土木工程本科毕业论文.doc
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date土木工程本科毕业论文土木工程本科毕业论文混凝土裂缝的成因和控制摘要混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题。本文从设计、材料、配合比、施工现场养护等方面对混凝土工程中常见的一些裂缝的成因进行了分析探讨。针对混凝土裂缝产生的原因,在混凝土结构设计、混凝土材料选择、配合比优化、以及施工现场的养护等方面提出了控制裂缝发展的措施。依据相关文献,并总结了混凝土裂
2、缝的处理方法:表面处理法、填充法、灌浆法、结构补强法、混凝土置换法、仿生自愈合法等。关键词:混凝土; 裂缝; 成因;控制; Causes and control of cracks in concrete ABSTRACTThe problem of the concrete crack is a common and difficult to solve practical engineering problem.In this paper, from the design, material, mix ratio, construction site maintenance and oth
3、er causes of common cracks in concrete engineering are discussed. Reasons for concrete cracks, the concrete structure design, material selection,concrete mix design, and construction site maintenance and other aspects of the development of the crack control measures. According to the related literat
4、ure, and summarized the treatment method of concrete crack: surface treatment method, filling method, grouting method, structure method of reinforcement, concrete replacement method, bionic self-healing. Keywords: concrete; crack; cause; control;-目 录中文摘要I英文摘要II一、 概述11.1 课题的提出11.2 本论文的研究内容11.3本论文的研究方
5、法1二、 裂缝的成因32.1 设计原因32.2 材料原因32.3 混凝土配合比设计原因42.4 施工及现场养护原因42.5使用原因(外界因素)4三、裂缝的控制措施63.1 设计方面63.1.1 设计中的抗与放63.1.2尽量避免结构断面突变带来应力集中63.1.3采用补偿收缩混凝土技术63.1.4 设计上要注意容易开裂部位63.2 材料选择73.3 混凝土配合比设计73.4 施工方面83.4.1 模板的安装及拆除83.4.2 混凝土的制备83.4.3 混凝土的运输93.4.4 混凝土的浇筑93.4.5 混凝土的养护93.5 管理方面103.6 环境方面10四、混凝土裂缝的处理方法114.1 混
6、凝土裂缝的处理方法114.1.1.表面处理法114.1.2填充法114.1.3灌浆法114.1.4.结构补强法114.1.5混凝土置换法114.1.6仿生自愈合法11五、 结论125.1 混凝土裂缝产生原因125.2 混凝土裂缝的控制措施125.3 混凝土裂缝的处理方法12六、结语13致谢14参考文献15一、 概述1.1 课题的提出混凝土结构工程的裂缝,是一个带着有普通性被工程界很为关注的问题。有些裂缝的继续扩展可能危及结构安全,因为结构的最终破坏往往是从裂缝开始的,成为结构的破坏的先兆,这主要是指荷载产生的裂缝;有些裂缝的出现造成工程渗漏,影响正常使用,是钢筋锈蚀,保护层剥落,降低混凝土强度
7、,严重损害工程耐久性,缩短工程使用寿命,这主要是指变形产生的裂缝;还有耦合作用下的裂缝和碱骨料反应膨胀应力引起的裂缝及冻融引起的裂缝。同时较大的结构裂缝,也为人的观瞻难以接受,造成恐惧心理压力,影响建筑美观,为装修造成困难。由于产生裂缝的微观与宏观机理的复杂性、动态变化性,它也是困扰工程技术人员一个技术难题。1.2 本论文的研究内容本论文研究混凝土裂缝成因分别从以下几方面着手研究:1.设计原因 2.材料原因3.混凝土配合比设计原因4.施工及现场养护原因5.使用原因针对混凝土裂缝成因的分析以下几方面采取控制措施:1.设计方面2.材料选择3.混凝土配合比设计4.施工方面5.管理方面6.环境方面1.
