土木工程毕业论文

摘要

混凝土是一种非均质脆性材料，由粗骨料（碎石）、细骨料（砂子）、水泥以及其中的气体和水组成。在温度和湿度变化的条件下，硬化并产生体积变形，由于各种材料变形不一致，互相约束而产生初始应力，造成在混凝土内出现微细裂缝。这种微细裂缝的分布不规则且不连贯，在荷载或应力作用下，裂缝开始扩展，并逐渐互相贯通，从而出现较大的肉眼可见的裂缝，称为宏观裂缝，即通常所说的裂缝。 本文将从混凝土自身化学反应、水分流失蒸发、温度影响、结构受力等方面对混凝土工程中常见的一些裂缝的成因进行分析探讨。针对混凝土裂缝产生的原因，在混凝土配合比优化、温度控制、裂缝计算、后浇带设置以及施工现场的养护等方面提出了预防裂缝发展的措施。最后依据相关文献，总结出混凝土裂缝的处理方法：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。

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目 录

摘 要 ....................................................................................................1 一、混凝土裂缝的成因及类型 .............................................................3 （一）混凝土因自身特性产生裂缝 .................................................... 3 （二）化学反应引起的裂缝 .................................................................. 6 （三）混凝土结构受力裂缝 .................................................................. 6 二、混凝土裂缝的预防措施 .................................................................. 7 （一）混凝土原材料的选取使用严格把关 .......................................... 7 （二）采用优质掺合料，改善混凝土的施工和耐久性能 ................... 8 （三）降低水分从混凝土表面的蒸发速度 ........................................... 8 （四）严格按配合比施工.........................................................................8 （五）做好裂缝计算...............................................................................9 （六）做好后浇带的施工........................................................................9 （七）混凝土的养护...............................................................................9 三、混凝土裂缝的处理措施 ................................................................... 9 （一）表面修补法 .................................................................................10 （二）充填法.........................................................................................10 （三）注入法.........................................................................................10 （四）围套加固法 .................................................................................10 （五）钢箍加固法..................................................................................10 （六）粘贴加固法.................................................................................10 （七）混凝土置换法.............................................................................11 （八）电化学防护法.............................................................................11 （九）仿生自愈合法.............................................................................11 四、结束语 .............................................................................................11 五、参考文献 ........................................................................................12

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一、混凝土裂缝的成因及类型

实际上,钢筋混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,甚至多种因素互相影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种原因，在此,我们就按此分类谈谈常见裂缝的成因。

（一） 混凝土因自身特性产生的裂缝

1、收缩裂缝：收缩是混凝土材料固有的特性，是混凝土在空气中结硬时产生的体积变化。这种体积变化，在完全自由状态下，不会使混凝土产生裂缝。但实际上，由于结构的整体作用，每一构件，甚至每一构件的不同部分，都会受到不同大小、不同形式的约束。混凝土体积变形与这些约束相互作用，就会使混凝土内产生拉应力。当这种拉应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土中就会出现裂缝。一般来讲，混凝土受到的约束越大，其产生的收缩裂缝越多或越宽。由于混凝土体积收缩是因为水份蒸发、干燥导致的，因而收缩裂缝也通常称为干缩裂缝。

混凝土干缩机理比较复杂，最主要的原因是混凝土内部空隙水蒸发变化时引起的毛细管引力，水泥水化生成的大量微细孔隙，在干燥条件下，胶体中自由水逐渐蒸发产生毛细管引力，胶体孔隙受到压缩，胶体的体积随着水分的蒸发减少而不断收缩，从而引起混凝土体积收缩。胶体的数量及其特性随着水泥的化学成分、细度、水灰比、龄期而不同。一般来说，单位用水量和水泥用量比较多的混凝土胶体数量多，而混凝土的干缩变形也比较大。

混凝土的干缩裂缝取决于干缩、徐变、弹性性质和抗拉强度等方面的综合作用，当存在以下三个基本条件：①混凝土发生干缩变形②处于约束状态③干缩应力达到混凝土抗拉强度。此时混凝土就会出现干缩裂缝。

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（1）干燥收缩：由于水泥混凝土的脱水干燥,其长度或体积会有所减少,称干燥收缩。混凝土的干燥收缩主要是由于水泥石的干缩引起的;水泥石的收缩比混凝土大,约为普通混凝土的1d的龄期为基准,相对湿度70 %左右的环境下,最终的收缩变形为左右。影响其干缩变形的主要原因可分为内外两方面原因: 内因涉及单方水泥用量、用水量、水灰比、骨料(品种和单方用量) 以及构件大小(厚度) 外因则涉及环境相对湿度、干燥时间等。

（2）水化收缩：混凝土或砂浆中的骨料（砂、石），体积是不变化的，但是水泥与水产生的水化反应会有体积变化。水泥水化反应中，反应生成产物的总体积要小于反应物（水泥+水）的总体积，所以称为水化收缩。水泥水化的减缩量，随水化反应进程而增大，也与水泥的矿物组成有关，水泥的铝酸三钙和铁铝酸四钙含量越高，产生的水化减缩越大。每克水泥水化3天后，可产生30~40mm3/g的体积减缩量。大部分水泥水化产生的体积减缩，都形成了水泥浆体的内部孔隙（毛细孔、凝胶孔），少量体积减缩体现在外观体积上，即自生收缩。

（3）混凝土的自身收缩：混凝土的自身收缩与是由于水的迁移而引起的。但它不是由于水向外蒸发散失，而是因为水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降形成弯月面，产生所谓的自干燥作用，从而导致混凝土体的相对湿度降低及体积减小而最终自身收缩。

（4）干湿引发的体积变化 硬化后混凝土结构虽然是稳定的,但在水中或者高湿度的地方,会由于吸水而产生膨胀,称之为润湿膨胀。影响其膨胀率的主要原因有:混凝土中单方用水量、水泥用量、水灰比、骨料以及构件的大小(厚度) 、混凝土浸水前的干燥状态以及水中存放期限等。

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2、温度裂缝：混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1／10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.6～1.0）×104， 长期加荷时的极限位伸变形也只有（1.2～2.0）×104。由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。

3、塑性裂缝：一般多在混凝土浇注过程或浇注成型后，在混凝土初凝前发生，由于混凝土拌合物中的骨料在自重作用下缓慢下沉，水向上浮，即所谓的泌水，若是素混凝土，混凝土内部下沉是均匀的，若是钢筋混凝土，则混凝土沿钢筋下方继续下沉，钢筋上面的混凝土被钢筋支顶，使混凝土沿钢筋表面产生顺筋裂缝。这种塑性塌落裂缝，对于大流动性混凝土或水灰比较大的混凝土尤为严重。 裂缝一般特

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