混凝土常见裂缝的原因论文研究

浅析混凝土表面裂缝的成因与控制_胡伟荣,骆伟宁_建筑施工_建筑中文网在多年的施工现场管理过程中发现混凝土裂缝现象极为普遍。裂缝的产生有多种原因，但都会影响混凝土的强度和耐久性，并对结构产生有害的影响，有些会引起严重的渗漏，影响了建筑物的正常使用和安全运行。论文关键词： 混凝土； 表面裂缝； 骨料； 控制论文摘要：在多年的施工现场管理过程中发现混凝土裂缝现象极为普遍。裂缝的产生有多种原因，但都会影响混凝土的强度和耐久性，并对结构产生有害的影响，有些会引起严重的渗漏，影响了建筑物的正常使用和安全运行。一、混凝土和混凝土结构 混凝土，简写为"砼"，是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料，与水(加或不加外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土，也称普通混凝土。它广泛应用于土木工程。 混凝土结构是以混凝土为主要材料制作的结构。它包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构、型钢混凝土结构、钢管混凝土结构和预应力混凝土结构等。混凝土结构上由多种材料组成的复合人工材料，由于结构本身组成成分及承载受力特点，在周围环境中水及侵蚀性介质的作用下，随着时间的推移，混凝土将出现裂缝、破碎、酥裂、磨损、溶蚀等现象。 混凝土结构工程的质量，从根本上决定、影响着整个建筑工程的质量。但混凝土是一种抗拉能力很低的脆性材料，在施工和使用过程中，经常由于材料质量、施工工艺、地基变形、温度变化、湿度变化和结构受荷、设计结构等原因造成建筑工程局部甚至整体工程的质量问题。积极改进混凝土施工的技术措施，是减少和防止建筑工程质量问题、提高建筑工程质量的重要途径。 二、表面裂缝产生的原因 1. 表面裂缝的主要类型 混凝土常见的早期表面裂缝主要可分为两类。一是干缩裂缝，置于饱和空气中的混凝土因水份散失而引起体积缩小而变形，混凝土表面产生干缩，而其内部混凝土干缩起约束作用，使混凝土表面产生拉应力，当这种拉应力大于混凝土抗拉强度时就会产生干缩裂缝，干缩裂缝一般在混凝土浇筑后1～3d出现。二是温度裂缝，混凝土浇筑期环境温度骤降，表层混凝土急剧收缩，而内部混凝土仍处于高温状态，限制表面混凝土收缩，当收缩产生的拉应力大于混凝土极限拉应力后就会发生温度裂缝，温度裂缝在浇筑后5～20d出现。 2. 混凝土表面裂缝的控制 2.1 严格控制原材料，减少混凝土自身收缩 (1) 水泥。水泥应符合国家现行标准《普通硅酸盐水泥》(GB175-92)、《矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》(GB1344-92)。水泥颗粒愈细，硬化时收缩越大，矿渣水泥咻水性较差，泌水性较大，干缩性较普通水泥大，应优选普通硅酸水泥。大体积混凝土应选用发热量较低的水泥，防止混凝土内外温差较大发生裂缝。 (2) 细骨料。细骨料宜选用中砂，细度模数控制在2.4-3.0，砂子过粗，拌制的混凝土易产生离析、泌水现象。砂子过细，水泥用量较多，增加混凝土自身收缩量。砂子级配要良好，减少颗粒间空隙，减少水泥用量。砂子中的有害物质如云母、硫酸盐及硫化物、有机质、粘土、淤泥等能降低混凝土强度和耐久性，增大混凝土的干缩性，使用前应进行检测，控制在标准以内。 (3) 粗骨料。粗骨料级配应合理，减小粗骨科空隙率，在满足施工要求前提下，粗骨料最大粒径尽量增大，以节约水泥，提高混凝土密实度。