土木工程本科毕业论文（浅析大体积混凝土裂缝）

大连理工大学网络教育学院毕业论文（设计）模板XXXXXXXXXX 学院本 科 生 毕 业 论 文（设 计） 题 目：浅析大体积混凝土裂缝 学习中心：广东XXX 层 次： 专科起点本科 专 业： 土木工程 年 级： 2021年秋季 学 号： 12XX16303381 学 生： 黄XX 指导教师： 王云X 完成日期： 2021年 3月 15日 II浅析大体积混凝土裂缝内容摘要大体积混凝土开裂后，其性能与原状混凝土性能相差很大，尤其是对耐久性（渗透性）的影响更大，严重影响结构的安全和耐久性能。因此研究大体积混凝土裂缝具有重要的工程意义。本文首先简要概述了研究的背景及国内外的研究现状，进而分析了大体积混凝土裂缝产生的三大主要原因：水泥水化热、收缩裂缝以及外界气温变化等。其次阐述了注意原材料的选择，采用合理的施工方法以及科学合理的养护措施等大体积混凝土裂缝的预防措施。再次针对已经出现大体积裂缝的处理，概述了表面修补法、填充法、结构补强法以及灌浆法等大体积混凝土裂缝的处理方法。最后本文具体分析了两个实际工程案例，分析工程的预防处理措施以及取得的效果。关键词：大体积混凝土；裂缝；处理措施2浅析大体积混凝土裂缝目 录内容摘要1引 言11 大体积混凝土及其开裂机理分析51.1 大体积混凝土概述51.2 大体积混凝土开裂机理分析51.2.1 温度裂缝51.2.2 收缩裂缝61.2.3 结构裂缝72 大体积混凝土裂缝控制92.1 注意原材料的选择92.1.1 选好原材料92.1.2 加强结构设计92.2 采用合理的施工方法92.2.1 降低浇筑温度和水化热92.2.2 降低内外温差102.2.3 强化混凝土全程养护102.2.4 改善约束条件的措施102.3 科学、合理的养护措施112.3.1 采用综合措施， 控制混凝土初始温度112.3.2 采用综合措施， 提高混凝土抗裂能力113 大体积混凝土裂缝的处理方法123.1 表面修补法123.1.1 涂覆法123.1.2 增加整体面层123.1.3 压抹环氧胶泥123.2 填充法133.3 结构补强法133.3.1 碳纤维片材加固法133.3.2 外包钢加固法133.4 灌浆法143.4.1 灌浆方式143.4.2 灌浆方法144 案例分析164.1 某水电站大坝裂缝预防分析164.1.1 工程概况164.1.2 预防措施164.1.3 取得的效果174.2 案例二某写字楼裂缝处理分析184.2.1 工程概况184.1.2 处理方法194.1.3 取得效果206 结论16参考文献17引 言近年来，随着我国改革开放的不断深入，经济快速的发展，使得我国的建筑行业也得到了迅速的发展，因此建筑技术以及建筑规模均得到不同程度的扩大，诸多城市出现了大型现代化技术设施，而且这一趋势还在继续增加，而众所周知混凝土结构具有价格便宜质量好等特性的材料，施工操作较为方便，可装饰性极强，此外其承载力也非常大，也受到人们越来越多的喜爱，所以大体积混凝土已成为大型设施或结构的重要组成部分1。因 此 ， 探 讨 裂 缝 产 生 的 原 因 和 预 防 措 施 对 防 止大 体 积 混 凝 土 裂 缝 的 出 现 有 着 重 要 的 意义。 对于大体 积 混 凝 土 裂 缝 控 制 的 系 统 研 究 ， 是 从 2 0 世 纪 3 0 年 代 中 期 美 国 修 建 鲍 尔 德 坝 ( 现 改 称 胡 佛 坝 ) 开 始 的 。 