某泄洪工程高标号混凝土裂缝产生的原因及防治可行性论证报告.doc

某泄洪工程高标号混凝土裂缝产生的原因及防治
可行性研究报告

目 录
一、项目意义和必要性 1
1.1 国内外现状 1
1.2技术发展趋势 4
1.3对产业发展的作用与影响 5
1.4产业关联度分析 7
1.5市场分析 8
1.6与国家高技术产业化专项总体思路、原则、目标等关联情况。 12
二、项目技术基础 14
2.1成果来源及知识产权情况 14
2.2 已完成的研究开发工作及中试情况 14
2.3项目技术特点及与现有技术比较所具有的优势 16
2.4该重大关键技术的突破对行业技术进步的重要意义和作用 20
三. 建设方案 23
3.1 项目的产能规模 23
3.2 建设的主要内容 23
3.3采用的工艺技术路线与技术特点 25
3.4 设备选型及主要技术经济指标 25
3.5 建设地点 32
3.6 建设工期和进度安排 32
3.7项目的实施管理、人员培训 35
四、投资 38
4.1项目投资规模 38
4.2投资使用方案 39
4.3资金筹措方案 39
4.4贷款偿还计划 39
五、环境保护、资源综合利用、节能与原材料供应及外部配套条件落实情况等 40
5.1环境保护 40
5.2资源综合利用 44
5.3劳动安全 44
5.4 消防 48
5.5节能 49
5.6原材料供应及外部配套条件 52
六、项目法人基本情况 55
6.1项目法人基本情况 55
6.2 项目合作单位 57
6.3项目负责人基本情况 58
6.4主要股东概括 59
七、项目财务分析、风险分析及社会效益 60
7.1财务效益计算的依据及说明 60
7.2运营成本估算 60
7.3营业收入、营业税金及附加、利润及分配 62
7.4财务盈利能力分析 63
7.5清偿能力分析 63
7.6 财务不确定分析 63
7.7 项目风险分析 68
7.8 项目经济效益和社会效益分析 70
八、项目招标方案 72
8.1项目招标范围 72
8.2项目招标组织形式 72
8.3项目招标方式 72

摘要：小浪底泄洪工程中采用了抗空蚀、耐磨性能好的C70高标号硅粉混凝土。孔板(导流)洞、排沙洞明流段、明流洞和溢洪道大体积、C70高标号硅粉混凝土中均出现早期和后期施工裂缝。早期裂缝主要与混凝土因水泥水化热引起的内外温差和干燥引起的内外湿差有关。后期裂缝主要由基础温差引起。采取掺加25-40%粉煤灰优化混凝土配合比、加强混凝土温度控制、缩短混凝土分块长度等措施能有效预防裂缝产生。工程修补时采用环氧树脂和特细水泥注浆法处理已出现的裂缝、效果良好。
关键词：高标号硅粉混凝土 裂缝 环氧树脂 特细水泥
黄河小浪底水利枢纽工程位于河南省洛阳市以北40km，黄河中游最后一段峡谷的出口处，上距三门峡水利枢纽130km，下距花园口128km.水库总库容126.5亿m3，其中有效库容51亿m3.枢纽主要任务是以防洪、防凌、减淤为主，兼顾供水、灌溉和发电，蓄清排浑、除害兴利、综合利用。小浪底的泄洪项目主要包括：进水口引渠、10个功能不同的塔体组成的进水塔、3条孔板(导流)洞、3条明流泄洪洞、3条排沙洞、1条正常溢洪道、出口消力塘和泄水渠、尾水明渠。在3条孔板(导流)洞闸室以下洞身段、3条排沙洞明流段、3条明流洞和溢洪道采用了抗空蚀耐磨性能好的C70高标号硅粉混凝土。标号40MPa以下的混凝土在我国普遍使用，并具有丰富的施工经验和研究成果。但大体积、大范围使用70MPa混凝土，在我国水利工程中还是较少的。在小浪底孔板(导流)洞闸室以下洞身段、排沙洞明流段、明流洞和溢洪道C70高标号硅粉混凝土施工过程中，混凝土都有不同程度的裂缝出现，裂缝宽度一般在0.4～0.8mm，最大宽度2mm，裂缝平均长度4m.C70高标号硅粉混凝土裂缝分布部位和裂缝主要类型见表1.