控制粗骨料的针、片状含量，减少混凝土的薄弱层面。 (4) 配合比。科学设计配合比，确定适且的水灰比、水泥用量、砂率。在保证强度的前提下，不宜过多增加水泥用量，坍落度不宜过大。大体积混凝土配比设计要考虑选用适宜的掺和料和缓凝减水型外加剂，减少混凝土单位用水量，降低水泥早期水化热。 2.2 加强施工过程控制 (1) 拌和。拌制混凝土时，必须严格遵守实验室签发的配料单进行配料，水、水泥、砂、石子均应以重量计，不得以车、锨数计量。称量偏差控制在允许偏差范围内。拌和程序和拌和时间应通过试验决定，并严格控制。有资料证明，离差系数Cv值小的混凝土相应的抗裂能力就高，出现裂缝的机率就小。Cv值应控制在0.15以内。 (2) 降低混凝土浇筑温度。降低混凝土浇筑温度应从降低混凝土出机口温度，减少运输和仓面的温度回升两方面入手。降低混凝土出机口温度采取的主要措施为：预冷骨料、遮阳防晒、洒水降温和加冰拌和。运输时对运输车进行遮阳防晒和保温措施。混凝土浇筑仓面要遮阳，减少混凝土冷量损失。 (3) 浇筑仓面控制。混凝土裂缝最先出现在混凝土的薄弱部位，所以应最大限度地减少薄弱部位出现。浇筑时应严格控制以下几方面：①不合格料严禁入仓，入仓的不合格料要清除，严禁在仓内加水。②每一浇筑层收仓要平整，不要出现台阶，否则相对应的面层混凝土部位在气温骤降情况下，应力集中易出现裂缝。③振捣混凝土时以混凝土不再显著下沉，不出现气泡，并开始泛浆为准，防止漏振、过振，以防混凝土离析或不密实产生裂缝。④因事故停仓，间歇时间不宜超过混凝土允许间歇时间，否则按施工缝处理，防止出现薄弱层。⑤同一仓面严禁使用不同强度和不同水泥的混凝土。 (4) 二次抹压。混凝土浇筑完毕，抹压成型。在混凝土初凝前进行二次抹压，消除因混凝土干缩。塑性收缩产生表面裂缝，以增加表面混凝土密实度。二次抹压对消除以上原因产生的混凝土表面裂缝效果显著。 (5) 高温季节混凝土浇筑时间控制。高温季节混凝土浇筑，混凝土中水份损失过快造成混凝土浇筑困难，又易产生干缩裂缝。浇筑时间应尽量避开大风、高温天气，赶在夜间或气温较低时进行。否则应在仓面上遮阳防晒，防止阳光直射仓面。（下转第2页） 2.3 养护和表面保护 (1) 浇筑完毕12h后即可开始养护，养护时间不得低于14d.高温季节和重要部位应适当加长养护时间，并用保水材料覆盖。严禁阳光直射新浇混凝土表面，充分养护是防止混凝土干缩裂缝的重要措施。 (2) 冬季浇筑混凝土拆模时间不宜过时，一般在5d左右。拆模后应立即对混凝土面进行保温。防止混凝土突然暴露在寒冷的空气中产生温度裂缝。冬季混凝土严禁洒水养护，应采取喷涂养护剂、覆盖保水材料等措施。 (3) 当日平均气温在2-4d内连续下降6-9℃时，未满28d龄期混凝土表面必须进行保温，防止气温骤降出现裂缝。 (4) 应避免混凝土结构早龄期过水，过水会造成混凝土环境温度骤降，极易出现温度裂缝。 混凝土表面裂缝易发展成破坏性裂缝，对建筑结构的危害是巨大的，对混凝土裂缝的检查和处理工作十分困难。预防混凝土裂缝，必须对原材料、浇筑过程、养护和表面保护进行严格控制，防止混凝土早龄期表面裂缝的发生。 参考文献 [1] 昊瑾. 建筑材料[M]. 南京，河海大学出版社，1999. [2] 苏强. 常见混凝土裂缝的成因与预防. 河北建筑工程学院学报, 2005(4).更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作，提升中标率，您可以点击底部官网客服免费咨询：

