預(yù)防混凝土開(kāi)裂的方法和措施

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上預(yù)防混凝土開(kāi)裂的方法和措施土木工程材料期中論文胡歌2017/11/25混凝土作為工程中的基礎(chǔ)材料，它的開(kāi)裂將會(huì)給工程帶來(lái)巨大的困難。本文簡(jiǎn)要介紹了混凝土開(kāi)裂形成裂縫的種類(lèi)，并就混凝土開(kāi)裂的具體原因及控制或預(yù)防混凝土開(kāi)裂的方法和措施做了詳細(xì)探討。預(yù)防混凝土開(kāi)裂的方法和措施班級(jí)： 姓名：胡歌 學(xué)號(hào)：摘要：混凝土作為工程中的基礎(chǔ)材料，它的開(kāi)裂將會(huì)給工程帶來(lái)巨大的困難。本文簡(jiǎn)要介紹了混凝土裂縫的種類(lèi)，并就混凝土開(kāi)裂的具體原因及控制或預(yù)防混凝土開(kāi)裂的方法和措施做了詳細(xì)探討。關(guān)鍵詞：混凝土開(kāi)裂 變形裂縫 荷載裂縫 控制或預(yù)防混凝土開(kāi)裂一、引言混凝土是由水泥、摻合料、外加劑與水按一

2、定比例配制而成的膠結(jié)漿體將分散的砂、石子經(jīng)攪拌而粘結(jié)在一起的氣硬性膠凝材料。它具有較高的抗壓強(qiáng)度和良好的耐久性，但其最顯著的特點(diǎn)就是抗拉強(qiáng)度低、抵抗變形的能力差并容易開(kāi)裂產(chǎn)生裂縫，給人民的生產(chǎn)生活帶來(lái)了不便。為什么混凝土容易產(chǎn)生裂縫呢?二、混凝土裂縫種類(lèi)分析混凝土出現(xiàn)裂縫的原因很復(fù)雜，不能一概而論，要研究裂縫分裂的原因，首先要將裂縫的種類(lèi)進(jìn)行分析。裂縫是建筑施工中材料由于某種原因或幾種原因共同引起的結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生不連續(xù)的現(xiàn)象。而混凝土裂縫是指混凝土在溫度和濕度變化的條件下，硬化并產(chǎn)生體積變形，由于各種材料變形不一致，互相約束而產(chǎn)生初始應(yīng)力，造成在骨料與水泥石粘結(jié)面或水泥石本身之間出現(xiàn)肉眼看不見(jiàn)的微

3、觀裂縫。其分布是不規(guī)則、不連貫的，但是在荷載作用下或進(jìn)一步產(chǎn)生溫差、于縮的情況下，裂縫開(kāi)始發(fā)展，并逐漸互相串通，從而出現(xiàn)較大的連貫的肉眼可以看見(jiàn)的裂縫，稱(chēng)為宏觀裂縫?；炷翑嚢韬笫且环N不定型的可塑性材料，其中水泥是混凝土增強(qiáng)的主要膠結(jié)材料。水泥的化學(xué)收縮與水泥的品種、標(biāo)號(hào)、細(xì)度、用量及施工工藝有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，水泥的標(biāo)號(hào)越高、細(xì)度愈大、用量愈多，混凝土的收縮率也就隨之增加?；炷猎诮?jīng)過(guò)收縮階段后，總的收縮率應(yīng)控制在0.05左右?；炷潦湛s是其固有的物理特性，也是混凝土出現(xiàn)裂縫的根本原因。一般地在工程中出現(xiàn)裂縫的部位不同，產(chǎn)生裂縫的原因也不同。特別是泵送混凝土出現(xiàn)裂縫一般是難以避免的。關(guān)鍵在于正確

4、認(rèn)識(shí)、及時(shí)處理，將工程質(zhì)量控制在允許的范圍內(nèi)。混凝土裂縫一般可以分為荷載裂縫和變形裂縫。荷載裂縫又可以分為外荷載裂縫和荷載次應(yīng)力裂縫；變形裂縫也可以分為材料自身變形裂縫和結(jié)構(gòu)變形裂縫。a. 由于溫度、收縮、不均勻沉降等所引起的裂縫稱(chēng)為變形裂縫。這類(lèi)裂縫是混凝土開(kāi)裂的主要原因b. 在荷載作用下，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度或穩(wěn)定性不夠而出現(xiàn)的裂縫稱(chēng)為荷載裂縫。這類(lèi)裂縫主要是由于混凝土早期抗拉強(qiáng)度和彈性模量低，在外部荷載的作用下導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形，從而出現(xiàn)裂縫。三、混凝土開(kāi)裂的具體原因及控制預(yù)防混凝土開(kāi)裂的方法和措施3.1水泥水化熱過(guò)高（1）分析：混凝土內(nèi)的水泥在水化反應(yīng)過(guò)程中散發(fā)出大量熱量，是混凝土升溫，并與外部