表1 C70高标号硅粉混凝土裂缝分布部位和裂缝类型

1 高强度等级混凝土裂缝产生的原因
　　1.1 早期裂缝分析 混凝土早期裂缝主要与混凝土因水泥水化热引起的内外温差和干燥引起的内外湿差(特别在拆模后)有关。混凝土浇筑后，因水泥水化热作用，引起温度升高较快，见图1，加上混凝土的导热性能很差，导致混凝土内外出现温差。由于材料的热胀冷缩性，引起内部受压、外部受拉。当混凝土此时的抗拉强度小于外部温度拉应力时就要出现裂缝。有些部位在拆模(龄期2～3d左右)时已出现裂缝，有些部位在拆模后1～2d内出现裂缝。表2是计算的C25、C70混凝土升温过程中不同内表温差和不同表面温度降温梯度的拉应力。 
相关图片如下

图1 C70高标号硅粉混凝土现场实测温度上升曲线 
 表2 C25、C70混凝土表面早期温度拉应力

注：①3d龄期抗拉强度：C25混凝土[σ]=1.34MPa，C70高标号硅粉混凝土[σ]=1.92MPa;②5d龄期抗拉强度：C25混凝土[σ]=　—　　　1.72MPa，C70高标号硅粉混凝土[σ]=2.47MPa.
 　　从表2可以看出，低标号C25混凝土因其水泥用量少，水化热引起升温较C70低，在温差相同时，C70混凝土比C25混凝土温度拉应力要大得多。在升温过程中，当内表温差超过12℃时，C70混凝土的实际拉应力大于C70混凝土的极限拉应力[σ]；表面温度降温梯度超过10℃时，C70混凝土的实际拉应力大于C70混凝土的极限拉应力[σ]，都将产生裂缝。根据统计的现场温度资料，混凝土在木模板保护、外界气温10℃左右情况下，1～2m厚的C70混凝土在升温过程中内表温差在6～9℃左右，根据表2的计算分析结果，拆模前一般是不会出现裂缝。从现场施工情况发现，凡是拆模时即出现裂缝的，多是采用混凝土泵入仓水泥用量加大或浇筑后遇到特别冷的天气未很好的进行冬季保温，或同时具备上述两种因素，此时混凝土在升温过程中内表温差大于12℃，所以在拆模时混凝土就已经产生了裂缝。3号明流洞左边墙第54块混凝土在拆模时就发现有裂缝出现。
　　混凝土在拆模后无任何保护的情况下，经计算C70混凝土表面拆模后第一天降温梯度最陡，一般达到12～20℃左右，根据表2计算分析结果，一天表面降温10℃时所产生的温度应力足以将混凝土表面拉开。实际统计资料表明拆模后混凝土未进行有效的保护措施，遇低温时混凝土表面温度骤然下降，引起更大的温度变化，使得混凝土表面的拉应力更大，这样混凝土在拆模后1～2d内将出现表面裂缝。溢洪道左边墙WL-510K块的F层(层高3m)在拆模时未发现裂缝，拆模后未进行任何保护，拆模后第2天发现3条竖向贯穿裂缝。
　　早期混凝土裂缝一般为表面裂缝，方向不定，数量较多。根据现场统计资料显示此类裂缝占总量的69%.1.2 后期裂缝分析 混凝土后期裂缝主要由基础温差引起，与施工分块尺寸、混凝土弹模/基岩弹模等因素有关。对于厚度1～2m的混凝土底板或边墙，当混凝土块温度由最高降至最低(或稳定温度)时，由于受基岩的强约束，产生较大的拉应力，如果基础温差较大或分块尺寸较大，产生的拉应力大于混凝土抗拉力，混凝土就会产生裂缝，对厚度1m的C25、C70混凝土基础温差温度应力进行计算的结果见表3.
表3 因混凝土与基础温差引起的温度拉应力

　　注：①28d龄期抗拉强度：C25混凝土[σ]=1.85MPa，C70高标号硅粉混凝土[σ]=3.5MPa，应力安全系数均为1.3；②L为浇筑块最长边尺寸。
 　　由表3可见，基岩上的C25混凝土板，若控制基础温差22℃(对应最高温度为30℃左右)，浇筑分块长度应在15m以内，可防止混凝土出现裂缝。基岩上的C70高标号硅粉混凝土板，若控制基础温差37℃(对应最高温度为45℃左右)，浇筑分块长度大于15m时其拉应力大于C70高标号硅粉混凝土[σ]值3.5MPa，将会产生裂缝。若控制基础温差46℃(对应最高温度为54℃左右)，浇筑分块长度大于6m，将会产生裂缝。在溢洪道C70高标号硅粉混凝土分块长度达15m，因其最高温度超过45℃，出现了后期混凝土裂缝。
　　在无早期裂缝的浇筑块上，后期裂缝一般出现在浇筑块中间位置，而在已出现早期裂缝的浇筑块，后期裂缝只在已出现的裂缝上继续拉长加深。由于底板和围岩形成的基础约束力较强，由此产生的裂缝是深层裂缝和贯穿性裂缝。此类裂缝数量较少，但危害最大。根据现场统计资料显示此类裂缝占总量的31%.
