預(yù)防混凝土開裂的方法和措施

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，它的開裂將會給工程帶來巨大的困難。本文簡要介紹了混凝土開裂形成裂縫的種類，并就混凝土開裂的具體原因及控制或預(yù)防混凝土開裂的方法和措施做了詳細探討。預(yù)防混凝土開裂的方法和措施班級： 姓名：胡歌 學(xué)號：摘要：混凝土作為工程中的基礎(chǔ)材料，它的開裂將會給工程帶來巨大的困難。本文簡要介紹了混凝土裂縫的種類，并就混凝土開裂的具體原因及控制或預(yù)防混凝土開裂的方法和措施做了詳細探討。關(guān)鍵詞：混凝土開裂 變形裂縫 荷載裂縫 控制或預(yù)防混凝土開裂一、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度和良好的耐久性，但其最顯著的特點就是抗拉強度低、抵抗變形的能力差并容易開裂產(chǎn)生裂縫，給人民的生產(chǎn)生活帶來了不便。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進行分析。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一步產(chǎn)生溫差、于縮的情況下，裂縫開始發(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的裂縫，稱為宏觀裂縫?；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、細度、用量及施工工藝有關(guān)。一般來說，水泥的標(biāo)號越高、細度愈大、用量愈多，混凝土的收縮率也就隨之增加?；炷猎诮?jīng)過收縮階段后，總的收縮率應(yīng)控制在0.05左右。混凝土收縮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、及時處理，將工程質(zhì)量控制在允許的范圍內(nèi)?；炷亮芽p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為變形裂縫。這類裂縫是混凝土開裂的主要原因b. 在荷載作用下，結(jié)構(gòu)的強度、剛度或穩(wěn)定性不夠而出現(xiàn)的裂縫稱為荷載裂縫。這類裂縫主要是由于混凝土早期抗拉強度和彈性模量低，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、混凝土開裂的具體原因及控制預(yù)防混凝土開裂的方法和措施3.1水泥水化熱過高（1）分析：混凝土內(nèi)的水泥在水化反應(yīng)過程中散發(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，從而降級膠凝材料用量。c.摻加礦粉，進一步降低水泥用量。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多、熟料中所含的游離氧化鎂過多或摻入

6、的石膏過多。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：水泥安定性經(jīng)沸煮法檢驗（CaO）必須合格；水泥中氧化鎂（MgO）含量不得超過5.0%，如果水泥經(jīng)壓蒸安定性試驗合格，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程稱為混凝土碳化，又稱作中性化?？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程稱為混凝土碳化，又稱作

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)對鋼筋有良好的保護作用，使鋼筋表面生成難溶的Fe2O3和Fe3O4，稱為鈍化膜。碳化后使混凝土的堿度降低，當(dāng)碳化超過混凝土的保護層時，在水與空氣存在的條件下，就會使混凝土失去對鋼筋的保護作用，鋼筋開始生銹，混凝土產(chǎn)生裂縫。（2）防治措施：混凝土碳化破壞的防治,對于混凝土的碳化破壞，我們在施工中總結(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、周圍環(huán)境，選擇合適的水泥品種；對于水位變化區(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)的攪拌和運輸，及時的養(yǎng)護等各項嚴(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恋拿軐嵭?；另外，若建筑物地處環(huán)境惡劣的地區(qū)，宜采取環(huán)氧基液涂層保護效果較好，對建筑物地下部分在其周圍設(shè)置保護層；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，若碳化深度較大，可鑿除混凝土松散部分，洗凈進入的有害物質(zhì)，將混凝土銜接面鑿毛，用環(huán)氧砂漿或細石混凝土填補，最后以環(huán)氧基液做

9、涂基保護。3.4氣溫變化大（1）分析：根據(jù)溫度應(yīng)力的形成過程可分為以下三個階段：早期：自澆筑商品混凝土開始至水泥放熱基本結(jié)束。這個階段的兩個特征，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)束時起至商品混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時，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.合理的拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，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，簡稱AAR）條件是在混凝土配制時形成的，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)力足以使混凝土開裂的時候，工程便開始出現(xiàn)裂縫。這種裂縫和對工程的損害隨著堿骨料反應(yīng)的發(fā)展而發(fā)展，嚴(yán)重時會使工程崩潰。（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)對骨料進行活性檢測，如經(jīng)檢測為活性骨料，則不能使用，或經(jīng)與非活性骨料按一定比例混合后，經(jīng)試驗對工程無損害時，方可按試驗規(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源，也可以取得緩和堿骨料反應(yīng)對工程損害的效

