(chǎn)物的體積小于消耗的水泥和水的體積之和，混凝土內(nèi)部形成毛細(xì)管 所形成的毛細(xì)管張力將導(dǎo)致混凝土裂縫。這是一個(gè)混凝土向外界輸出能量的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程越慢混凝土發(fā)生裂縫的幾率越小。⑤混凝土配合比的影響。如由于偷工減料造成的嚴(yán)重貧 水泥 混凝土在自身重力的作用下產(chǎn)生的開(kāi)裂、倒塌。 混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi) 部溫度不斷上升，在表面引 起拉應(yīng)力。 氣溫的降低也會(huì)在混凝土表面引起很大 的拉應(yīng)力。 許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢， 但表面濕度可能變化較 大或發(fā)生劇烈變化。在鋼筋混凝土中，拉應(yīng)力主要是由鋼 筋承擔(dān)，混凝土只是承受壓應(yīng)力。一般設(shè)計(jì) 中均要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力或者只 出現(xiàn)很小的拉應(yīng)力。有時(shí)溫度應(yīng)力可超過(guò)其它外荷載所引 起的應(yīng)力，因此 掌握溫度應(yīng)力的變化規(guī)律對(duì)于進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工極為重要。這個(gè)階段的兩個(gè)特征，一是水泥放出大量的水化熱，二是混凝上 彈性模量的急劇變化。（ 2）中期：自水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)起至混凝土冷卻到穩(wěn)定 溫度時(shí)止，這個(gè)時(shí)期中，溫度應(yīng)力主要是由于混凝土的冷卻及外界氣 溫變化所引起，這些應(yīng)力與早期形成的殘余應(yīng)力相疊加，在此期間混 凝上的彈性模量變化不大。溫度應(yīng)力主要是 外界氣溫變化所引起，這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相迭加。 本論文的研究?jī)?nèi)容 本論文研究混凝土裂縫成因分別從以下幾方面著手研究： 1. 設(shè)計(jì)原因 2. 材料原因 3. 混凝土配合比設(shè)計(jì)原因 4. 施工及現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)原因 5. 使用原因 針對(duì)混凝土裂縫成因的 分析以下幾方面采取控制措施： 1)設(shè)計(jì)方面 2)材料選擇 3)混凝土配合比設(shè)計(jì) 4)施工方面 5)管理方面 6)環(huán)境方面 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 本論文的研究方法 有關(guān)本文研究思路如圖 11所示： 圖 11 技 術(shù)研究路線 資料收集與調(diào)研方案 資料、數(shù)據(jù)整理，統(tǒng)計(jì)分析 運(yùn)用相關(guān)理論與技術(shù) 進(jìn)行分析 與相關(guān)實(shí)體工程結(jié)合，進(jìn)行分析研究 分析混凝土產(chǎn)生裂縫具體原因 針對(duì)原因提出相應(yīng)的措施 在工程中應(yīng)用并驗(yàn)證 成果總結(jié)，編制報(bào)告 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 2 混凝土裂縫的分類及成因 混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫是一個(gè)相當(dāng)普遍的現(xiàn)象，大量工程實(shí)踐以及近代科學(xué)關(guān)于混凝土強(qiáng)度的細(xì)觀研究都表明結(jié)構(gòu)物的裂縫是不可避免的，它是材料的一種特性。本章將就混凝土結(jié)構(gòu)中常見(jiàn)裂縫進(jìn)行分類，并對(duì)結(jié)構(gòu)中占主要部分的裂縫進(jìn)行成因分析。