2 C70高标号硅粉混凝土裂缝的预防
　　(1)优化混凝土配合比。在满足强度等设计指标要求的情况下，掺加粉煤灰25%～40%尽量减少水泥用量，降低混凝土水化热温升，提高混凝土的后期强度及抗裂能力。(2)提高施工质量。加强混凝土浇筑过程中的振捣控制，保证混凝土内部组织密实，达到提高混凝土极限拉伸值的目的。(3)缩短混凝土分块长度。根据水工规范，隧洞及泄洪槽衬砌分块长度一般6～12m.据表3计算分析结果，C70高标号硅粉混凝土分块长度取规范的下限，以4～6m较合适。(4)加强混凝土温度控制。C70高标号硅粉混凝土温控比其他低强度混凝土更难以控制。高强度等级混凝土温控有其特殊性，与低强度混凝土相比，其龄期3～7d左右温度提高的幅度远大于其强度提高的幅度。因此需采取比一般低强度混凝土更强的温控措施。在混凝土施工时降低浇筑温度，也就是降低最高温升和初始温差，达到降低表面拉应力的目的。这对防止早期温度裂缝非常有效。降低浇筑温度要控制3个环节，控制骨料温度、控制水泥温度，充分利用制冷设施来降低出机温度；混凝土运输中采用搅拌车，减少运输途中的温度回升；减少入仓振捣时的温度回升。(5)混凝土养护。混凝土冬季拆模后，为防止混凝土表面洒水结冰造成内外温差过大出现裂缝，小浪底工程使用Sika保水养护剂，拆模后刷在混凝土表面进行养护。该养护剂在90d后老化，自行剥落，不存在将来过水后有害物质污染黄河问题。同时覆盖泡沫塑料保温。
　　施工中采取以上措施后，有效地控制了裂缝的发生和发展。3号明流洞在施工后期裂缝明显减少。
3 C70高标号硅粉混凝土裂缝处理措施
　　根据技术规范要求凡是裂缝宽度大于0.5mm或是长度大于1.5m的裂缝均应进行处理。小浪底泄洪工程对C70高标号硅粉混凝土裂缝主要采用环氧树脂和特细水泥注浆进行处理。3.1 环氧注浆处理
3.1.1 注浆材料 Sika 752环氧树脂浆材为双组分化灌材料按比例混合后，可在自然状态下或潮湿的混凝土表面无收缩固化。Sika 752环氧树脂力学强度指标及适用条件见表4。
表4 龄期14d的强度指标及适用条件

　　3.1.2 裂缝处理步骤 (1)用冲击钻沿裂缝钻孔，孔径6mm、孔深10cm、孔距30cm左右。(2)用高压风水枪冲洗裂缝及周围混凝土表面，并用高压空气吹净缝内积水。(3)在钻孔处安放灌浆咀。同时用Sika 731环氧砂浆封闭裂缝及灌浆咀底座。固化24h.(4)把分别包装的Sika 752A、B两种材料按2∶1的比例在干净的容器内混合并搅拌3min.(5)用环氧注浆泵将拌合好的浆液注入裂缝内，竖向缝自下而上，水平缝自一端向另一端，逐孔灌注，灌注压力为0.4～0.6MPa.(6)自然状态下养护，达到一定强度后用砂轮机把表面打平磨光。
　　3.1.3 裂缝处理效果 孔板(导流)洞、排沙洞泄槽段均采用此方法进行处理，在处理过的裂缝中进行随机取芯检查，从芯样外观看，灌注材料充满裂缝空隙与混凝土结合很好。进行抗压实验时，满足混凝土设计强度要求。3.2 特细水泥注浆处理
表5 强度指标及适用条件

　　3.2.1 注浆材料 特细水泥(Sika Mikrodur R-U)因其细度(最大颗粒通过d95<9.5um，比表面积>16000cm2/g)有别于普通水泥。使用时特细水泥添加3%的外加剂(Sika Intraplast HE50)和水混合。特细水泥的力学强度指标及适用条件见表5.
　　3.2.2 裂缝处理步骤 其施工方法及操作步骤与环氧树脂灌浆类似，不同的是环氧树脂灌浆沿逢面钻孔插入灌浆管，而特细水泥灌浆不需钻孔，只需沿逢面每隔30～50cm安装一只管座，管座上连接支管，竖直缝自下而上，水平缝从一端到另一端，逐孔灌注，灌浆压力约0.6～1.2MPa.
