預防混凝土開裂的方法和措施

1、鍵入文檔標題鍵入文檔副標題鍵入作者姓名2017/11/25混凝土作為工程中的基礎材料，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防混凝土開裂 的方法和措施做了詳細探討。預防混凝土開裂的方法和措施班級： 03 姓名：胡歌 學號： 88摘要： 混凝土作為工程中的基礎材料， 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防混凝土開裂的方法和措施做 了詳細探討。關鍵詞： 混凝土開裂 變形裂縫 荷載裂縫 控制或預防混凝土開裂一、引言混凝土是由水泥、 摻合料、外加劑與水按一定比例配

2、制而成的膠結漿體將分 散的砂、石子經攪拌而粘結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 裂產生裂縫，給人民的生產生活帶來了不便。為什么混凝土容易產生裂縫呢 ?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構中產生不 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， 硬化并產生 體積變形， 由于各種材料變形不一致， 互相約束而產生初始應力， 造成在骨料與 水泥石粘結面或水

3、泥石本身之間出現(xiàn)肉眼看不見的微觀裂縫。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 結材料。水泥的化學收縮與水泥的品種、標號、細度、用量及施工工藝有關。一 般來說，水泥的標號越高、細度愈大、用量愈多，混凝土的收縮率也就隨之增加。 混凝土在經過收縮階段后， 總的收縮率應控制在 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，產生裂縫的原因也不同

4、。 特別是泵送混凝土出現(xiàn)裂縫一般是難以避免的。 關鍵在于正確認識、及時處理，將工程質量控制在允許的范圍內?；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 裂縫和荷載次應力裂縫； 變形裂縫也可以分為材料自身變形裂縫和結構變形裂縫。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，結構的強度、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 下導致結構變形，從而出現(xiàn)裂縫。三、混凝土開裂的具體原因及控制預防混凝土開裂的方法和措施3.1 水泥水化熱過

5、高（1）分析： 混凝土內的水泥在水化反應過程中散發(fā)出大量熱量， 是混凝土升溫， 并與外部氣 溫形成一定的溫差， 從而產生溫度應力， 其大小與溫差有關， 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硬化過程中體積變化是否均勻的性能。 如果水泥 硬化后產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 或混凝土構件產生膨脹性裂縫， 降低建筑物

6、質量， 甚至引起嚴重事故。 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的石膏過多。國家標準規(guī)定：水泥安定性經沸煮法檢驗（CaO）必須合格；水泥中氧化鎂（MgO）含量不得超過5.0%，如果水泥經壓蒸安定性試驗合格，貝U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腐蝕。空氣中 CO2 氣滲透到混凝 土內，與其堿性物質起化學反應后生成碳酸鹽和水， 使混凝土堿

7、度降低的過程稱 為混凝土碳化，又稱作中性化。空氣中 CO2 氣滲透到混凝土內，與其堿性物質起化學反應后生成碳酸鹽和 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，其化學反應為： 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,混凝土產生裂縫。（2）防治措施：混凝土碳化破壞的防治 ,對

8、于混凝土的碳化破壞,我們在施工中總結出了一 系列治理措施：一是,在施工中應根據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寒地區(qū)選用抗 硫酸鹽普通水泥；沖刷部位宜選高強度水泥；二是,分析骨料的性質,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, 高質量的原材料, 科學的攪拌和運輸, 及時的養(yǎng)護等各項嚴格的 工藝手段,以減少滲流水量和其它有害物的侵蝕, 以確保混凝土的密實性； 另外, 若建筑物地處環(huán)境惡劣的地區(qū), 宜采取環(huán)氧基液涂層保護效果較好, 對建筑物地 下部分在其周圍設置保護層； 用各

9、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,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)氧基液做涂基保護。3.4 氣溫變化大（1）分析：根據溫度應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形成殘余應力。中期：自水泥放熱作用基本結束時起至商品混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時, 溫度 應力主要是由于商品混凝土的

10、冷卻及外界氣溫變化引起, 這些應力與早期形成的 殘余應力相疊加,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。 溫度應力主要是外界氣溫變化引起, 這些應力與前兩種的殘余應力相迭加。（2）防治措施：熱天澆筑商品混凝土時減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱。a在商品混凝土中埋設水管，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構，在寒冷季節(jié)采取保溫措 施。3.5 堿骨料反應（1）分析：堿-骨料反應（Alkali-Aggregate Reaction，簡稱AAR ）條件是在混凝土