3 0 年 代 初 期 ， 美 国 所 修 建 的 几 座 混 凝 土 坝 产 生 了 裂 缝 ， 所 以 美 国 商 务 局 在 修 建 胡 佛 坝 时 ( 胡 佛 坝 是 当 时 世 界 上 最 高 大 的 混 凝 土 建 筑 物 ) ， 进 行 了 系 统 的 温 度 场 及 温 度 应 力 的 研 究 ， 提 出 了 柱 状 分 块 ， 薄 层 浇 筑 ， 并 采 用 水 管 冷 却 ， 低 热 水 泥 等 降 温 措 施 ， 从 而 防 止 了 危 害 性 裂缝的形成2。这种研究 成 果 至 今 仍 有 普 遍 影 响 。 随 着 科 技 进 步 ， 管 理 水 平 的 提 高 ， 4 0 年 代 美 国 陆 军 工 程 师 团 又 发 展 了 预 冷 骨 料 ， 通 仓 浇 筑 方 法 ， 规 定 混 凝 土 出 机 温 度 应 控 制 在 1 0 以 下 ， 6 0 年 代 又 采 取 了 泡 沫 塑 料 坝 面 保 温 等 措 施 来防止表面裂缝3。以上这 一 系 列 措 施 基 本 上 都 是 从 控 制 混 凝 土 浇 筑 块 温 度 变 化 幅 度 着 眼 的 ， 一 直 沿 用 至 今 ， 行 之 有 效 。 从 实 际 设 计 和 施 工 水 平 方 面 看 ， 自 4 0 年 代 至 今 ， 各 国 ( 如 美 国 、 俄 罗 斯 、 巴 西 和 中 国 等 ) 对 大 体 积 棍 凝 土 的 裂 缝 问 题 的 研 究 都 做 了 深 入 的 探 讨 ， 并 提 出 了 一 些 防 裂 措施4。就国内而言，袁勇（2004）分析了现浇混凝土早期性能特点和早期应力、应变发展规律介绍了结构特性、环境因素对混凝土性质变化作用机理。提出了混凝土结构的时变应力分析理论。对早期裂缝控制的基本理论与实际应用方法进行了阐述。刘海成（2005）在大体积混凝土应力场计算中，混凝土的弹性模量和徐变变形都与温度有关，温度场应力场存在耦合现象。根据温度损伤和温度对徐变的影响,建立了考虑温度影响的混凝土弹性模量表达式和徐变应变计算的递推公式。应用粘弹性与损伤耦合和正交各向异性损伤理论,描述了混凝土在高应力水平下的非线性徐变特性和由于微裂缝扩展引起的刚度退化与应变软化,建立了考虑温度影响的大体积混凝土结构应力场分析的有限元表达式。程志（2010）:超大体积混凝土在水泥水化时,会形成外低内高的温差,这种温差会使超大体积混凝土内部温度分布不均匀,会引起质点发生的变形不一致,从而产生内约束。超大体积混凝土中心由于温度较高,所产生的热膨胀也较表面大,因而在混凝土中心产生压应力,而表面则产生拉应力。当表面拉应力超过混凝土的抗拉强度时,就会在超大体积混凝土的外表面产生裂缝,这种裂缝比较分散、裂缝宽度小、深度也很小,俗称表面裂缝。它一般发生在浇筑后的温度上升阶段,是由于混凝土体积发生膨胀所形成的。国内的理论研究为本文的研究奠定了很好的基础，也为本文的实际应用研究提供了很好的参考。全文共分为五部分：第一部分是全文的引言，提出本文研究对象和意义。第二部分介绍了大体积混凝土及其开裂机理分析，主要对大体积混凝土进行介绍，并对大体积混凝土裂缝的具体原因进行探究，第三部分介绍对大体积混凝土裂缝控制，介绍大体积混凝土裂缝控制预防措施，第四部分概述大体积混凝土裂缝的处理方法，对出现的大体积混凝土裂缝的处理措施进行概述，第五部分是案例分析，引入大体积混凝土应用案例，针对案例的水工大体积混凝土的裂缝产生原因以及对策进行系统的研究，最后是全文的总结。