5、氣溫形成一定的溫差，從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力，其大小與溫差有關(guān)，并直接影響到混凝土的開(kāi)裂及裂縫的寬度。（2）防控措施：a.提高粉煤灰用量，從而降低水泥用量。b.降低用水量，從而降級(jí)膠凝材料用量。c.摻加礦粉，進(jìn)一步降低水泥用量。d.采用低熱水泥（3d、7d水化熱低的水泥）。3.2水泥體積安定性不良（1）分析：體積安定性是指水泥在凝結(jié)硬化過(guò)程中體積變化是否均勻的性能。如果水泥硬化后產(chǎn)生不均勻的體積變化，即為體積安定性不良，安定性不良會(huì)使水泥制品或混凝土構(gòu)件產(chǎn)生膨脹性裂縫，降低建筑物質(zhì)量，甚至引起嚴(yán)重事故。引起水泥安定性不良的原因主要有以下三種：熟料中所含的游離氧化鈣過(guò)多、熟料中所含的游離氧化鎂過(guò)多或摻入

6、的石膏過(guò)多。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：水泥安定性經(jīng)沸煮法檢驗(yàn)（CaO）必須合格；水泥中氧化鎂（MgO）含量不得超過(guò)5.0%，如果水泥經(jīng)壓蒸安定性試驗(yàn)合格，則水泥中氧化鎂的含量允許放寬到6.0%；水泥中三氧化硫（SO3）的含量不得超過(guò)3.5%。（2）防控措施：安定性不合格的水泥應(yīng)作廢品處理，不能用于工程中。3.3混凝土碳化（1）分析：混凝土的碳化是混凝土所受到的一種化學(xué)腐蝕?？諝庵蠧O2氣滲透到混凝土內(nèi)，與其堿性物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)后生成碳酸鹽和水，使混凝土堿度降低的過(guò)程稱(chēng)為混凝土碳化，又稱(chēng)作中性化。空氣中CO2氣滲透到混凝土內(nèi)，與其堿性物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)后生成碳酸鹽和水，使混凝土堿度降低的過(guò)程稱(chēng)為混凝土碳化，又稱(chēng)作

7、中性化，其化學(xué)反應(yīng)為：Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2O。水泥在水化過(guò)程中生成大量的氫氧化鈣，使混凝土空隙中充滿了飽和氫氧化鈣溶液，其堿性介質(zhì)對(duì)鋼筋有良好的保護(hù)作用，使鋼筋表面生成難溶的Fe2O3和Fe3O4，稱(chēng)為鈍化膜。碳化后使混凝土的堿度降低，當(dāng)碳化超過(guò)混凝土的保護(hù)層時(shí)，在水與空氣存在的條件下，就會(huì)使混凝土失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，鋼筋開(kāi)始生銹，混凝土產(chǎn)生裂縫。（2）防治措施：混凝土碳化破壞的防治,對(duì)于混凝土的碳化破壞，我們?cè)谑┕ぶ锌偨Y(jié)出了一系列治理措施：一是，在施工中應(yīng)根據(jù)建筑物所處的地理位置、周?chē)h(huán)境，選擇合適的水泥品種；對(duì)于水位變化區(qū)以及干濕交替作用的部位或較嚴(yán)寒地區(qū)選用抗硫酸鹽

8、普通水泥；沖刷部位宜選高強(qiáng)度水泥；二是，分析骨料的性質(zhì)，如抗酸性骨料與水、水泥的作用對(duì)混凝土的碳化有一定的延緩作用；三是，要選好配合比，適量的外加劑，高質(zhì)量的原材料，科學(xué)的攪拌和運(yùn)輸，及時(shí)的養(yǎng)護(hù)等各項(xiàng)嚴(yán)格的工藝手段，以減少滲流水量和其它有害物的侵蝕，以確?；炷恋拿軐?shí)性；另外，若建筑物地處環(huán)境惡劣的地區(qū)，宜采取環(huán)氧基液涂層保護(hù)效果較好，對(duì)建筑物地下部分在其周?chē)O(shè)置保護(hù)層；用各種溶注液浸注混凝土，如：用溶化的瀝青涂抹。還有，若建筑物一旦發(fā)生了混凝土碳化，最好采用環(huán)氧材料修補(bǔ)，若碳化深度較大，可鑿除混凝土松散部分，洗凈進(jìn)入的有害物質(zhì)，將混凝土銜接面鑿毛，用環(huán)氧砂漿或細(xì)石混凝土填補(bǔ)，最后以環(huán)氧基液做