8、3本论文的研究方法资料收集与调研方案资料、数据整理,统计分析运用相关理论与技术进行分析与相关实体工程结合,进行分析研究分析混凝土产生裂缝具体原因针对原因提出相应的措施在工程中应用并验证成果总结,编制报告图1.1 技术研究路线二、 裂缝的成因裂缝产生的形式和种类很多,有设计方面的原因,但更多的是施工过程的各种因素组合产生的,要根本解决混凝土中裂缝问题,还是需要从混凝土裂缝的形成原因人手。正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径。裂缝原因是设计、施工、材料、环境及管理等相互影响的综合性问题,解决裂缝控制问题应当采取综合方法。由六项主要因素组成的控制链见图2.1。
9、 结构 材料 施工 工程结构裂缝控制链 地基 环境 裂缝处理 图2.1 工程结构裂缝控制链2.1 设计原因 1.设计结构中的断面突变而产生的应力集中所产生的构件裂缝。 2.设计中对构件施加预应力不当,造成构件的裂缝(偏心、应力过大等)。 3.设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝(如墙板、楼板)。 4.设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形。 5.设计中采用的混凝土等级过高,造成用灰量过大,对收缩不利。6.菏载收缩,使用环境温度变化,管线配置不当,保护层厚度不足,抗温度收缩配筋不足。 2.2 材料原因 1.粗细集料含泥量过大,造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配,容易造
10、成混凝土收缩的增大,诱导裂缝的产生。 2.骨料粒径越细、针片含量越大,混凝土单方用灰量、用水量增多,收缩量增大。 3.混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当,严重增加混凝土收缩。 4.水泥品种原因,矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰及矾土水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大。 5.水泥等级及混凝土强度等级原因:水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高,混凝土脆性越大、越易开裂。2.3 混凝土配合比设计原因 1.设计中水泥等级或品种选用不当。 2.配合比中水灰比(水胶比)过大。 3.单方水泥用量越大、用水量越高,表现为水泥浆体积越大、坍落度越大,收缩
11、越大。 4.配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差,导致混凝土离淅、泌水、保水性不良,增加收缩值。 5.配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。 2.4 施工及现场养护原因 1.现场浇捣混凝土时,振捣或插入不当,漏振、过振或振捣棒抽撤过快,均会影响混凝土的密实性和均匀性,诱导裂缝的产生。 2.拌和不均匀(特别是掺用掺合料的混凝土),搅拌时间不足或过长,拌和后到浇筑时间间隔过长,易产生裂缝。3.连续浇筑时间过长,接茬处理不当,易产生裂缝。4.高空浇注混凝土,风速过大、烈日暴晒,混凝土收缩值大。 5.对大体积混凝土工程,缺少两次抹面,易产生表面收缩裂缝。 6.大体积混凝土浇注,对水化计
12、算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位,引起混凝土内部温度过高或内外温差过大,混凝土产生温度裂缝。 7.现场养护措施不到位,混凝土早期脱水,引起收缩裂缝。 2.5使用原因(外界因素) 1.构筑物基础不均匀沉降,产生沉降裂缝。 2.野蛮装修,随意拆除承重墙或凿洞等,引起裂缝。 3.周围环境影响,酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀,引起裂缝。 4.意外事件,火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。5.结构构件各区域温度、湿度差异过大。三、 裂缝的控制措施3.1 设计方面 3.1.1 设计中的抗与放 在建筑设计中应处理好构件中抗与放的关系。所谓抗就是处于约束状态下的结构,没有足够的变形余地时,为防止裂缝所采取的有