1 大体积混凝土及其开裂机理分析1.1 大体积混凝土概述对大体 积 混 凝 土 的 定 义 ， 我 国 尚 无 明 确 的 定 义 ， 各 国 的 规 定 不 尽 相 同 ， 具 体 如 下 ： 美 国 混 凝 土 协 会 （ A C I ） 以 对 大 体 积 混 凝 土 的 定 义 为 ： 体 积 大 到 必 须 对 水 泥 的 水 化 热 及 其 带 来 的 相 应 体 积 变 化 采 取 措 施 ，才能 尽 量 减 少 开 裂 的 一 类 混 凝 土 。 日 本 建 筑 学 会 标 准 （ J A S S S ） 规 定 ： 结 构 断 面 最 小 尺 寸 在 8 0 c m 以 上 ， 水 化 热 引 起 的 混 凝 土 内 的 最 高 温 度 与 外 界 气 温 之 差 ， 预 计 超 过 2 5 的 混 凝 土 ， 称 为 大 体 积 混 凝 土 。 国 际 预 应 力 协 会 （ F I P ）规 定： “ 凡 是 混 凝 土 一 次 浇 筑 最 小 尺 寸 大 于 0 . 6 m ， 特 别 是 水 泥 用 量 大 于 4 0 0 k g / m 3 时 ， 应 考 虑 采 用 水 化 放 热 慢 的 水 泥 或 采 取 其 它 降 温 散 热 措 施” 5。1.2 大体积混凝土开裂机理分析混凝土结构在建设和使用中出现不同程度、不同形式的裂缝，这是一个相当普遍的现象。一般来说大体积混凝土开裂主要有温度裂缝、收缩裂缝以及结构裂缝。1.2.1 温度裂缝大体积混凝土的裂缝成因较为复杂，影响因素也较多。但主要由以下因素引起的5：（1）水泥的水化热大体积混 凝 土 在 浇 筑 凝 结 后 ， 水 泥 在 水 化 过 程 中 会 释 放 大 量 的 水 化 热 。 而 大 体 积 混 凝 土 结 构 物 断 面 尺 寸 较 大 较 厚 ， 水 泥 释 放 的 热 量 聚 集 在 混 凝 土 内 部 不 易 散 发 ， 使 结 构 物 内 部 温 度 急 剧 升 高 ， 通 常 在 3 - 5 日 内 温 度 达 到 最 高 值 。 温 度 变 化 产 生 体 积 胀 缩 ， 受 到 约 束 而 产 生 压 应 力 。 混 凝 土 在 浇 筑 初 期 ， 由 于 它 是 热 的 不 良 导 体 ， 其 强 度 和 弹 性 模 量 都 很 低 ， 对 水 化 热 引 起 的 急 剧 温 变 约 束 不 大 ， 相 应 的 温 度 应 力 也 小 。 随 着 混 凝 土 龄 期 的 增 长 、 弹 性 模 量 和 强 度 的 提 高 ， 对 混 凝 土 内 部 降 温 收 缩 的 约 束 愈 来 愈 大 ， 以 致 产 生 很 大 的 拉 应 力 。 拉 应 力 超 过 此 时 混 凝 土 的 极 限 抗 拉 强 度 就 产 生 温 度 裂缝。（2）约束条件在大体积混 凝 土 中 ， 一 般 有 内 部 约 束 和 外 部 约 束 两 种 情 况 。 内 部 约 束 是 由 于 内 部 水 泥 水 化 热 不 易 散 发 ， 表 面 则 易 散 发 ， 使 表 面 温 度 低 于 内 部 ， 即 由 温 差 形 成 。 相 对 而 言 ， 内 部 体 积 膨 胀 受 表 面 约 束 处 于 受 压 状 态 ， 表 面 体 积 则 收 缩 （ 特 别 是 遇 气 温 骤 降 ， 或 过 水 ） 受 内 部 约 束 ， 产 生 拉 应 力 6 。 浇 筑 在 基 岩 或 老 混 凝 土 上 的 混 凝 土 ， 在 逐 步 降 温 的 过 程