9、涂基保護(hù)。3.4氣溫變化大（1）分析：根據(jù)溫度應(yīng)力的形成過(guò)程可分為以下三個(gè)階段：早期：自澆筑商品混凝土開(kāi)始至水泥放熱基本結(jié)束。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。由于彈性模量的變化，這一時(shí)期在商品混凝土內(nèi)形成殘余應(yīng)力。中期：自水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)起至商品混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時(shí)，溫度應(yīng)力主要是由于商品混凝土的冷卻及外界氣溫變化引起，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。晚期：商品混凝土完全冷卻以后的時(shí)期。溫度應(yīng)力主要是外界氣溫變化引起，這些應(yīng)力與前兩種的殘余應(yīng)力相迭加。（2）防治措施：熱天澆筑商品混凝土?xí)r減少澆筑厚度，利用

10、澆筑層面散熱。a.在商品混凝土中埋設(shè)水管，通入冷水降溫。b.合理的拆模時(shí)間，氣溫驟降時(shí)進(jìn)行表面保溫，以免商品混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯。c.施工中長(zhǎng)期暴露的商品混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施。3.5堿骨料反應(yīng)（1）分析：堿-骨料反應(yīng)(Alkali-Aggregate Reaction，簡(jiǎn)稱(chēng)AAR）條件是在混凝土配制時(shí)形成的，即配制的混凝土中只有足夠的堿和反應(yīng)性骨料，在混凝土澆筑后就會(huì)逐漸反應(yīng)，在反應(yīng)產(chǎn)物的數(shù)量吸水膨脹和內(nèi)應(yīng)力足以使混凝土開(kāi)裂的時(shí)候，工程便開(kāi)始出現(xiàn)裂縫。這種裂縫和對(duì)工程的損害隨著堿骨料反應(yīng)的發(fā)展而發(fā)展，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使工程崩潰。（2）防治措施：降低混凝土中水泥和外加

11、劑的總堿性物質(zhì)含量。一般情況下，水泥含量低于0.6%作為預(yù)防堿骨料反應(yīng)的安全界限。加上外加劑和水個(gè)其他成分中加入的堿性物質(zhì)，一般控制混凝土含堿量低于3kg/m3可防止堿骨料反應(yīng)。不使用含有活性成分的骨料。如果水泥含堿量高或混凝土總堿量高于3kg/m3，則應(yīng)對(duì)骨料進(jìn)行活性檢測(cè)，如經(jīng)檢測(cè)為活性骨料，則不能使用，或經(jīng)與非活性骨料按一定比例混合后，經(jīng)試驗(yàn)對(duì)工程無(wú)損害時(shí)，方可按試驗(yàn)規(guī)定的比例混合使用。摻如某些活性混合材可緩解、抑制混凝土的堿骨料反應(yīng)，如硅粉、粉煤灰、高爐礦渣等。隔絕水和濕空氣的來(lái)源。如果在擔(dān)心混凝土工程發(fā)生堿骨料反應(yīng)的部位能有效地隔絕水和空氣的來(lái)源，也可以取得緩和堿骨料反應(yīng)對(duì)工程損害的效

12、果。3.6混凝土早期受凍（1）分析：低溫條件對(duì)混凝土體積穩(wěn)定性的影響對(duì)處于低溫條件下的混凝土結(jié)構(gòu)，其表面溫度的降低速率比內(nèi)部要明顯的多，從而產(chǎn)生較大的溫度梯度和由此引起的溫度應(yīng)力，若混凝土的抗拉強(qiáng)度尚不足以抵抗該溫度的應(yīng)力，混凝土表面便會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則的可見(jiàn)或不可見(jiàn)裂縫。這些裂縫絕大多數(shù)是不可恢復(fù)的，并且會(huì)在荷載作用下逐漸擴(kuò)展，慢慢成為侵蝕性成分進(jìn)入混凝土內(nèi)部的通道，也正是這些裂縫的存在使得混凝土長(zhǎng)期耐久性大大降低。（2）防控措施：a.改善混凝土配合比：低溫條件澆筑混凝土?xí)r，為減少冬季臨時(shí)防護(hù)的時(shí)間，需要混凝土具有較高的早期強(qiáng)度，通過(guò)如下方法可適當(dāng)提高混凝土的早期強(qiáng)度。使用早強(qiáng)型水泥，在混凝土結(jié)構(gòu)