　　3.2.3 裂缝处理效果 3条明流洞泄槽段裂缝采用此方法处理，根据取芯检查结果，水泥变形与混凝土接近，进行抗压实验时，满足混凝土设计强度要求。如果有渗水的裂缝采用特细水泥方法效果要比Sika环氧树脂好，但特细水泥方法价格?萐ika752方法高30%左右。因此，处理C70高标号硅粉混凝土裂缝时应根据实际情况选择不同的修补方法。
4 结束语
小浪底泄洪工程采用C70高标号硅粉混凝土的部位出现各种类型的裂缝的机率较C40以下混凝土的部位为高。从裂缝产生的时间上看，早期裂缝居多。从表面裂缝、深层裂缝、贯穿裂缝类型上看，C70高标号硅粉混凝土中深层裂缝、贯穿裂缝较C40以下混凝土多。通过对早期裂缝和后期裂缝的原因分析，采取了有效的预防措施，这些措施的实施对防止裂缝形成取得了良好的效果。按照技术规范要求，凡是缝宽大于0.5mm或长度大于1.5m的裂缝均应进行处理。小浪底采用环氧树脂注浆法和特细水泥注浆法处理裂缝，这两种方法工艺成熟，处理后的抗压强度满足设计要求。为了避免和减少高强度混凝土的裂缝，优化配合比设计、研制“补偿收缩混凝土”是土木工程材料学科的新课题。
参 考 文 献：
[1] 黄河小浪底水利枢纽泄洪工程(Ⅱ标)技术规范[S]。1994。
[2] 黄河小浪底水利枢纽温控观测及实施分析报告[R]。黄河水利委员会设计院，1999.

砌体结构裂缝成因及预防措施
论文上传：tgb70
论文作者：童光兵
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摘要：本文分析了砌体结构裂缝的成因，对温度裂缝、收缩裂缝以及沉降裂缝的产生机理进行了分析，提供了温度应力、温度变形和干缩变形的估算方法，讨论了影响砌体结构开裂的因素。针对这些影响因素提出了预防措施
关键词：砌体结构 变形裂缝 产生机理 温度变形 干缩变形 预防措施
中图分类号 　ＴＵ364
Causes and Measures of Treatment for Cracks in Masonry Structure Buildings
Tong Guangbing
 目前，砌体结构的房屋出现各种型式的裂缝，非常常见。其裂缝程度轻重不一，差别很大。轻则影响房屋正常使用和美观，严重的将形成结构安全隐患，甚至发生工程事故。随着住宅商品化的发展，房屋裂缝问题越来越引起人们的关注。
⒈裂缝的类型及成因
   按裂缝的成因，墙体裂缝可分为受力裂缝和非受力裂缝两大类。各种直接荷载作用下，墙体产生的裂缝称为受力裂缝。而砌体因收缩、温度、湿度变化，地基沉陷不均等引起的裂缝是非受力裂缝，又称变形裂缝。砌体房屋的裂缝中变形裂缝占80％以上[1]，其中温度裂缝更为突出。相对于受力裂缝，变形裂缝的产生机理和影响因素复杂得多，本文主要分析砌体结构的变形裂缝。
1.1砌体房屋的温度变形
1.1.1 温度裂缝的主要形态
最常见的温度裂缝出现在混凝土平屋盖房屋的顶层两端墙体和山墙上。如在门窗洞边的正“八”字斜裂缝、山墙上部的斜裂缝、平屋顶下或屋顶圈梁下沿砖(块)灰缝的水平裂缝、以及水平包角裂缝(包括女儿墙)等。
温度裂缝是造成墙体早期裂缝的主要原因。这些裂缝一般经过一个冬夏之后才逐渐稳定,不再继续发展,裂缝的宽度随着温度变化而略有变化。温度裂缝有明显的规律性：两端重中间轻，顶层重往下轻，阳面重阴面轻。
1.1.2 温度裂缝产生机理
对于砖砌体的结构，砖砌体的线膨胀系数5×10－6，是混凝土的一半。当外界温度升高时，混凝土顶盖变形大，墙体变形相对较小，导致砖砌体和混凝土屋盖之间产生约束应力。使屋盖受压，墙体受拉、受剪。当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时,墙体就会产生温度裂缝。
混凝土砌块墙体的线膨胀系数与混凝土屋盖相同。在夏季阳光照射下，两者之间存在一定的温差。屋面最高温度可达40℃～50℃，而顶层外墙平均最高温度约为30℃～35℃。屋面和顶层外墙存在10℃～15℃的温差，两者的温差可能引起墙体开裂。另外，从材料上
看，相同砂浆强度等级下抗拉、抗剪强度混凝土砌块比砖砌体小了很多，沿齿缝截面弯拉强度仅为砖砌体的30％～35％，沿通缝弯拉强度仅为砖砌体的45％～50％，抗剪强度仅为砖砌体的50％～55％。因此，在相同受力状态下，混凝土砌块抵抗拉力和剪力的能力要比砖砌体小很多，所以更容易开裂。
1.1.3 温度应力的估算
砌体结构的温度应力可通过下式估算[2]：

         (1－1)
             （1－2）
当顶板与墙体材料不同时，
式中，Cx－水平阻力系数，混凝土板与墙体Cx=0.3~0.6N/mm3，混凝土板和钢筋混凝土圈梁Cx=1.0N/mm3;
      t－墙厚；
      b－一面墙负担的楼板宽度；
      h－顶板厚度；
      Es－混凝土的弹性模量；
      α1－墙的线膨胀系数，砖砌体5×10－6；
