大体积混凝土裂缝产生的原因分析和预防措施.doc

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1、大连理工大学网络高等教育毕业论文（设计）模板 网络高等教育本 科 生 毕 业 论 文（设 计）题 目：大体积混凝土裂缝产生的原因分析和预防措施 学习中心： 福建武平奥鹏学习中心 层 次： 专科起点本科 专 业： 土木工程 年 级： 2014年 春 季 学 号： 201202146129 学 生： 李启金 指导教师： 赵丽妍 完成日期： 2014年 2 月27 日XIII大连理工大学网络高等教育毕业论文（设计）模板内容摘要摘要： 大体积混凝土在施工过程中普遍会遇到裂缝控制问题，笔者通过多年的现场实践，并查阅有关混凝土方面的资料，对混凝土裂缝产生的原因、类型、裂缝的温度控制和预防措施进行等进行阐述

2、。关键词： 大体积混凝土 裂缝 预防 控制 处理 引言建筑工程中，大体积混凝土是指混凝土结构物中实体最小尺寸1m部位所用的混凝土，其主要的特点为结构截面大、混凝土用量多，内部热量不易散发。目前我国在大体积混凝土裂缝控制方面的研究日趋成熟，其中以王铁梦教授和吴伟中院士的温度应力控制理论和变形控制理论为先导，此理论主要内容为：混凝土一般在浇筑后的二至三天内，其间混凝土弹性模量低、基本处于塑性与弹塑性状态，约束应力很低，当水化热温升至峰值后，水化热能耗尽，继续散热引起温度下降，随着时间逐渐衰减，延续十余天至三十余天。混凝土降温阶段，弹性模量迅速增加，约束拉应力也随时间增加，在某时刻如超过混凝土抗拉强

3、度便出现贯穿性裂缝。为了准确了解大体积混凝土内部由于水化热引起的温度升降规律，掌握基础混凝土中心与表面、表面与大气温度间的温度变化情况，以便采取必要的措施，需对混凝土进行温度监测，从而提高大体积混凝土的工程质量。该工程属于核电站核岛厂房，结构都涉及核安全，必须防止大体积混凝土出现有害裂缝，为控制混凝土的裂缝，根据温度应力控制理论和变形控制理论，需要对浇筑的混凝土进行测温监控，通过对混凝土内外温度变化情况及时采取有效方法控制混凝土内外温差，防止混凝土出现有害裂缝。目 录内容摘要1引言1 论文正文31.1 裂缝形成原因21.2 有害、无害裂缝判别标准41.3 有害裂缝处理方法61.4 有害裂缝处理

4、案例9裂缝处理质量保证措施13参考文献13大体积混凝土裂缝产生的原因分析和预防措施一、裂缝形成原因大体积混凝土结构中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同，温度外低内高，形成了温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。贯通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度，混凝土逐渐降温，这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形，受到地基和其他结构边界条件的约束时

5、引起的拉应力，超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。这两种裂缝不同程度上，都属有害裂缝。高强度的混凝土早期收缩较大，这是由于高强混凝土中以30%60%矿物细掺合料替代水泥，高效减水剂掺量为胶凝材料总量的1%2%，水胶比为0.250.40，改善了混凝土的微观结构，给高强混凝土带来许多优良特性，但其负面效应最突出的是混凝土收缩裂缝几率增多。高强混凝土的收缩，主要是干燥收缩、温度收缩、塑性收缩、化学收缩和自收缩。混凝土初现裂纹的时间可以作为判断裂纹原因的参考：塑性收缩裂纹大约在浇筑后几小时到十几小时出现；温度收缩裂纹大约在浇筑后2到10d出现；自收缩主要发生在混凝土凝结硬化后的几天到几