13、力措施,而所谓放就是结构完全处于自由变形无约束状态下,有足够变形余地时所采取的措施。 设计人员应灵活地运用抗一放结合、或以抗为主、或以放为主的设计原则。来选择结构方案和使用的材料。 合理设置伸缩缝和后浇带 同一材料的收缩和膨胀线性系数为一定值时,其面积越大、体形越大,那么收缩或温差应力引起的变形及产生裂缝的可能性就越大。因此,合理设置长体形建筑的伸缩缝是控制混凝土温差变形裂缝的一项有效措施。设计人员必须严格执行各类规范,在其规定的最大间距内设置伸缩缝,并应根据当地实际环境气候及具体工程结构特点适当减小伸缩缝的间隔,以有效防止混凝土结构的温差裂缝。 后浇带是当建筑体形较大、高度差较大以及不规则形
14、状时,通常又不便设置伸缩缝,为了防止混凝土因沉降、收缩和温差的变形产生裂缝,而特别浇筑的一种混凝土结构。设计施工图时应该注意合理位置预留后浇带,并明确提出施工中的注意事项。 3.1.2尽量避免结构断面突变带来应力集中如因结构或造型方面原因等而不得以时,应充分考虑采用加强措施。 3.1.3采用补偿收缩混凝土技术在常见的混凝土裂缝中,有相当部分都是由于混凝土收缩而造成的。要解决由于收缩而产生的裂缝,可在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩,实践证明,效果是很好的。 3.1.4 设计上要注意容易开裂部位根据调查,各类结构的易裂部位如下:1.框架机构和剪力墙结构房屋中的现浇混凝土楼板易裂部位(1)房屋
15、平面体形有较大凹凸时,在凹凸交接处的楼板;(2) 两端阳角处及山墙处的楼板;(3) 房屋南面外墙设大面积玻璃窗时,与南向外墙相邻的楼板;2.框架结构房屋中的框架梁在以下部位易出现裂缝(1) 顶层纵向和横向框架梁的截面上部区域;(2) 长度较长的端部或中部纵向框架梁;(3) 横向框架梁截面中部。3.剪力墙结构房屋中在以往部位易出现裂缝(1) 端山墙;(2) 开间内纵墙;(3) 顶层和底层墙体;(4) 长度较大(10m)的墙。4.当冬季停工春季再继续施工时,地下室在以下部位易出现裂缝(1) 地下室顶板;(2) 地下室的窗上墙和窗下墙。对以上易出现裂缝的部位,目前在设计中通常采用了“放”、“抗”或“
16、抗放结合”的控制裂缝措施,工程经验表明在于材料、施工等部位密切配合的情况下,可取得较好的效果。5.适当的增大板厚和构件配筋率 在钢筋混凝土结构中,钢筋对于抵抗和控制收缩和温差变形而产生的裂缝,发挥着主导作用。现行规范中除了对混凝土构件的纵向配筋规定了最小配筋率外,还规定当温度等因素对结构产生较大的影响时,需要适当增加构件的配筋率。我国一些地方夏、秋季昼夜温差很大,热胀冷缩的不断循环是造成混凝土结构产生温差裂缝的主要原因。部分工程实践表明,往往裂缝较多的构件,其配筋率较小,因此设计人员对此应该予以重视,在设计时要充分考虑工程所出区域的气候特点和建筑物的不同部位(如外露构件),适当的增大构件的配筋
17、率。 常见的收缩和温差裂缝与楼面板、屋面板的厚度有关,如果设计时只计算竖向荷载而未考虑温差和收缩变形对楼板的影响,特别是对屋面板和框架平面以外板件的影响,而采用了较薄的板件,则难以避免在温差和收缩应力反复作用下使结构产生裂缝。另外,楼板厚度不够的情况下,施工偏差会影响到钢筋保护层厚度和负弯矩的有效高度而产生裂缝。如果工程中的楼板暗埋管线比较多,也会直接影响板厚度,沿管线走向会产生集中应力而导致裂缝。为此,无论计算结果如何,即使板件跨度较小,也应该采取板厚100mm,且在温差影响大的重点部位使板面负筋双向通长。建筑物两端楼梯间处的楼板平面刚度较小,容易产生裂缝,裂缝通常平行于板的长边并贯通梁侧。
18、设计控制方法是加厚该处的楼板厚度,板面的负筋除了满足计算配筋要求之外,还应配置8200双向通长钢筋,梁两侧加设纵向构造腰筋。 楼板四大角裂缝。产生的原因是荷载、收缩及温差产生的应力向四角迭加成为剪力汇集区而引起的裂缝,一般呈45角,距板角约600mm1200mm,常为上下贯通。设计控制方法是除了满足计算配筋要求之外,在整块板的跨度范围内增设双向6或8200钢筋网,且四角加密。 (3) 框架柱网外的悬挑梁板处的裂缝一般平行于板的短边并贯通封口梁侧。产生的主要原因是该位置的构件受外界温差影响产生较大的变形应力,因此外露梁板是温差裂缝的多发区域。设计控制方法是在板面长度方向构造筋8200通长。 屋面