α2－顶板线膨胀系数，混凝土10×10－6；
T1－墙的温度；
T2－顶板的温度；
L－墙长。
式（1－1）中τmax为弹性剪应力。考虑升温较快，取应力松弛系数H（t）=0.7~0.8，则砌体的徐变剪应力为：
           （1－3）
对于顶层墙体，墙体的压应力较小，墙体的剪应力近似等于主拉应力。根据式（1－1），墙体的剪应力与温差、水平阻力系数Cx以及建筑物长度有关。
从式（1－1）可知，墙体剪应力与温差成正比。因此，采取隔热措施以减少温差，可达到减小主拉应力的目的；墙体剪应力与成正比。如水平阻力系数Cx降低30％，则剪应力降低16％。因此，可通过在钢筋混凝土屋面板与墙体圈梁的接触面处设置水平滑动层来减少顶板与墙体的约束作用，滑动层可采用两层油毡夹滑石粉或橡胶片等[3]；剪应力和建筑物的长度呈非线性关系，增加长度，剪应力随之增加。    
1.1.4 温度变形的估算
粘土和混凝土砌体都有与温度变化成比例的特性，温度变形的大小可以根据热膨胀系数计算。构件受到温度变化为△T的构件，长度变化△L可以表达为
               （1－4）
其中，△L－温度变形；
α－热膨胀系数，砖砌体5×10－6，混凝土砌块10×10－6；
L－受到温度变化的构件长度；
△T－温度变化。
1.2砌体房屋的收缩变形
1.2.1 收缩裂缝的形态
因砌块收缩引起的墙体裂缝，在混凝土砌块房屋中比较普遍。在内外墙、在房屋的各层均可能出现。干缩裂缝形态一般有：⑴在墙体中部出现的阶梯形裂缝；⑵环块体周边灰缝的裂缝；⑶在外墙的窗下墙出现竖向均匀裂缝；⑷山墙等大墙面出现的竖向、水平向裂缝。收缩裂缝一般多出现在下部几层，有的砌块房屋山墙大墙面中间部位出现了由底层一直延伸至3、4层的竖向裂缝。
由于砌筑砂浆强度不高，灰缝不饱满，干缩引起的裂缝往往呈发丝状分散在灰缝缝隙中，清水墙时不易被发现，当有粉刷抹面时就显露出来。干缩引起的裂缝宽度不大，且裂缝宽度较均匀。
1.2.2 收缩裂缝的产生机理
粘土砌体和混凝土砌体对含水率变化的反应不同。粘土砌块随含水率的增加而膨胀。在含水率降低时砖不会收缩。即这种膨胀不会因为在大气温度中变干而收缩[4]。砖中的含水量取决于原材料的种类和烧制温度范围。当砖从窑中取出时尺寸最小，然后随着含水率的增加而膨胀。当砖暴露在潮湿的空气中它开始膨胀，在开始的几个星期内膨胀最大，膨胀会以很低的速率持续几年，砖的长期湿膨胀在0.0002和0.0009之间[5]。
混凝土砌块是混凝土拌合物经浇注、振捣、养生而成。混凝土在硬化过程中逐渐失水而干缩，砌干缩量因材料和成型质量而异，并随时间增长而逐渐减小。在自然条件下，成型28天后，混凝土砌块收缩趋于稳定。其干缩率为0.03％～0.035％，含水量在50％～60％左右。砌成砌体后，在正常使用条件下，含水量继续下降，可达10％左右，其干缩率为0.018％～0.07％[6]。对于干缩已趋稳定的混凝土砌块，如再次被浸湿后，会再次发生干缩，通常称为第二干缩。混凝土砌块在含水饱和后的第二干缩，稳定时间比成型硬化过程的第一干缩时间要短，一般为15天左右。第二干缩的收缩率约为第一干缩的80％左右。当混凝土砌块的收缩受到约束并且收缩引起的拉应力超过了块材的抗拉强度或块材与砂浆之间的抗弯强度，会出现收缩裂缝。收缩裂缝不是结构裂缝，但它们破坏了墙体外观。
1.2.3 收缩变形的估算
粘土和混凝土砌体对含水率变化的反应不同。当失去水分时，混凝土砌块会收缩，而粘土砌块会随含水率的增大而膨胀。由水分变化引起的变形可以根据与热膨胀相同的原理估计[6]:
               （1－4）
式中，k－对粘土砌体采用湿膨胀系数ke，对混凝土砌体采用收缩系数km;
L－砌体长度；
－收缩变形。
《砌体标准联合委员会（Masonry Standards Joint Committee，缩写为MSJC）规范》[6]规定粘土砌体的湿膨胀系数值ke为0.0003。由控湿的混凝土砌块砌筑的砌体km=0.15sl，由非控湿的混凝土砌块砌筑的砌体km=0. 5sl。sl为混凝土砌块的总线性干缩值，其值不超过0.00065。
1.3 地基变形
在软土、填土、冲沟、古河道、暗渠以及各种不均匀地基上建造结构物，或者地基虽然相当均匀，但是荷载差别过大，结构物刚度差别悬殊时，应特别注意由于地基不均匀沉降引起的裂缝。
1.3.1 地基不均匀沉降裂缝的形态
地基不均匀沉降裂缝的形态是多种多样的，有些裂缝尚随时间长期变化，裂缝宽度较宽，有时宽至数厘米。裂缝主要分为剪切裂缝和弯曲裂缝。地基不均匀沉降裂缝常见的有：正八字裂缝和斜向裂缝。沉降裂缝多出现在房屋中下部且发生于房屋中下部的裂缝较上部宽度大。
1.3.2地基不均匀沉降裂缝的产生机理
⑴ 墙体中下部区域的正八字裂缝