6、十天；干燥收缩裂纹出现在接近1年龄期内。干燥收缩：当混凝土在不饱和空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水时，就会产生干缩，高性能混凝土的孔隙率比普通混凝土低，故干缩率也低。塑性收缩：塑性收缩发生在混凝土硬化前的塑性阶段。高强混凝土的水胶比低，自由水分少，矿物细掺合料对水有更高的敏感性，高强混凝土基本不泌水，表面失水更快，所以高强混凝土塑性收缩比普通混凝土更容易产生。自收缩：密闭的混凝土内部相对湿度随水泥水化的进展而降低，称为自干燥。自干燥造成毛细孔中的水分不饱和而产生负压，因而引起混凝土的自收缩。高强混凝土由于水胶比低，早期强度较快的发展，会使自由水消耗快，致使孔体系中相对湿度低于80%，而高强

7、混凝土结构较密实，外界水很难渗入补充，导致混凝土产生自收缩。高强混凝土的总收缩中，干缩和自收缩几乎相等，水胶比越低，自收缩所占比例越大。与普通混凝土完全不同，普通混凝土以干缩为主，而高强混凝土以自收缩为主。温度收缩：对于强度要求较高的混凝土，水泥用量相对较多，水化热大，温升速率也较大，一般可达3540，加上初始温度可使最高温度超过7080。一般混凝土的热膨胀系数为1010-6/，当温度下降2025时造成的冷缩量为22.510-4，而混凝土的极限拉伸值只有11.510-4，因而冷缩常引起混凝土开裂。化学收缩：水泥水化后，固相体积增加，但水泥-水体系的绝对体积则减小，形成许多毛细孔缝，高强混凝土水

8、胶比小，外掺矿物细掺合料，水化程度受到制约，故高强混凝土的化学收缩量小于普通混凝土。当混凝土发生收缩并受到外部或内部约束时，就会产生拉应力，并有可能引起开裂。对于高强混凝土虽然有较高的抗拉强度，可是弹性模量也高，在相同收缩变形下，会引起较高的拉应力，而由于高强混凝土的徐变能力低，应力松弛量较小，所以抗裂性能差。二、有害、无害裂缝判别标准原则上与核安全有关的钢筋混凝土不允许出现裂缝，尤其是反应堆厂房底板、安全壳筒身及穹顶、汽轮机厂房蜗壳泵等重要部位严禁产生裂缝，其他部位应尽可能控制裂缝的产生。但是由于各种原因不可避免的产生各种裂缝，为了明确当混凝土出现裂缝时如何判别其是否有害、无害？为此，福清核

9、电各单位（业主、监理、工程公司、施工单位）经过认真研讨，确定了混凝土裂缝判别标准：1、 无害裂缝：f0.3mm 深度h0.5Hf0.2mm 贯穿（自愈性）1.0mmf0.3mm L0.1B2、有害裂缝（满足下列条件之一）：f0.3mm 纵深裂缝、 h0.5H；f0.2mm 贯穿全截面；裂缝影响使用功能（有渗透、透气、透射线等要求，且满足其中之一即可）；f0.3mm 非贯穿，可能引起钢筋锈蚀裂缝；降低结构承载力的裂缝。3、 各符号的含义：f裂缝宽度 L裂缝长度h裂缝深度 H裂缝深度B沿裂缝长方向的结构宽度，如浇筑后的沉缩（塑性裂缝）三、无害裂缝处理方法1、二次压面法 对于新浇混凝土收缩裂缝，该裂

10、缝多在新浇筑并暴露于空气中的结构构件表面出现，有塑态收缩、沉降收缩、干燥收缩、碳化收缩、凝结收缩等收缩裂缝，这种裂缝不深也不宽，处理方法如下：（1） 如混凝土仍有塑性，可采取压抹一遍的方法，并加强养护。（2） 如混凝土已硬化，可向裂缝内渗入水泥浆，然后用铁抹子抹平压实。2、表面涂抹砂浆法 处理时将裂缝附近的混凝土表面凿毛或沿裂缝凿成深1520mm宽100200mm凹槽，扫净并洒水湿润。先刷水泥净浆（业主批准适用的界面剂）一度，然后用1：12水泥砂浆分23层，涂抹总厚1020mm压光。有渗漏水时，应用水泥净浆（厚2mm）和1：2.5水泥砂浆（厚4-5mm,可惨入13%于水泥重量的氯化铁防水剂）交

