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本 科 生 毕 业 论 文（设 计）
题 目：浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施
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完成日期： 2021年4月 28日
随着中国城市化进程的蓬勃发展，土木工程建设遍地开花，混凝土结构的应用越来越广泛。混凝土结构在施工期间和使用期间受到各种因素的影响，产生裂缝，限制了混凝土结构的使用，混凝土裂缝时刻威胁着混凝土结构的安全，大大降低了混凝土结构的承载力、耐久性、抗渗性；而且，不同建筑的混凝土结构并不一样，造成其出现裂缝的原因也不尽相同，如何分析不同混凝土结构产生裂缝的原因，并提出有针对性的防治措施，成为建筑领域较为关注的话题。本文以混凝土裂缝作为研究主题，集中探讨混凝土裂缝产生的原因及防治对策。此外，本文以某工程为例，探讨了该工程混凝土裂缝的防治，并分析了取得的效果。总之，如何保证混凝土结构的质量就成为广大工程技术人员的难点，本文力求结合具体案例的施工经验，谈谈如何做好混凝土施工工作。
关键词：混凝土；裂缝；成因；措施
目 录
引 言
商品混凝土结构的主要优点是：整体性好，可灌筑成为一个整体；可模性好，可灌筑成各种形状和尺寸的结构;耐久性和耐火性好；工程造价和维护费用低。90年代后期，尤其是近几年来，商品混凝土结构设计强度越来越高，工期要求越来越快，普遍采用了预拌供应、泵机输送的施工方法。施工设备先进了,施工速度大大加快，商品混凝土结构出现麻面、蜂窝等现象减少了，裂缝缺陷却反而多了起来。结构裂缝发现的时间，有的在施工过程当中，有的在竣工验收之前，有的在交付使用之后一、二年，甚至更长一些年限。裂缝发生的构件有板，也有梁或墙柱，多数在楼板，少数在梁；发生的部位多在支座附近，也有在跨中；裂缝的形状有分散的，也有连通的；深度有表面的，也有深层的，甚至有贯穿的；宽度有0.1 mm以内的，有0.1～0.3 mm之间的，也有0.3mm以上的，多为0.1～0.3 mm之间。钢筋混凝土结构出现裂缝不仅种类繁多，形态各异，而且较普遍，尤其是楼板的裂缝，轻者影响建筑物美观，造成渗漏水，重者降低建筑结构的承载力、稳定性和整体性，甚至还会导致整体倒塌的重大质量事故。这类裂缝是在现有施工技术条件下较难克服的质量通病之一，特别是民用建筑工程结构楼面出现裂缝，往往会引起业主对工程质量提出异议，从而引发投诉、纠纷以及索赔等情况。因此，正确分析裂缝产生原因，切实加以防治十分必要，十分迫切。研究混凝土结构的裂缝产生原因及控制具有重要的社会意义和经济意义。现根据多年来现场施工实践经验和教训，从设计配筋、商品混凝土选用及施工控制等方面，着重阐述钢筋混凝土裂缝的原因及综合防治措施。
目前，工程结构领域长期受到混凝土裂缝的困扰，这是因为如果不能发现引发裂缝的原因，并采取措施进行控制的话，裂缝就会扩大、恶化，并最终降低混凝土的耐久性，这一问题己经引起工程技术人员的关注，并在工程实践中进行了许多研讨处理。上世纪80年代，国际上爆发了石油危机，时至今日，混凝土耐久性危机成为新的世界性难题，这是因为早期建设的道路、水利、房屋、桥梁等，其使用寿命远远达不到设计年限，多数在二十年内就己经无法提供正常服务，要么需要进行大规模维护，要么需要进行翻修调试。国内情况同样不容乐观，一些见诸报端的重大混凝土工程项目，都是因为混凝土裂缝类病害而导致功能异常，严重的己经出现安全隐患而导致弃用，这给国民经济造成了沉重损失。通过广泛地调研，在我国的交通基础设施、海港工程项目中，以及商业建筑、民用建筑领域，都受到混凝土裂缝问题的影响，这不只是经济层面、技术层面的问题，更是关乎民生安全的重大课题。在我国“一五”期间，建筑领域的更新改造资本在同期建筑投资体量中的占比是4.2%，在“三·五”、“四·五”期间逐步扩大到27%，31.7%，及至“七五”期间，这一指标己经提高为54%。以辽河油田为例，为了维修、加固400栋住宅，工程投资规模高达2.4亿元，如此大成本的修缮工程的原因何在呢?正如施工设计人员所述:“混凝土架起来的住房，都因为混凝土裂缝而变得不敢入住”。可以说，我国在大规模建设基础设施的同时，也承受着混凝土裂缝病害，对此，应当加快研究混凝土开裂问题，同步开展混凝土裂缝预防和混凝土结构加固等课题研究。
1 绪言