下面就工程中比較常見(jiàn)的裂縫進(jìn)行闡述。裂縫的形式和種類很多，要根本解決混凝土中裂縫問(wèn)題，還是需要從混凝土裂縫的形成原因入手?；炷潦湛s裂縫產(chǎn)生的機(jī)理是：水泥在水化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生水化熱，由于構(gòu)件內(nèi)部和表面升溫和降溫速度不同，混凝土的收縮變形受到外界的約束時(shí)，如鋼筋的約束，就會(huì)產(chǎn)生較大的收縮應(yīng)力，當(dāng)收縮應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會(huì)產(chǎn)生裂縫。 粗細(xì)集料含泥量過(guò)大，如果骨料中含泥量過(guò)多，則隨著混凝土的干燥，會(huì)產(chǎn)生不畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫，造成混凝土收縮增大；集料顆粒級(jí)配不良容易增大混凝土收縮，使混凝土產(chǎn)生裂縫。 骨料粒徑越細(xì)、針片含量越大，混凝土用灰量、用水量增多，收縮量增大。 水泥品種原因，礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥收縮大、粉煤灰及礬土水泥收縮值較小、快硬水泥收縮大。化學(xué)反應(yīng)以 后將產(chǎn)生一種膠凝物質(zhì)，而此種膠凝物質(zhì)吸收水分會(huì)發(fā)生膨脹，盡管這一過(guò)程比較緩慢，但最終將造成混凝土樓板的裂縫。混凝土強(qiáng)度值對(duì)水灰比的變化十分敏感，基本上是由于水泥膠凝材料等計(jì)量變動(dòng)影響的疊加。水泥等級(jí)越高、細(xì)度越細(xì)、早強(qiáng)越高對(duì)混凝土開(kāi)裂影響很大。 混凝土是一種人造混合材料，其質(zhì)量好壞的一個(gè)重要標(biāo)志是 成型后混凝土的均勻性和密實(shí)程度。目前大型和高層建筑施工中，利用跨度較大的施工現(xiàn)澆樓板通過(guò)豎向支撐變?yōu)槎炭缡芰顟B(tài)，達(dá)到早拆模板的支撐體系，以便提高模板利用率的目的。 水分蒸發(fā)、水泥結(jié)石和混凝土干縮通常是導(dǎo)致混凝土裂縫的重要原因。施工過(guò)程 中，鋼筋表面污染，混凝土保護(hù)層太小或太大，澆灌中碰撞鋼筋使其移位等都可能引起裂縫。早期表面干燥或早期內(nèi)外溫差較大更容易產(chǎn)生裂縫。 避免在極端天氣條件下施工，可以減少砼結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂情況。模板及其支架應(yīng)具有足夠的承載能力、剛度和穩(wěn)定性，能可靠地承受澆筑混凝土的自重、側(cè)壓力、施工過(guò)程中產(chǎn)生的荷載，以及上層機(jī)構(gòu)施工時(shí)產(chǎn)生的荷載。 安裝模板時(shí)，為確保保護(hù)層厚度，應(yīng)準(zhǔn)確配置混凝土墊塊和鋼筋定位器等。上下層模板的支撐立柱應(yīng)對(duì)準(zhǔn)。拆除模板時(shí)，不應(yīng)對(duì)樓層形成沖擊荷載。模板及其支架拆除時(shí)混凝土結(jié)構(gòu)可能尚未形成設(shè)計(jì)要求的受力體系，必要時(shí)應(yīng)加設(shè)臨時(shí)支撐。 表 21 底模拆除時(shí)的混凝土強(qiáng)度要求 構(gòu)件類型 構(gòu)件跨度 /m 達(dá)到設(shè)計(jì)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的百分率 /% 板 ≤ 2 ＞ 2，≤ 8 ＞ 8 ≥ 50 ≥ 75 ≥ 100 梁、拱、殼 ≤ 8 ＞ 8 ≥ 75 ≥ 100 懸臂構(gòu)件 — ≥ 100 7)后澆帶模板的支架及拆除易被忽視，由此常造成結(jié)構(gòu)缺陷，應(yīng)予以特別注意，須嚴(yán)格按施工技術(shù)方案執(zhí)行。 設(shè)計(jì)中的 ?抗 ?與 ?放 ? 