19、板是收缩及温差变形裂缝产生较多的地方,因此所有板的负弯矩筋不应切断。3.2 材料选择 1根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级,尽量避免采用早强高的水泥。 2选用级配优良的砂、石原材料,含泥量应符合规范要求。 3积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份,可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。 4正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充发考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。 砂石率的选择:适当砂石率的选择对控制混凝土的裂缝有积极作用,混凝土
20、的干燥收缩随砂石率的增大而增大。由于砂石率减小使粗骨料含量增大,在相同的条件下混凝土的弹性模量较高,收缩量较小,而且由于粗骨料对收缩的约束作用,可减少开裂的可能。使用粗骨料,尽量选用粒径较大,级配良好的粗骨料,在厚大无筋或少筋的大体积混凝土中,掺总量不超过20%的大石块,减少混凝土的用量,以达到节省水泥和降低水化热的目的。选用中低水化热水泥,可使水泥在拌和过程中水化热释放较小,用以减少混凝土升温,如选用矿渣硅酸盐水泥,火山灰质硅酸盐水泥、普通硅酸盐非早强型水泥。充分利用混凝土后期强度,减少每立方米混凝土中水泥用量。 采用混凝土双掺技术,即在混凝土中加入优质粉煤灰,掺入的量一般为水泥用量的20%
21、左右,掺入缓凝型减水剂,用量为水泥用量的 1.0%左右。通过采用双掺技术,来减少水泥用量,从而降低水化热并使混凝土在常温下延长初凝时间。加入UEA或AEA膨胀剂,用量为水泥用量的14%左右,使混凝土在凝固过程中不产生收缩,还可以提高混凝土自身的防水能力。3.3 混凝土配合比设计1.混凝土配合比除应按普通混凝土配合比设计规程JGJ55的规定,根据要求的强度等级、抗渗等级、耐久性及工作性等进行配合比设计外,其配制的混凝土还应符合4.3.2-4.3.10的规定。2.干缩率。混凝土90d的干缩率易小于0.06%。3.坍落度。在满足施工要求的条件下,尽量采用较小的混凝土坍落度;基础、梁、楼板、屋面用的混
22、凝土坍落度易小于120mm,柱、墙用的混凝土坍落度宜小于150mm;混凝土采用泵送时,高层建筑用的混凝土坍落度根据泵送高度宜控制在180mm左右,多层及高层建筑底部的混凝土坍落度宜控制在150mm。4.用水量。不宜大于170kg/m3。5.水泥用量。普通强度等级的混凝土宜为270-450千克每立方米,高强混凝土不宜大于550千克每立方米。6.水胶比。应采用适当较小的水胶比。混凝土水胶比不已大于0.60。7.砂率。在满足工作性要求的前提下,应采用较小的砂率。8.配合比设计人员应深入施工现场,依据施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面等情况,合理选择好混凝土的设计坍落度,针对现场的砂、石原材料质量
23、情况及时调整施工配合比,协助现场搞好构件的养护工作。 3.4 施工方面3.4.1 模板的安装及拆除1.模板及其支架应根据工程结构形式、荷载大小、地基土类别、施工程序、施工工具和材料供应等条件进行设计。模板及其支架应具有足够的承载能力、刚度和稳定性,能可靠地承受浇筑混凝土的自重、侧压力、施工过程中产生的荷载,以及上层机构施工时产生的荷载。2.安装的模板须构造紧密、不漏浆、不渗水,不影响混凝土均匀性及强度发展,并能保证构件形状正确规整。3.安装模板时,为确保保护层厚度,应准确配置混凝土垫块和钢筋定位器等。4.模板的支撑立柱应置于坚实的地面上,并应具有足够的刚度、强度和稳定性,间距适度,防止支撑沉陷
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