11、替抹压4-5层，涂抹后3-4小时进行覆盖并洒水养护。3、表面涂抹环氧胶泥（或粘贴环氧玻璃布）法 涂抹前，将裂缝附近表面清洗干净（油污应用丙酮或二甲苯擦洗净）、干燥。较宽裂缝用环氧胶泥填塞，并将胶泥均匀地涂刮压裂缝表面，宽80-100mm。基层干燥有困难时可以用环氧煤焦油胶泥。需要粘贴环氧玻璃布时，先将玻璃布脱钠、干燥，视具体情况可作成一布二油（或二布三油，第二层布的周围应比下一层宽1015mm）。4、表面凿槽嵌补法： 当裂缝稀少，但深度较深时，沿混凝土裂缝凿一条V型或U型槽，槽内表面应修理平整，清洗干净，并保持槽内干燥。槽内嵌入刚性材料如水泥砂浆、环氧胶泥，或填灌柔性材料如聚氯乙烯胶泥、沥青油

12、膏等密封。密封材料嵌入前，先涂刷与嵌填材料混凝土性质的稀释涂料（表面可作砂浆保护层或不作保护层），具体做法。 一般裂缝处理 （b）渗水裂缝处理 （c）活动裂缝处理 (d)活动裂缝扩展后的情况 1裂缝; 2水泥砂浆或环氧胶泥; 3聚氧乙烯; 41:2.5水泥砂浆或刚性防水五层做法;5密封材料；6隔离缓冲区；B槽宽；裂缝活动距离注：对于施工缝表面的裂缝，处理时可在与其连接的施工段混凝土浇筑前，按表面凿槽嵌补法的要求在裂缝位置处凿V型或U型槽，该槽内不再填充其他填充物，由该连接施工段浇筑的结构混凝土填充，以保证施工缝处混凝土。5、表面贴条法 对于裂缝移动范围不限于一个平面并有防水要求不便凿槽修补的活

13、裂缝，可将一条具有柔性的聚丁橡胶密封条置于裂缝上面，用聚丁橡胶粘结剂将周边粘结于混凝土上（见图2），使密封条中部能随裂缝活动而自由活动，长的裂缝可分段为粘结，分段为密封条的连接采用聚丁橡胶粘贴搭接，搭接处上下压搓应切成斜面搭接，长度100mm。图2 柔性密封带表面粘贴1 裂缝 2油毡或塑料隔离层；3聚丁橡胶密封条；4粘结剂四、有害裂缝处理方法1、水泥灌浆法钻孔：采用风钻钻孔，孔距1-1.5m除浅孔采用骑缝孔外一般占孔轴线与裂缝呈3045斜角（见图3）,孔深应穿过裂缝面0.5m以上，当钻孔有两排或两排以上时，宜交叉或呈梅花形布置。图3 钻孔示意图1裂缝；2骑缝孔；3斜孔冲洗：钻孔完毕后，应用水冲

14、洗，按竖向排列自上而下逐孔进行。密封：缝面冲洗净后，在裂缝表面用1：12水泥砂浆或环氧胶泥涂抹。埋管：一般用19-38的钢管作灌浆管（钢管上端加工丝扣），安装前在钢管外壁用生胶带缠紧，然后旋入孔中，孔中管壁周围的空隙用水泥砂浆或硫磺砂浆封堵，以防冒浆或灌浆管冲孔中脱出。试压：用0.1-0.2MPa压力水作渗水试验，采取灌浆孔压水，排水孔排水的方法检查裂缝和管路畅通情况，然后关闭排气孔检查止浆堵漏效果，并湿润缝面，以利粘结。灌浆：合格的经设计批准使用的填缝用注射性水泥，水泥净将水灰比为0.4，灌浆压力0.30.5MPa。在整条裂缝处理完毕后，孔内应充满净浆，并填入净砂用棒捣实。2、化学灌浆法钻孔