在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)處理好構(gòu)件中 ?抗 ?與 ?放 ?的關(guān)系。 設(shè)計(jì)人員應(yīng)靈活地運(yùn)用 ?抗一放 ?結(jié)合、或以 ?抗 ?為主、或以 ?放 ?為主的設(shè)計(jì)原則。 盡量避免結(jié)構(gòu)斷面突變帶來(lái)應(yīng) 力集中 如因結(jié)構(gòu)或造型方面原因等而不得以時(shí)，應(yīng)充分考慮采用加強(qiáng)措施。要解決由于收縮而產(chǎn)生的裂縫，可在混凝土中摻用膨脹劑來(lái)補(bǔ)償混凝土的收縮，實(shí)踐證明，效果是很好的。 (5) 與周梁、柱、墻等構(gòu)件整澆且受約束較強(qiáng)的樓板； (6) 樓板中有預(yù)埋管線時(shí)，洞的四角處； (7) 樓板開(kāi)距形洞時(shí)，洞的四角處； (8) 設(shè)有后澆帶的樓板，沿后澆帶兩側(cè)部位。 3. 剪力墻結(jié)構(gòu)房屋中在以往部位易出現(xiàn)裂縫 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 (1) 端山墻； (2) 開(kāi)間內(nèi)縱墻； (3) 頂層和底層墻體； (4) 長(zhǎng)度 較大（＞ 10m）的墻。 對(duì)以上易出現(xiàn)裂縫的部位，目前在設(shè)計(jì)中通常采用了 “放 ”、 “抗 ”或 “抗放結(jié)合 ”的控制裂縫措施，工程經(jīng)驗(yàn)表明在于材料、施工等部位密切配合的情況下，可取得較好的效果。 建筑平面，收縮裂縫往往出現(xiàn)在收縮應(yīng)力集中的薄弱截面上，如結(jié)構(gòu)的凹凸處和角部。 樓板配筋，樓板配筋間距偏大，特別是板面抵抗負(fù)彎矩的鋼筋未通長(zhǎng)設(shè)置，致使在靠近樓板邊緣處沿負(fù)彎矩筋端部出現(xiàn)裂縫。 樓板厚度，樓板厚度不足也是引起裂縫的原因之一。 樓板中暗埋 PVC 管。論文格式，位置特征。配合比不當(dāng)指水泥用量過(guò)大，水灰比大，含砂率不適當(dāng)，骨料種類不佳，選用外加劑不當(dāng)?shù)?，這幾個(gè)因素是互相關(guān)聯(lián)的。水泥用量每增加 10%，混凝土收縮增加 5%； 水泥用量不變時(shí)，用水量每增加 10%，混凝土強(qiáng)度降低 20%，混凝土與鋼筋的粘結(jié)力降低 10%。 2. 干縮率 混凝土 90d 的干縮率易小于 % 3. 坍落度 在滿足施工要求的條件下，盡量采用較小的混凝土坍落度；基礎(chǔ)、梁、樓板、屋面用的混凝土坍落度易小于 120mm，柱、墻用的混凝土坍落度宜小于 150mm；混凝土采用泵送時(shí)，高層建筑用的混凝 土坍落度根據(jù)泵送高度宜控制在 180mm 左右，多層及高層建筑底部的混凝土坍落度宜控制在 150mm。 6. 水膠比 應(yīng)采用適當(dāng)較小的水膠比 ， 混凝土水膠比不宜大于 。 8. 宜采用引氣劑或引氣減水劑。 材料選擇 水泥 由于溫差主要是由水化熱產(chǎn)生的，所以為了減小溫差就要盡量降低水化熱，為了降低水化熱，要盡量采取早期水化熱低的水泥，由于水泥的水化熱是礦物成分與細(xì)度的函數(shù)，要降低水泥的水化熱，主要是選擇適宜的礦物組成和調(diào)整水泥的細(xì)度模數(shù) 。另外，在不影響水泥活性的情況下，要盡量使水泥的細(xì)度適當(dāng)減小，因?yàn)樗嗟募?xì)度會(huì)影響水化熱的放熱速率，試驗(yàn)表明比表 面積每增加 100cm2/g， 1d 的水化熱增加 17J/g～ 21 J/g， 7d 和 20d 均增加 4 J/g～ 12 J/g。 值得一提的是：由于粉煤灰的比重較水泥小，混凝土振搗時(shí)比重小的粉煤灰容易浮在混凝土的表面，使上部混凝土中的摻合料較多，強(qiáng)度較低，表面容易產(chǎn)生塑性收縮裂縫。 （ 1）粗骨 盡量擴(kuò)大粗骨料的粒徑，因?yàn)榇止橇狭皆酱?，?jí)配越好，孔隙率越小，總表面積越小，每立方米的用水泥砂漿量和水泥用量就越小，水化熱就隨之降低，對(duì)防止裂縫的產(chǎn)生有利。 