对混凝土桥墩开裂的原因及对策分析论文

摘要：

近年来，随着城市公路交通量的增加，公路、桥梁负荷上升、其承载力日趋饱和，考虑不少公路、桥梁采用混凝土结构，且大多为建国后所建，桥龄基本在40年左右，这些旧有桥梁很多都已出现老化、破损、裂缝等现象。大体积混凝土施工的关键问题是控制混凝土温度，防止混凝土裂缝的产生，因此，施工前要制定针对大体积混凝土施工的技术方案，即防止混凝土产生温度裂缝的预案。针对方形桥墩易于开裂的问题，本文通过对方形桥墩在设计、施工及运营期间可能出现的裂缝原因进行列述，并就施工期间水化热、运营期间的温度骤降因素建立有限元模型进行应力场分析，根据分析结果提出相应的处理对策。

关键词： 桥梁工程方形桥墩裂缝对策

引言：

根据相关病害调查，桥墩裂缝是混凝土桥梁最主要的病害形式之一：桥墩作为桥梁结构中重要的下部构件，不仅承担着上部结构及汽车等产生的竖向轴力、水平力和弯矩，有时还受到风力、土压力、流水压力以及可能发生的地震力、冰压力、船只和漂流物对墩台的撞击力等荷载的作用。桥墩墩身裂缝直接影响且损害其自身乃至整体桥梁（根据混凝土结构缺损状况评定标准，墩台部件权重约占全桥的50%）的安全性、实用性、耐久性和美观。

裂缝形成原因归结为温度裂缝，温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错；裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。

1、裂缝成因。

分析桥墩病害的主要表现形式为：混凝土剥落、露筋、砌体风化、灰缝脱落、水平裂缝、竖向裂缝、网状裂缝、水平位移、倾斜、沉降等。其中，裂缝作为混凝土结构的主要病害之一，其成因复杂繁多，裂缝划分无严格界限，每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要因素，其余因素对于裂缝起到继续发展或加剧劣化的作用。常见的墩身裂缝形式包含：桥墩中心线附近的竖向裂缝、桥墩在日照时间较长侧的裂缝、桥墩模板对拉筋孔处的裂缝、桥墩模板分块接缝处的裂缝、桥墩顶部环向裂缝以及混凝土表面细小、不规则的裂缝。究其开裂原因，拟从桥墩的设计、施工及运营使用三方面进行分析论述。

（1）桥墩设计。

桥墩在设计阶段，结构不计算或漏算、结构受力假设与实际受力不符，内力与配筋计算错误，结构的安全系数不够、设计时考虑的施工可能性与实际情况出现差异等均会使桥墩在外荷载直接作用下产生裂缝。

（2）桥墩施工。

桥墩施工过程中，水化热效应、施工工艺、材料自身等因素都会影响桥墩开裂。

①水化热。混凝土浇注过程中水泥水化放热，受混凝土自身的不良导热性和混凝土热胀冷缩性质影响，桥墩内部温度升高体积膨胀而外部温度相对较低发生收缩，内外相互作用易导致桥墩混凝土外部产生很大的温度拉应力，当混凝土抗拉强度不足以抵抗该拉应力时，会引发桥墩竖向开裂。该类裂缝仅存在于结构表面。

②施工工艺。

在桥墩浇注、起模等过程中，若施工工艺不合理、质量低劣，可能产生各种形式的'裂缝，裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度都因产生的原因而异：模板的倾斜、变形以及接缝都可能会使新浇注的混凝土产生裂缝；混凝土振捣不密实、不均匀，也会引发蜂窝、麻面等缺陷；混凝土的初期养护时的急剧干燥也会引发混凝土表面的不规则裂缝；混凝土入模温度过高、施工拆模过早也会导致墩身开裂。

（3）桥墩运营。

桥梁在运营阶段，交通量的增长、超出设计荷载的重型车辆过桥、钢筋的锈蚀等都会影响桥梁墩柱及其它构件的裂缝开展情况。当墩柱受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝，则应特别注意，往往是结构达到承载力极限的标志。此外，环境温度对桥墩等构件的开裂影响也不容忽视，引起混凝土桥墩温度变化的主要因素包括：年、月温差、日照变化、骤降温差等，尤其是入冬期间温度骤降极易造成桥墩等大体积构件开裂。