15、：采用风钻钻孔，孔距1-1.5m除浅孔采用骑缝孔外一般占孔轴线与裂缝呈3045斜角（见图3）,孔深应穿过裂缝面0.5m以上，当钻孔有两排或两排以上时，宜交叉或呈梅花形布置；密封：缝面冲洗净后，在裂缝表面用1：12水泥砂浆或环氧胶泥涂抹。埋管：一般用19-38的钢管作灌浆管（钢管上端加工丝扣），安装前在钢管外壁用生胶带缠紧，然后旋入孔中，孔中管壁周围的空隙用水泥砂浆或硫磺砂浆封堵，以防冒浆或灌浆管冲孔中脱出。试压：用0.2-0.3MPa压缩空气进行压力实验；灌浆：采用环氧树脂浆液进行灌浆。环氧树脂浆液配比：材料名称重量配合比备注环氧树脂（g）煤焦油（g）邻苯二甲酸二丁脂（ml）二甲苯（ml）乙二

16、胺（ml）粉料（g）环氧浆夜1001040-508-12注浆用环氧腻子1001010-1250-100固定喷浆嘴、封闭裂缝用环氧胶泥1001030-408-1225-45涂面和粘贴玻璃布用环氧煤焦油胶泥100/(100)100/(50)5/550/2512/(12)100/(100)潮湿基层涂面和粘贴玻璃布用注：1.二甲苯、乙二胺、粉料的掺量，可视气温和施工操作具体情况适当调整。 2.环氧煤焦油胶泥配合比，分子用于底层，分母用于面层。图4 灌浆工艺流程及设备1混凝土结构；2裂缝；3环氧封闭带；4灌浆嘴；5活接头；6木塞；7高压塑料透明胶管；8阀门；9压浆罐；10压力表；11进料口；12高压胶管

17、；13空压机和手压泵；14调压阀五、有害裂缝处理案例1RC筒体G段混凝土裂缝处理措施1、裂缝处理施工流程：裂缝清理选取灌浆嘴埋设点涂刷封缝胶及埋设灌浆嘴封缝检验配置灌浆胶液压力灌浆拆除灌浆嘴及砼表面清理灌浆效果检验1.1、裂缝清理裂缝缝口及缝边表面应清平，剔除松散杂物。将附在混凝土表面上的灰浆、尘土清除，在宽约6cm的范围内，将粘贴压浆嘴处的裂缝内的异物清干净，然后用压缩空气吹净，若有油污等要用丙酮或酒精清洗；若砼表面处于潮湿状态时，必须要等到其干燥后才能施工。 1.2、选取灌浆嘴埋设点在裂缝的交错处、裂缝较宽处及裂缝端部必须设置注浆嘴，注浆嘴的间距根据裂缝大小、走向及结构形式而定，一般缝宽0

18、.1-0.5mm时注浆嘴间距为20-50cm，在一条裂缝上必须设置有进浆口、排气口或出浆口。注浆嘴底盘粘贴面要用砂布打磨，并用丙酮擦洗干净；粘贴时注浆嘴底盘周围均匀地抹上12mm裂缝封闭胶胶泥，并与孔眼对准贴于裂缝上，注意粘贴牢固，且不得堵嘴堵缝。按照灌浆嘴埋设原则在裂缝处做好埋设标识。1.3、涂刷封缝胶及埋设灌浆嘴封缝质量的好坏直接影响灌浆效果与质量，应特别予以重视。裂缝封闭胶采用JN-F封口胶系列A、B两组分腻子状专用裂缝封闭胶粘剂，在配胶重量比为A:B=100:25-50(即A:B=2-4:1)的宽范围内，在施工前先进行试配确认。但为保证工程质量，仍应进行称量，一般情况下推荐配胶比例为A

19、:B=100:30，25时的可操作时间约为50-60分钟。随着B剂用量的增加，可操作时间相应缩短。每次配胶量不宜过大，以在可操作时间内用完为准。（特殊说明在3040情况下的配胶比例及可操作时间。可操作时间约30-40分钟。）按确定配胶比例称取JN-F封口胶于洁净干燥容器中，用油灰刀搅拌至色泽完全均匀一致。将调好的封闭胶沿着裂缝涂刮均匀，封闭宽度为5cm，长度比实际裂缝两端各长10cm。在裂缝封闭胶涂刷过程中同时进行灌浆嘴的埋设按照事先预定的埋设位置逐一埋设灌浆嘴。灌浆嘴周围应先用丙酮洗净，灌浆嘴底盘周围均匀地抹上12mm厚裂缝封闭胶泥，并与孔眼对准贴于裂缝上，注意粘贴牢固，且不得堵嘴堵缝。1.