在实际工程中，往往是各种因素多重作用引起混凝土开裂。宽度小于或等于0.05mm的裂缝通常对使用无大的危害，叫做无害裂缝，而结构物的有害裂缝不仅会降低力学性能和承载力，而且直接影响结构耐久性，缩短使用寿命。施工中应采取措施使结构尽量不出现裂缝，或减少裂缝的数量和宽度，特别是避免出现有害裂缝。国内外对裂缝宽度都有相应的规定，如我国的CCES01-2004《混凝土结构耐久性设计与施工指南》，对钢筋混凝土结构的最大允许裂缝宽度就明确规定干湿交替和冻融环境下的一般构件为0.2mm；水中和土中环境下为0.3mm。混凝土由于各种收缩引起的开裂问题一直是混凝土结构物裂缝控制的重点和难点。
随着我国国民经济的高速增长，促进了建筑业的快速、持续的发展。混凝土因其取材广泛，价格低廉，抗压强度高，可浇注成各种形状，并且耐火性好，不容易风化，且养护费用低，成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料之一。而随着商品混凝土的诞生，由于其施工方便快捷，性能稳定，质量可靠，劳动强度低，生产效率高，同时又可减少噪音，保护环境等综合优点，更是把混凝土推向了一个顶峰。但是，大量的工程和实践理论分析表明，钢筋混凝土构件基本上都是带裂缝工作的，只是有些裂缝很细，甚至肉眼看不见(缝宽<0.5mm)，一般对结构的使用无大的危害，允许其存在。有些裂缝在使用荷载或外界物理及化学因素作用下，不断产生和发展引起混凝土碳化、保护层剥落及钢筋锈蚀，使钢筋混凝土强度和刚度受到削弱，耐久性降低，严重时甚至发生垮塌事故，危害结构的正常使用，必须加以控制，因此研究商品混凝土裂缝产生的原因及预防措施是非常重要而迫切的。开裂发生的原因可能是原材料的选取与配合比的选择不当、施工方法和措施有误、建筑物所处的条件影响以及结构不合理等。混凝土所产生的温度收缩、干燥收缩、不均匀沉降、结构应力集中等都可能会导致混凝土开裂。
各国学者根据各自的试验和经验对钢筋混凝土结构裂缝的开裂机理主要有以下三种观点：粘结——滑移法；无滑移法；综合理论；其综合考虑了以上两种破坏机理对混凝土破坏的准则的研究。而对破坏准则的研究，迄今为止国内外学者提出的破坏准则也不下几十个，他们的来源可以分成三类：一类是借用古典强度理论的观点和计算式；二是以混凝土多轴强度实验资料为基础的经验回归式；三是以包络面的集合形式特征为依据的纯数学推导式。从整体上来看，强度理论准则中参数过少的不太适用描述混凝土的实际破坏包络面，亦即不能适应于广泛的应力范围；但参数过多，可能稍微提高模拟曲面的精细程度，但对于材性离散的混凝土来说，也不一定能真正提高计算准确程度的效果。
对混凝土裂缝宽度的计算模式主要有；我国设计规范中的计算公式和方法；美国规范对裂缝的计算公式和方法；模式规范CEBFIPM90中的计算方法：基于有限元研究方法；直接确定最大裂缝的宽度等几种方法。对形成裂缝大小的影响因素很多，一般说来主要有外界荷载及形式，配筋率及形式，钢筋与混凝土的粘结力，混凝土的形状尺寸，粒径大小等都对混凝土裂缝产生、发展有较大的影响。
2 混凝土裂缝的分类及成因
混凝土结构的裂缝是一个相当普遍的现象，大量工程实践以及近代科学关于混凝土强度的细观研究都表明结构物的裂缝是不可避免的，它是材料的一种特性。因此，科学地对待裂缝问题是在对裂缝进行分类、研究的基础上，采取有效的措施，将裂缝的有害程度控制在允许的范围内。本章将就混凝土结构中常见裂缝进行分类，并对结构中占主要部分的裂缝进行成因分析。
2.1 混凝土结构裂缝的分类
2.1.1 按裂缝的成因分类
根据混凝土裂缝产生的原因，可分为结构性裂缝和非结构性裂缝两大类。
一、结构性裂缝
结构性裂缝是由荷载引起的，其裂缝与荷载相对应，是承载力不足的结果，其裂缝形式多种多样，主要形式有：
（一）设计原因引起的裂缝
1、钢筋锚固长度不满足要求产生的裂缝。
2、设计时的计算简图与实际受力情况不符产生的裂缝。
3、计算理论选择错误，结构构造不当引起的裂缝。
4、构件的刚度不满足要求，导致结构开裂。
5、平板结构中结构构造不当导致板面开裂。
6、计算模型选择时，考虑主要应力，忽略次要应力，而忽略部分的应力导致。结构中产生的裂缝。
7、设计时未考虑施工方法，由此在结构中产生的裂缝。
8、预制构件连接部分的裂缝。
（二）施工原因引起的裂缝
1、施工时，钢筋位置摆放不正确，在结构中引起的裂缝。
2、模板支护不当，在构件中产生的裂缝。
3、施工使用的原材料不符合设计要求或不合格而引起的裂缝。
4、施工时，构件未达到规定的强度要求便使其承受堆载等荷载而引起的裂缝。
5、施工质量达不到要求而引起的裂缝。
（三）使用原因引起的裂缝
1、改变建筑物的使用条件引起的裂缝。