12、果。3.6混凝土早期受凍（1）分析：低溫條件對混凝土體積穩(wěn)定性的影響對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，若混凝土的抗拉強度尚不足以抵抗該溫度的應(yīng)力，混凝土表面便會產(chǎn)生不規(guī)則的可見或不可見裂縫。這些裂縫絕大多數(shù)是不可恢復(fù)的，并且會在荷載作用下逐漸擴展，慢慢成為侵蝕性成分進入混凝土內(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，為減少冬季臨時防護的時間，需要混凝土具有較高的早期強度，通過如下方法可適當(dāng)提高混凝土的早期強度。使用早強型水泥，在混凝土結(jié)構(gòu)

13、不受硫酸鹽腐蝕時，可以采用C3S、C3A含量較高的水泥，因為這類水泥水化比較快，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)時間和加快早期強度發(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?；虮鶋K時，在拌合之前須將集料中的冰塊融化，以免在攪拌和澆筑過程中出現(xiàn)集料成團現(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52。如當(dāng)氣溫低于4，拌合水的溫度已經(jīng)加熱到60時，集

14、料溫度應(yīng)加熱到15左右即可；若粗集料干燥且無冰凍現(xiàn)象，拌合水溫度已經(jīng)加熱到60時，只需將細集料加熱到40左右即可；若集料中無結(jié)冰顆粒或冰塊時，則可以不需加熱集料，只加熱拌合水就可使混凝土達到合適的拌合溫度。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際工程中應(yīng)用最廣泛的方法，加熱后的水溫不宜超過60-80，拌合水溫度過高容易造成水泥閃凝和水泥團聚等不良現(xiàn)象。若拌合水溫度超過80，在拌合時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)生過高的內(nèi)部溫度，否則會影響混凝土的強度發(fā)展。此外，拌合物溫度過高在低溫環(huán)境下容易造成混凝土內(nèi)外溫差過大，這將對體積穩(wěn)定性和長期耐久性不利。c.摻入混凝土外加劑摻加早強劑，在低溫條件下?lián)饺胄┝康脑鐝妱┛梢约涌旎炷恋哪Y(jié)及早期強度的發(fā)展。但是含氯的早強劑不得用于有潛在腐蝕危險的混凝土中，也不宜用于可能發(fā)生堿骨料反應(yīng)的混凝土中，早強劑的使用并不能取代必要的養(yǎng)護和防凍措施。 d.采取合理的養(yǎng)護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

16、的時間。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，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，不能使局部溫度過高而且不能產(chǎn)生較高濃度的CO2。實踐證明，蒸汽養(yǎng)護是一個很好的方法。3.7混凝土養(yǎng)護時缺水(1)分析：混凝土是水硬性材料，混凝土養(yǎng)護是保證混凝土施工質(zhì)量的一項重要工序。在混凝土強度增長期，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行，保證混凝土的強度、耐久性等技術(shù)指標(biāo)，同時為防止由于干燥而產(chǎn)生裂縫，必須對其進行養(yǎng)護。（2）

17、防控措施：混凝土養(yǎng)護期間，應(yīng)重點加強混凝土的濕度和溫度控制，盡量減少表面混凝土的暴露時間，及時對混凝土暴露面進行緊密覆蓋（可采用蓬布、塑料布等進行覆蓋），防止表面水分蒸發(fā)。暴露面保護層混凝土初凝前，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 物理作用是指在沒有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時,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,引起混凝土強度降低,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受到破壞.物理作用主要包括2類: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)長期與混凝土接觸時,將會使混凝土中的可溶性成分(如Ca(OH)2)溶解.在無壓力水的環(huán)境下,基礎(chǔ)周圍的水容易被溶出的Ca(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會不斷溶解、流失,使混凝土強度減小,pH值降低,孔隙率增大,腐蝕性介質(zhì)更容易進入混凝土內(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)境中的某些鹽類侵入到混凝土的毛細孔道中,在濕度較大時會溶解,但在濕度較低或低溫環(huán)境下會吸水結(jié)晶.隨著孔隙中晶體的不斷析出、積累,毛細孔中的晶體體積將不斷膨脹,對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裂.寒冷地區(qū)的凍融破壞也屬于此類反應(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:分解類腐蝕和分解結(jié)晶復(fù)合類腐蝕. (1)分解類腐蝕 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 從目前來看,生物對混凝土的腐蝕問題尚未引起國內(nèi)重視4.據(jù)了解,獨聯(lián)體國家由于混凝土遭受生物腐蝕所造成的經(jīng)濟損失,到20世紀(jì)90年代初已達到5·5億美元/a,而且還有繼續(xù)增加的趨勢.生物對混