11、配制時 形成的，即配制的混凝土中只有足夠的堿和反應性骨料， 在混凝土澆筑后就會逐 漸反應，在反應產物的數量吸水膨脹和內應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的發(fā)展而發(fā)展， 嚴重時 會使工程崩潰。（ 2）防治措施：降低混凝土中水泥和外加劑的總堿性物質含量。 一般情況下， 水泥含量低于 0.6%作為預防堿骨料反應的安全界限。 加上外加劑和水個其他成分中加入的堿性 物質，一般控制混凝土含堿量低于 3kg/m3 可防止堿骨料反應。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,則應對骨料進行活性檢測，如經檢測為活性骨料，則不

12、能使用，或經與 非活性骨料按一定比例混合后， 經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，如硅粉、粉煤灰、高爐 礦渣等。隔絕水和濕空氣的來源。 如果在擔心混凝土工程發(fā)生堿骨料反應的部位能有 效地隔絕水和空氣的來源，也可以取得緩和堿骨料反應對工程損害的效果。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構， 其表 面溫度的降低速率比內部要明顯的多， 從而產生較大的溫度梯度和由此引起的溫 度應力，若混凝土的抗拉強度尚不足以抵抗該溫度的應力， 混凝土表面便會產生 不規(guī)則的可見或不可見裂縫。這

13、些裂縫絕大多數是不可恢復的，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時，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提高混凝土的早期強度。使用早強型水泥，在混凝土結構不受硫酸鹽腐蝕時，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 土凝結硬化和早期強度的發(fā)展。適當提高水泥用量，一般提高60-120kg/m3,通常認為每45kg硅酸鹽水泥 水化產生的熱量可以使混凝土溫

14、度增高 5-9C。適當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露天堆放的集料中含有結冰顆?；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 C 如當氣溫低于4C,拌合水的溫度已經加熱到 60E時，集料溫度應加熱到15C 左右即可；若粗集料干燥且無冰凍現(xiàn)象，拌合水溫度已經加熱到60C時，只需將細集料加熱到40C左右即可；若集料中無結冰顆粒或冰塊時，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

15、凝土中集料和 水泥的質量之和比拌合水質量大很多，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用最 廣泛的方法，加熱后的水溫不宜超過 60-80E，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80C，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。 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而不產生過高的內部溫度， 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外溫差過大

16、， 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?混凝土的凝結及早期強度的發(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 T下水化凝結，最重要的是 保證混凝土澆筑后的前3天之內溫度不要降到10C以下，最好是能在21C條件 下保持較長的時間。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 在混凝土內部。 保溫材料應保持干燥且與混凝土或模板緊密接觸。 水泥混凝土結 構

17、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、 耐久性等技術指標， 同時為防止由 于干燥而產生裂縫，必須對其進行養(yǎng)護。( 2)防控措施： 混凝土養(yǎng)護期間，應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

18、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反應發(fā)生時 ,混凝土內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 ,導致結構受到破壞 .物理作用主 要包括 2 類:侵蝕作用和結晶作用 .(1)侵蝕作用 :當環(huán)境中的侵蝕性介質 (如地下軟水 ,河流、湖泊中的流水 )長期 與混凝土接觸時，將會使混凝土中的可溶性成分(如Ca(0H

19、)2)溶解.在無壓力水的 環(huán)境下 ,基礎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(0H)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 ,腐蝕性介質更容易進入混凝土內部 ,如此循環(huán) ,導致混凝土結構破壞 .(2)結晶作用 :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 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晶壓力 ,從而引起混凝土的膨脹開裂 .寒

20、冷地區(qū)的凍融破壞也屬 于此類反應 .b. 化學腐蝕化學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 (如酸、堿、鹽 等)發(fā)生化學反應生成新的化學物質而引起混凝土結構的破壞 .化學腐蝕可歸納為 兩大類 :分解類腐蝕和分解結晶復合類腐蝕 .(1) 分解類腐蝕 混凝土中的有效成分與某些腐蝕性介質發(fā)生復分解反應 ,生 成了新的物質 .(2) 分解結晶復合類腐蝕 混凝土中的 Ca(0H)2 與腐蝕性介質發(fā)生反應 ,生成某些新的鈣鹽 ,這些鈣鹽在混凝土的毛細孔中可結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重視 4.據了解,獨聯(lián)體 國家由于混凝土遭受生物腐蝕所造成的經濟損失 ，到20世紀90年代初已達到5 -5 億美元/a,而且還有