2、裂缝对策研究。

混凝土不可避免地带裂缝工作，裂缝的存在和发展也将一定程度地削弱相应部位构件的承载力，并进一步引发保护层剥落、钢筋锈蚀、混凝土碳化、持久强度低等，甚或危害桥梁的正常运行和缩短其使用寿命。因而，针对前裂缝在设计、施工及运营阶段可能出现的原因，进行控制对策的研究，列述如下。

（1）设计阶段。

在计算模型选取合理、桥墩强度、刚度、稳定性等满足规范要求的条件下，可选择尺寸较小的圆形截面桥墩，以一定程度地减缓减弱其温度应力峰值，从而降低其开裂风险。此外，在桥墩四周加防裂钢筋网，配筋除满足承载力及构造要求外，应结合水泥水化热引起的温度应力增配钢筋，以提高钢筋控制裂缝的能力。

（2）施工阶段。

①水化热。

R.Springenschmid认为，混凝土的2/3应力来自于温度变化，1/3来自干缩和湿胀。典型的波特兰水泥会在开始3天内放出约50%的水化热。可见，水化热是混凝土早期温度应力的主要来源，过快过高的水化热是早期开裂的主要原因。针对水化热效应，可采取以下措施以改善并控制开裂情况：在满足设计强度的前提下，尽可能采用圆形截面柱、尽可能采用低标号混凝土；采用低水化热的水泥或掺粉煤灰的水泥或掺缓凝剂，其对改善混凝土和易性、降低温升、减小收缩具有较好的效果，也可提高自身抗裂性。此外，对墩身内部布设冷水管以循环降温。

②入模温度。

降低混凝土的入模温度也是一项降低混凝土温度应力的重要措施。一般的，混凝土从塑形状态转变为弹性状态时，浇注温度越低开裂倾向越小。过高的入模温度会加剧了混凝土的早期温升，使得温度应力更大。

③其它。

桥墩的模板应具备足够的强度、刚度和稳定性，可承受新浇混凝土的重力、侧压力以及施工过程中可能产生的各种荷载；混凝土的振捣密实、均匀，可有效防止收缩裂缝，不可过捣，否则造成混凝土离析；拆模不应太早，混凝土终凝后对墩柱表面应及时的保湿保温养护，使水泥水化作用顺利进行，以提高混凝土的抗拉强度。主要养护方法包括：覆盖养护、浇水养护、储水养护和薄膜养护等。

（3）运营阶段。

运营阶段的抗裂措施应主要包含两方面内容：对潜在开裂隐患的控制和既有裂缝的修补控制。对于前者，若不考虑地震、撞击等偶然因素的影响，桥梁在运营期间的裂缝则主要跟环境变化相关。根据前文的温度骤降影响分析，圆形截面柱的抗裂情况较另2者略优，因而，可优先选择圆截面柱作为桥墩的设计方案。

除此，可在温度骤降前期或初期，于桥墩表面附加保温材料或涂抹防护材料以削减温度骤降带来的影响。对于后者，虽然对桥墩混凝土的原材料、配合比及工艺等方面加强预防措施，但混凝土桥墩的裂缝仍不可避免。根据《公路工程质量检验评定标准》规定，公路桥墩裂缝缝宽>0.15mm，铁路桥墩裂缝缝宽>0.2mm以下的局部收缩裂缝，须进行处理、修补。对于运营期间出现的裂缝，由变形变化所引起的裂缝，其无承载力危险，可采用防水型化学灌浆技术作一般表面处理。

混凝土桥墩工程中，多属于大体积混凝土工程，较易出现裂缝。只有在设计、施工、运营各阶段进行科学、合理的运作，可减轻减缓混凝土的裂缝开展。根据前文，相同体积情况下，满足强度、刚度、稳定性要求后，圆截面柱较矩形柱受施工期间水化热、运营期间温度骤降所引起的温度应力小，因而建议桥墩设计采用圆截面。