13、不受硫酸鹽腐蝕時(shí)，可以采用C3S、C3A含量較高的水泥，因?yàn)檫@類(lèi)水泥水化比較快，而且釋放的水化熱較高，利于混凝土凝結(jié)硬化和早期強(qiáng)度的發(fā)展。適當(dāng)提高水泥用量，一般提高60-120kg/m3，通常認(rèn)為每45kg硅酸鹽水泥水化產(chǎn)生的熱量可以使混凝土溫度增高5-9。適當(dāng)降低混凝土的水灰比或采用富水泥漿的拌合物，可以縮短凝結(jié)時(shí)間和加快早期強(qiáng)度發(fā)展。b.提高混凝土某些組分的溫度當(dāng)露天堆放的集料中含有結(jié)冰顆粒或冰塊時(shí)，在拌合之前須將集料中的冰塊融化，以免在攪拌和澆筑過(guò)程中出現(xiàn)集料成團(tuán)現(xiàn)象。若單純加熱水不足以提高混凝土溫度，也可加熱骨料，但骨料溫度不宜超過(guò)52。如當(dāng)氣溫低于4，拌合水的溫度已經(jīng)加熱到60時(shí)，集

14、料溫度應(yīng)加熱到15左右即可；若粗集料干燥且無(wú)冰凍現(xiàn)象，拌合水溫度已經(jīng)加熱到60時(shí)，只需將細(xì)集料加熱到40左右即可；若集料中無(wú)結(jié)冰顆?；虮鶋K時(shí)，則可以不需加熱集料，只加熱拌合水就可使混凝土達(dá)到合適的拌合溫度。雖然混凝土中集料和水泥的質(zhì)量之和比拌合水質(zhì)量大很多，但是水的比熱容約是集料和水泥的五倍。在混凝土組分中，加熱拌和水操作方便且溫度易控制從而成為實(shí)際工程中應(yīng)用最廣泛的方法，加熱后的水溫不宜超過(guò)60-80，拌合水溫度過(guò)高容易造成水泥閃凝和水泥團(tuán)聚等不良現(xiàn)象。若拌合水溫度超過(guò)80，在拌合時(shí)一定要避免水泥與熱拌合水的直接接觸，所以必須合理安排各組分的投料順序，一般可先將熱水和骨料混合攪拌后再投入水泥

15、。拌合物各組分的溫度必須加以控制，以保證混凝土的溫度利于水泥水化凝結(jié)而不產(chǎn)生過(guò)高的內(nèi)部溫度，否則會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度發(fā)展。此外，拌合物溫度過(guò)高在低溫環(huán)境下容易造成混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大，這將對(duì)體積穩(wěn)定性和長(zhǎng)期耐久性不利。c.摻入混凝土外加劑摻加早強(qiáng)劑，在低溫條件下?lián)饺胄┝康脑鐝?qiáng)劑可以加快混凝土的凝結(jié)及早期強(qiáng)度的發(fā)展。但是含氯的早強(qiáng)劑不得用于有潛在腐蝕危險(xiǎn)的混凝土中，也不宜用于可能發(fā)生堿骨料反應(yīng)的混凝土中，早強(qiáng)劑的使用并不能取代必要的養(yǎng)護(hù)和防凍措施。 d.采取合理的養(yǎng)護(hù)和保溫措施希望混凝土能在7-21下水化凝結(jié)，最重要的是保證混凝土澆筑后的前3天之內(nèi)溫度不要降到10以下，最好是能在21條件下保持較長(zhǎng)