加入外加劑后能減小混凝土收縮開(kāi)裂的機(jī)會(huì)，外加劑對(duì)混凝土收縮開(kāi)裂性能有以下影響： （ 1）減水劑對(duì)混凝土開(kāi)裂的影響 減水劑的主要作用改善混凝土的和易性， 降低水灰比，提高混凝土強(qiáng)度或在保持混凝土一定強(qiáng)度時(shí)減少水泥用量，而水灰比的降低，水泥用量的減少對(duì)防止開(kāi)裂是十分有利的。 （ 3）引氣劑對(duì)混凝土開(kāi)裂的影響 引氣劑在混凝土的應(yīng)用對(duì)改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在這里值得注意的是： 外加劑不能摻量過(guò)大，否則會(huì) 產(chǎn)生負(fù)面影響，在 GB8076～ 1977 中規(guī)定，摻有外加劑的混凝土， 28d 的收畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 縮比不得大于 135%，即摻有外加劑的混凝土收縮比基準(zhǔn)混凝土的收縮不得大于 35%。裂縫的大小、形狀、方向決定于地基變形的情況，由于地基變形造成的應(yīng)力相對(duì)較大，使得裂縫一般是貫穿性的。在工程中，這類裂縫較多見(jiàn)，譬如現(xiàn)澆屋面板上的裂縫，大體積砼的裂縫等。收縮裂縫較普遍，常見(jiàn)于現(xiàn)澆墻板式結(jié)構(gòu)、現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)等，通常是因?yàn)轲B(yǎng)護(hù)不良造成。因此對(duì)于超長(zhǎng)的建筑物或構(gòu)筑物，通常是摻加微膨脹劑等，這樣可基本解決砼的早期干縮問(wèn)題。如：拆模過(guò)早或方 法不當(dāng)、構(gòu)件堆放、運(yùn)輸、吊裝時(shí)的墊塊或吊點(diǎn)位置不當(dāng)、施工超載張拉預(yù)應(yīng)力值過(guò)大等等均可能產(chǎn)生裂縫。普通鋼筋混凝土構(gòu)件在承受了 30％～ 40％的設(shè)計(jì)荷載時(shí)，就可能出現(xiàn)裂縫，肉眼一般不能察覺(jué)，而構(gòu)件的極限破壞荷載往往在設(shè)計(jì)荷載的 倍以上。在鋼筋混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范中，分別不同情況規(guī)定裂縫的最大寬度為～ ，對(duì)那些寬度超過(guò)規(guī)范規(guī)定的裂縫，以及 不允許開(kāi)裂的構(gòu)件上出現(xiàn)裂縫，則應(yīng)認(rèn)為有害，需加以認(rèn)真分析，慎重處理。據(jù)文獻(xiàn)記載受彎構(gòu)件截面砼受壓徐變，可以使構(gòu)件變形增大 2～ 3 倍，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)因徐變會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力損失，降低了結(jié)構(gòu)的抗裂性能。 7)意外事件，火災(zāi)、輕度地震等引起構(gòu)筑物的裂縫。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 結(jié)構(gòu)性裂縫是由荷載引起的，其裂縫與荷載相對(duì)應(yīng)，是承載力不足的結(jié)果，其裂縫形式多種多樣，主要 形式有： （ 1）設(shè)計(jì)原因引起的裂縫 鋼筋錨固長(zhǎng)度不滿足要求產(chǎn)生的裂縫。 計(jì) 算理論選擇錯(cuò)誤，結(jié)構(gòu)構(gòu)造不當(dāng)引起的裂縫。 平板結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)構(gòu)造不當(dāng)導(dǎo)致板面開(kāi)裂。結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的裂縫。 預(yù)制構(gòu)件連接部分的裂縫。 設(shè)計(jì)中對(duì)構(gòu)件施加 預(yù)應(yīng)力不當(dāng)