20、4、封缝检验待裂缝封闭胶固化后，向注浆嘴里吹进一定的烟气，检查封缝的效果。如果有泄露情况出现，必须再补刮裂缝封闭胶，保证裂缝封闭密实。1.5、配置灌浆胶液配制sikadur52胶液前应将A、B两组分充分摇匀，根据估计的灌胶量按推荐配胶比准确称量两组分并混合均匀。从胶液混合开始，注胶操作应在胶液适用期内完成(25时约为90分钟)。（特殊说明在3040情况下的时间.） (1公斤胶液在3040情况下的时间约为3545分钟)。1.6、压力灌浆注胶操作应使用专用的注胶器具。注胶前，应用压缩空气将孔缝吹净，达到无水干燥状态。根据裂缝区域大小，可采用单孔灌浆或分区群孔灌浆。在一条裂缝上的灌浆可由低到高，由下

21、而上，由一端到另一端。压力灌浆设备的压力要0.6Mpa，压浆过程中，始终观察浆液是否流动及流速大小，终压时压力要达到0.20.6Mpa，并持压2-3分钟。在保证灌浆顺畅的情况下，采用较低的灌浆压力和较长的灌浆时间，可获得更好的灌浆效果。当最后一个出浆口出胶且出胶速率保持稳定后，再保持压注3分钟左右即可停止灌浆。拆除管路，并注意防止流胶。1.7、灌浆固化Sikadur52应在5以上的环境中固化，固化时间视环境温度而定。一般情况(25)下固化12天即可。胶液固化后，即拆除注浆嘴，敲掉环氧胶泥，并用角磨机打磨，最后进行外观处理，要求基本与原护壁砼颜色一致。2、每条裂缝处理实施性施工措施：2.1、裂缝

22、具体描述：序号裂缝深度（mm）裂缝宽度（mm）裂缝长度（mm）裂缝顶部距H层底长度（mm）裂缝底部距F层顶长度（mm）备注12340.2767637892624140.2391714719633860.2556036333742070.2637335753051630.12550320111062120.15613150121771750.1361862573781420.1488644365291670.2143647272102480.251515301162114030.13786692502121630.1469226810182.2、实施性施工：1号、2号、3号、4号、9号、10号裂

23、缝处理步骤:第一步先清理裂缝的基层（缝口及缝边表面）在裂缝两侧，用小锤、手铲、钢丝刷把砼表面整平，然后用丙酮擦洗，清洗时应注意不要将裂缝堵塞，最后用压缩空气吹净裂缝内的异物。第二步设置注浆嘴前注浆嘴底盘粘贴面要用砂布打磨，并用丙酮擦洗干净；距裂缝下部底端10处设置第一个灌浆嘴，并在裂缝上标出注浆点的位置，然后依次按间距3035设置灌浆嘴。灌浆嘴的中心要对准裂缝的中心位置,以便灌封胶容易进入裂缝内部通道。第三步裂缝封闭先采用sikadur52胶液（按胶液重量比为A:B=1:0.5）沿裂缝方向涂刷一层灌封胶，然后再用JN-F封口胶进行封闭（配胶重量比为A:B=100:40），用油灰刀搅拌至色泽完全