一般情况下，地基受到上部传递的压力，引起地基的沉降变形呈凹形，常称为“盆形沉降曲面”。这是由于中部压力相互影响高于边缘处相互影响，以及边缘处非受载区地基对受载区下沉有剪切阻力等共同作用的结果，导致地基反力在边缘区较高。这种沉降使建筑物形成中部沉降大、端部沉降小的弯曲，产生正弯距。结构中下部受拉，端部受剪，特别是由于端部地基反力梯度很大，端部的剪应力很大，墙体由于剪力形成的主拉应力破裂，裂缝呈正八字形。
由于墙体中上部受压并形成“拱”作用，墙体裂缝越靠近地基和门窗孔越严重。且中下部开裂区的墙体有自重下坠作用，造成垂直方向拉应力，可能形成水平裂缝。
⑵ 墙体斜向裂缝
当地基中部有回填砂、石，或中部地基坚硬而端部软弱，或由于荷载相差悬殊，建筑物端部沉降大于中部时，会形成负弯距。主拉应力将引起墙体的斜裂缝或倒八字裂缝。局部的沉降不均不仅可以引起斜裂缝，由于垂直沉降还可能引起砌体的水平裂缝。
1.3.3 影响地基沉降裂缝的因素
   地基、基础、建筑物构成一个整体，共同工作。其内力和变形形态与土的性质、建筑物与地基的刚度、基础与建筑物的尺寸形状、材料的弹塑性性质、徐变等有关。
⑴ 地基与建筑物的相对刚度
   为考虑地基与建筑物的共同工作，地基与建筑物的相对刚度可根据葛尔布诺夫方法确定，该法中弹性地基的柔性指数：
                        （1－5）
式中，E0－地基土的变形模量；
      μ0—地基土的泊松比；
EJ—地基上梁、板或箱体刚度；
a,b－基础的半长和半宽。
柔性指数表示了建筑物和地基的相对刚度。从式中可以看出，⑴建筑物和基础抗弯刚度越大，基础的长度和宽度越小，则柔性指数就越小，结构物或基础的相对刚度越大。这时在外荷载作用下，地基的反压力越往两端集中，则中部弯矩越大，这就需要结构具有足够的强度，满足结构物最大弯矩的要求；⑵在较好的地基上，地基的变形模量较高，而地基上基础的抗弯刚度较小，结构物的几何尺寸较长，则柔性指数相应增大。这时基础结构接近于柔性板，此时地基的沉降与荷载的分布有关。地基承受荷载大的地方，该处的沉降和变形较大，基础承受的弯矩较小。
⑵ 徐变
   建筑物的下沉、水平位移、温度、湿度变化引起的变形，除了绝对数量外，变形速率是一个重要因素。只要变形是缓慢的，则多数建筑物能经受较大的变形而不破坏。其主要原因就是由于建筑材料都具有徐变特性，在变形过程中，其内应力会随着变形速度的下降而松弛。
⑶ 建筑物的形状
   平面形状复杂的建筑物，如“I”、“T”、“L”、“E”字形等，在纵横单元交叉处基础密集，地基附加应力重叠，使地基沉降量增大。同时，此类建筑物整体性差，刚度不对称，在地基产生不均匀沉降时容易发生墙体开裂[8]。因此，遇不良地基时，在满足使用的情况下应尽量采用平面形状简单的建筑形式。
2 裂缝的预防措施
在目前的技术经济水平下，尚不能完全防止和杜绝由于钢筋混凝土屋盖的温度变形和砌体干缩变形引起的墙体局部裂缝。只能通过一些合理的构造措施，使砌体房屋墙体的裂缝的产生和发展达到可接受的程度[3]。
从上节的分析可知，建筑物的长度即伸缩缝、沉降缝或控制缝间距与温度裂缝、干缩裂缝和沉降裂缝的产生有很大关系。按照欧美规范，如英国规范规定，对粘土砖砌体的控制间距为10～15m，对混凝土砌块砌体一般不因大于6m；美国混凝土协会（ACI）规定，无筋砌体的最大控制缝间距为12～18m，配筋砌体的控制缝间距不超过30m，这些都远远小于我国砌体规范的规定。这也是按我国砌体规范的温度缝和有关抗裂构造措施不能消除墙体裂缝的一个重要原因。
2.1   温度变化引起的墙体开裂
防止主要由温度变化引起的砌体结构开裂,宜采取下列措施:⑴当采用整体式或装配式的钢筋混凝土屋盖时,宜在屋盖上设置保温层或隔热层;⑵在屋盖的适当部位设置控制缝,控制缝的间距不大于30ｍ;⑶当采用现浇混凝土挑檐的长度大于12ｍ时,宜设置分隔缝,分隔缝的宽度不应小于20ｍｍ,缝内用弹性油膏嵌缝;⑷建筑物温度伸缩缝的间距应满足现行《砌体结构设计规范》的规定,控制缝宜在建筑物墙体的适当部位设置,控制缝的间距不宜大于30ｍ。⑸非地震地区,在房屋顶层宜设钢筋混凝土圈梁。若采用钢筋混凝土圈梁,圈梁不宜外露。若不设圈梁,可在屋盖四周檐口下的砌体内,配置适当转角钢筋。
2.2墙体材料的干缩引起的开裂
防止主要由墙体材料的干缩引起的裂缝，可采用下列措施:⑴选用干缩值低的墙材。控制砌筑时材料的含水量(先让材料干缩后砌墙)。采用低强度砂浆和长度小的砖块,可以避免砖块的断裂,并将细小裂缝均匀分散到各个垂直的灰缝隙中,避免变形和应力集中,累加出现大裂缝。⑵面积较大的墙体采用在墙体内增设构造梁柱的构造措施。如墙体长度超过5ｍ,可在中间设置钢筋混凝土构造柱;当墙体高度超过3ｍ(120ｍｍ厚墙)或4ｍ(≥180ｍｍ厚墙)时,须在墙中腰处增设钢筋混凝土腰梁,或设置伸缩缝。⑶严格控制以胶凝材料为原料的砌块的龄期,不足28ｄ的不应进入施工现场。对于混凝土制品,如果以90ｄ的干燥收缩值为基准,28ｄ只完成收缩的80%左右。而且这类砌块,28ｄ前含水率大,物理化学变形不稳定,干燥收缩值大,特别是蒸压加气混凝土,出厂含水率有时高达60%以上。⑷正确掌握各种砌块使用时的含水率。轻集料混凝土空心砌块和蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰加气混凝土砌块砌筑时的含水率分别控制为5%～8%和15%、20%以内。砌体在生产储存期、运输、现场堆放等均要防止被水浸湿,雨季还应做好对砌块和砌体的遮盖。施工时,一般提前1～2ｄ洒水稍作湿润。砌块含水深度以表层8ｍｍ～10ｍｍ为宜。