16、的時(shí)間。在混凝土表面覆蓋一層隔熱毯或其他保溫材料可以將水化熱和拌合水保留在混凝土內(nèi)部。保溫材料應(yīng)保持干燥且與混凝土或模板緊密接觸。水泥混凝土結(jié)構(gòu)澆筑完成后，可將混凝土與大氣隔絕起來(lái)，并向其中加熱。加熱的方式應(yīng)不能使混凝土表面失水加快，不能使局部溫度過(guò)高而且不能產(chǎn)生較高濃度的CO2。實(shí)踐證明，蒸汽養(yǎng)護(hù)是一個(gè)很好的方法。3.7混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)缺水(1)分析：混凝土是水硬性材料，混凝土養(yǎng)護(hù)是保證混凝土施工質(zhì)量的一項(xiàng)重要工序。在混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)期，為避免表面蒸發(fā)和其他原因造成的水分損失，使混凝土水化作用得到充分的進(jìn)行，保證混凝土的強(qiáng)度、耐久性等技術(shù)指標(biāo)，同時(shí)為防止由于干燥而產(chǎn)生裂縫，必須對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。（2）

17、防控措施：混凝土養(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)混凝土的濕度和溫度控制，盡量減少表面混凝土的暴露時(shí)間，及時(shí)對(duì)混凝土暴露面進(jìn)行緊密覆蓋（可采用蓬布、塑料布等進(jìn)行覆蓋），防止表面水分蒸發(fā)。暴露面保護(hù)層混凝土初凝前，應(yīng)卷起覆蓋物，用抹子搓壓表面至少二遍，使之平整后再次覆蓋，此時(shí)應(yīng)注意覆蓋物不要直接接觸混凝土表面，直至混凝土終凝為止。3.8混凝土遭硫酸鹽腐蝕（1）分析：a. 物理作用 物理作用是指在沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時(shí),混凝土內(nèi)的某些成分在各種環(huán)境因素的影響下,發(fā)生溶解或膨脹,引起混凝土強(qiáng)度降低,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受到破壞.物理作用主要包括2類(lèi):侵蝕作用和結(jié)晶作用. (1)侵蝕作用:當(dāng)環(huán)境中的侵蝕性介質(zhì)(如地下軟水,河流、湖

18、泊中的流水)長(zhǎng)期與混凝土接觸時(shí),將會(huì)使混凝土中的可溶性成分(如Ca(OH)2)溶解.在無(wú)壓力水的環(huán)境下,基礎(chǔ)周?chē)乃菀妆蝗艹龅腃a(OH)2飽和,使溶解作用終止.侵蝕作用僅僅發(fā)生在混凝土表面,影響不大.但在流水或壓力水作用下, Ca(OH)2會(huì)不斷溶解、流失,使混凝土強(qiáng)度減小,pH值降低,孔隙率增大,腐蝕性介質(zhì)更容易進(jìn)入混凝土內(nèi)部,如此循環(huán),導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)破壞.(2)結(jié)晶作用:混凝土是一種非常典型的孔隙材料.環(huán)境中的某些鹽類(lèi)侵入到混凝土的毛細(xì)孔道中,在濕度較大時(shí)會(huì)溶解,但在濕度較低或低溫環(huán)境下會(huì)吸水結(jié)晶.隨著孔隙中晶體的不斷析出、積累,毛細(xì)孔中的晶體體積將不斷膨脹,對(duì)混凝土孔壁造成極大的結(jié)晶

19、壓力,從而引起混凝土的膨脹開(kāi)裂.寒冷地區(qū)的凍融破壞也屬于此類(lèi)反應(yīng). b.化學(xué)腐蝕 化學(xué)腐蝕是指混凝土中的某些成分與外部環(huán)境中腐蝕性介質(zhì)(如酸、堿、鹽等)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成新的化學(xué)物質(zhì)而引起混凝土結(jié)構(gòu)的破壞.化學(xué)腐蝕可歸納為兩大類(lèi):分解類(lèi)腐蝕和分解結(jié)晶復(fù)合類(lèi)腐蝕. (1)分解類(lèi)腐蝕 混凝土中的有效成分與某些腐蝕性介質(zhì)發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),生成了新的物質(zhì). (2)分解結(jié)晶復(fù)合類(lèi)腐蝕 混凝土中的Ca(OH)2與腐蝕性介質(zhì)發(fā)生反應(yīng),生成某些新的鈣鹽,這些鈣鹽在混凝土的毛細(xì)孔中可結(jié)合大量的水而形成體積較大的晶體,造成水泥石脹裂破壞. c.微生物腐蝕 從目前來(lái)看,生物對(duì)混凝土的腐蝕問(wèn)題尚未引起國(guó)內(nèi)重視4.據(jù)了解,獨(dú)聯(lián)體國(guó)家由于混凝土遭受生物腐蝕所造成的經(jīng)濟(jì)損失,到20世紀(jì)90年代初已達(dá)到5·5億美元/a,而且還有繼續(xù)增加的趨勢(shì).生物對(duì)混