24、均匀一致。将调好的封闭胶沿着裂缝涂刮均匀，封闭宽度为5cm，长度比实际裂缝两端各长10cm。第四步检验封缝，裂缝封闭1天后，裂缝封闭胶已固化，检查封缝的效果。如果有粘结不牢固现象，必须再补刮裂缝封闭胶，保证裂缝封闭密实。第五步经封缝检验合格后，即可配制胶液，准备灌胶。具体操作步骤如下：将A胶和B胶按10050的比例混合均匀，一次混合的胶数量相当于1h的用量为宜。用注射器取混合均匀的灌缝胶，抽取完毕后，将注射器的制动条卡住活塞的卡口，防止活塞活动，以免将灌缝胶挤出。将灌缝胶的注射器安装在灌胶嘴上。所有注射器安装完毕后，将注射器的活塞按顺时针方向旋转，直到制动条卡口中脱开，注射器在弹簧的压力下开始

25、自动匀速地注射工作。当注射器中灌缝胶已经注射完毕，立即取下空注射器，重新换上另一个装有灌缝胶的注射器，继续工作。为了确保所有裂缝完全灌满，所有空注都要重新抽取灌缝胶，继续注射。在注射器静止2h3h后，拆下注射器。静止24h后拆灌胶嘴。第六步胶液固化后，即拆除注浆嘴，敲掉环氧胶泥，并用角磨机打磨平整，最后进行外观处理，要求基本与原护壁砼颜色一致。5号、6号、7号、8号、11号、12号裂缝除灌浆嘴埋设间距缩短至2025外其他处理方法与上述裂缝处理方式相同。产品的主要技术要求见下表：性能编号试验项目技术要求固特邦JN-F封缝胶Sikadur52低粘度灌缝胶物理性能1外观腻子状触变膏体粘稠液体,杂质2

26、粘度(mPa.S)1000，30003适用期(min)30304密度(g/cm3)力学性能5内聚抗压强度(Mpa)50.065.06内聚抗拉强度(Mpa)15.030.07内聚抗弯强度(Mpa)45.08钢-钢粘接抗剪强度(Mpa)10.015.09钢-钢粘接抗拉强度(Mpa)33.010钢-混凝土粘接抗剪强度11钢-混凝土粘接抗拉强度12水泥砂浆(8字模)粘接抗拉耐久性13沸煮抗剪强度(Mpa) 14人工老化抗前强度(Mpa)6.5裂缝处理质量保证措施10.3钢筋接头的位置及钢筋间连接严格按施工图纸及施工规范施工。钢筋要认真作好标识工作，防止钢筋在施工中错绑、漏绑。插筋要求位置准确，不得移位

27、，施工中要加强插筋的看护。10.4混凝土浇筑时应防止跑模、胀模，保证混凝土施工质量。10.5建立技术安全交底制，隐蔽工程验收制，交接班自检、互检制，岗位责任制。10.6施工前作好电器及机械设备维修准备，砼浇筑时出现故障能及时修复投入工作。并作好备用机械设备的准备及调试工作。10.7严格工程质量检查验收，在各班组自检、互检的基础上进行交接检查，上道工序不合格绝不允许下道工序施工。10.8在施工中，各施工人员要加强程序意识，严格按有关程序施工，不得违背程序。技术人员向施工班组作好交底工作。10.9砼浇筑明确责任，严格实行在岗位上交接班制度，施工人员要作好砼施工记录。10.10浇筑砼时，砼捣固由有经

28、验的人员操作，做到既不漏振也不过振，不得振动止水片，并按规定检查砼的坍落度，发现问题及时调整。10.11止水钢片以及钢筋密集处的砼应仔细浇捣，必要时辅以人工布料和人工浇捣。10.12砼严禁出现冷缝；施工缝留设必须保证其尺寸，留设顺直，深浅一致。砼捣实后，应对砼表面进行二次压光处理。10.13测温点埋设应基本准确，测温装置预先调试，测温情况应及时向有关人员汇报，做到信息化施工。10.14砼浇筑前应将施工计划提交业主，保证砼施工期间的水电供应。 10.15砼浇筑前应注意天气预报，以避开灾害天气，浇筑砼过程中若遇到下雨等天气，按相应程序施工。参考文献【1】大体积混凝土施工规范GB50496-2009【2】建筑施工手册，第四版，中国建筑工业出版社。【3】王铁梦，工程结构裂缝控制【M】北京:中国建筑工业出版社，2002【4】张建人大体积混凝土问题及对策山东教育，2000，9 1