2.3 地基沉降引起的开裂
防止主要由地基沉降引起的裂缝，可采用下列措施：⑴建筑物的体型力求简单；⑵合理设置沉降缝。在建筑物平面转折处、建筑高度荷载突变处、结构类型不同处以及地基土软硬交界处设置沉降缝；⑶减轻结构自重。⑷增强建筑物的刚度和强度。设置封闭圈梁和构造柱，特别是增强顶层和底层圈梁、合理布置纵横墙、采用整体性好、刚度大的基础形式等；⑸减小或调整基底的附加应力。改变基础地面尺寸，使不同荷载的基础沉降量接近。
3工程实例
某房产开发公司住宅楼竣工 2个月后 , 西边单元外山墙及内外纵墙开裂 ,开口最大达 12ｍｍ ,经调查 ,夏季屋面板承受太阳的直射 ,板截面的最高平均温度 50°Ｃ ,砖砌体外墙承受的最高平均温度为 30°Ｃ。屋面现浇板ｈ=8ｃｍ ,砖墙厚 24ｃｍ ,ＭＵ5、Ｍ2.5混合砂浆砌筑 ,建筑物全长Ｌ =50ｍ ,求因温差引起外纵墙顶部砖墙内产生的剪应力。

=0.887Mpa
砌体的徐变剪应力
而ＭＵ5、Ｍ2.5的砌体抗剪强度=0. 1ＭＰａ< =0.621ＭＰａ 故墙体出现温度缝开裂现象。
4         结论
⑴墙体的温度应力与温差成正比，随水平阻力系数和建筑物长度（或伸缩缝间距）非线性增加。
⑵墙体的收缩变形与墙体材料、砌块的含水率以及建筑物的长度有关。粘土和混凝土砌体对含水率变化的反应不同，当失去水分时混凝土砌块会收缩，而粘土砌块会随含水率的增大而膨胀。
⑶地基沉降裂缝的内力和变形形态与土的性质、建筑物与地基的刚度、基础与建筑物的尺寸形状、材料的弹塑性性质、徐变等有关。
⑷影响砌体结构裂缝的因素较多，有些裂缝是由多种因素引起的混合裂缝。设计时可通过构造措施来防止和减轻砌体结构裂缝的危害。
参考文献
⒈唐岱新，龚绍熙，周炳章.砌体结构设计规范理解与应用.中国建筑工业出版社，2002[M]
⒉王铁梦.工程结构裂缝控制. 中国建筑工业出版社，1997[M]
⒊砌体结构设计规范(ＧＢ50003 2001).北京:中国建筑工业出版社,2002[S]
⒋Narendra Taly著，周克荣等译.现代配筋砌体结构.同济大学出版社，2004[M]
⒌BIA.1991.“”Movement－Volume Changes and Effect of Movement,Part 1.”Technical Notes on Brick Construction No.18 Revised.Brick Institute of America,Reston,Virginia.January.[J]
⒍唐岱新. 砌体结构设计.机械工业出版社，2004[M]
⒎MSJC.1999.Building Code requirements for Masonry Structures.ACI 530-99/ASCE 5-99/TMS 402-99.American Concrete Institute,Farmington Hills,Michigan./Structural Engineering Institute of the ASCE,Reston,Virgini./The Masonry Society,Boulder,Colorado.[S]
⒏陈希哲.土力学地基基础（第三版）.清华大学出版社.2000.[M]
童光兵（1970—），男，湖北鄂州人，硕士，工程师。
混凝土裂缝的预防与处理
论文上传：xzd751105
论文作者：xzd751105
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摘要：混凝土裂缝产生的原因很多，有变形引起的裂缝：如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝；有外载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。在实际工程中要区别对待，根据具体情况提出解决裂缝的措施。
关键词：混凝土 裂缝 预防 处理
一、混凝土工程中常见裂缝及预防
１．干缩裂缝及预防
　　干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥砂浆中水分的蒸发会产生干缩，且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在０．０５～０．２ｍｍ之间，大体积混凝土中平面部位多见，较薄的梁板中多沿其短向分布。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。
　　主要预防措施：一是选用收缩量较小的水泥，一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥，降低水泥的用量。二是混凝土的干缩受水灰比的影响较大，水灰比越大干缩越大，因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比，同时掺加合适的减水剂。三是严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比，混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。四是加强混凝土的早期养护，并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护。五是在混凝土结构中设置合适的收缩缝。
２．塑性收缩裂缝及预防
　　塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现，裂缝多呈中间宽两端细且长短不一、互不连贯状态。其产生的主要原因为：混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者混凝土刚刚终凝而强度很小时，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。
　　主要预防措施：一是选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。二是严格控制水灰比，掺入高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性，减少水泥及水的用量。三是浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透。四是及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等，保持混凝土终凝前表面湿润，或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。五是在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施，及时养护。
３．沉陷裂缝及预防
　　沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致；或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等所致，特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直或呈３０°～４５°角方向发展，较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后，沉陷裂缝也基本趋于稳定。
　　主要预防措施：一是对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。二是保证模板有足够的强度和刚度，且支撑牢固，并使地基受力均匀。三是防止混凝土浇筑过程中地基被水浸泡。四是模板拆除的时间不能太早，且要注意拆模的先后次序。五是在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。
４．温度裂缝及预防
　　温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。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；梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。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。
　　主要预防措施：一是尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。二是减少水泥用量将水泥用量尽量控制在４５０ｋｇ／ｍ３以下。三是降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在０．６以下。四是改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量降低水化热。五是改善混凝土的搅拌加工工艺，在传统的“三冷技术”的基础上采用“二次风冷”新工艺，降低混凝土的浇筑温度。六是在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。七是加强混凝土温度的监控，及