泵送混凝土施工裂缝的原因与防治措施

摘 要:本文作者结合泵送混凝土的特点,主要就泵送混凝土施工过程中,经常出现的非结构性裂缝问题所产生的原因及影响因素进行综合分析,并提出了防治的具体措施。

关键词:混凝土特点 裂缝 原因 防治措施

中图分类号:TU755 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)06(a)-0058-02

泵送混凝土施工是随着现代施工技术进步而发展的一种的施工工艺,由于其具有工艺简单、覆盖范围广、便于现场操作等优点,已取得了广泛应用。根据多年来的实践观察,发现采用商品混凝土建造的建筑,与采用传统普通混凝土建造的建筑相比,由于混凝土总收缩量增加,引起裂缝的现象大增,施工期尤其严重。在一定程度上影响结构的抗渗性和耐久性,是建筑工程迫切需要解决的技术问题。

1 泵送混凝土的特点

(1)原材料和配合比影响着混凝土的流动性和和易性。在水灰比相同的情况下,粗骨料最大粒径的控制得当和细骨料颗粒级配设计合理对混凝土的流动性有很大影响。为提高混凝土的流动性和防止离析,一般粗骨料的粒径不宜大于输送管内径的1/3～1/2.5。泵送商品混凝土中通过135mm筛孔的砂应不小于15%,含砂率宜控制在40%～50%,塌落度宜为80mm～180mm;为了防止离析,泵送商品混凝土中最小水泥用量为300kg/m3,在泵送商品混凝土中宜渗入适量的添加剂。

(2)早期裂缝的特点。一般在结构尚未受力或尚未承受结构荷载的3d～5d内,甚至在混凝土的初凝就会发生早期裂缝。若不采取任何措施,出现这种裂缝范围会很大。虽然早期裂缝并不一定影响结构的承载力,但它的存在却严重的影响着建筑物的使用,是引起纠纷的主要原因,特别是在商品房的质量纠纷中。

综上所述:泵送商品混凝土在使用时与普通混凝土相比,存在着水泥用量大、水灰比大、骨料粒径小、塌落度大等特点。这些特点是引起裂缝现象较普遍的原因。

2 变形裂缝产生的原因和防治措施

2.1 温度裂缝

2.1.1 产生的原因和特征

水泥水化热引起的温度应力和温度变形。由于水泥在水化过程中产生大量的热量,从而使混凝土的内部温度升高,在浇筑温度的基础上,一般在30℃左右,有时更高。混凝土内部的最高温度多数发生在浇注后的3d～5d内,因为混凝土内部和表面的散热条件不同,当混凝土内部与表面温差过大时,形成温度梯度,就会产生温度应力和温度变形。温度应力和温差成正比,温差越大,温度应力和温度变形也越大。当这种温度应力超过混凝土内外的约束力时就会产生裂缝,一般认为混凝土内外温差超过25℃时极易产生温度裂缝。这种裂缝的特点是裂缝出现在混凝土浇筑后的3d～5d。初期出现的裂缝很细,随着时间的发展而继续扩大,甚至达到贯穿的情况。混凝土内部的温度与混凝土浇筑厚度及水泥品种、用量有关。混凝土分层越厚、水泥用量越大、水化热越高的水泥,其内部温度越高,形成温度应力越大,产生裂缝的可能性越大。对于大体积混凝土,其形成的温度应力与其结构尺寸相关,在一定尺寸范围内,混凝土结构尺寸越大,温度应力也越大。因而引起裂缝的危险性也越大。这就是大体积混凝土易产生温度裂缝的主要原因。

2.1.2 防治措施

根据有关国内外文献资料记载,混凝土施工中混凝土内部最高温度＜75℃,混凝土内外温差＜25℃,一般不易产生温度应力裂缝。防止大体积混凝土出现裂缝最根本的措施就是合理进行混凝土分层分块,并在混凝土原材料及配合比选用、泵送混凝土浇筑工艺等方面控制混凝土内部和表面的温度差。

(1)混凝土原材料的选用。水泥品种选择和水泥用量控制:大体积混凝土施工宜选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥,在掺加泵送剂或粉煤灰时,也可选用矿渣硅酸盐水泥。在满足强度的条件下,尽可能减少水泥用量。选择质量优良的粗细骨料:根据结构最小断面尺寸和泵送管道内径,选择合理的最大粒径的粗骨料。天然连续级配的粗骨料可使混凝土具有较好的可泵性,减少用水量、水泥用量,进而减少水化热。细骨料采用级配良好的中砂为宜。采用细度模数2.8的中砂比采用细度模数2.3的中砂,可减少用水量20～25kg/m3,可降低水泥用量28～35kg/m3,因而降低了水泥水化热,混凝土温升和收缩。添加掺合料:除了掺加具有减水、增塑、缓凝、引气的泵送剂,混凝土中掺入一定数量优质的粉煤灰后,不但能代替部分水泥,而且能起到润滑作用,可改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性,并且能够补充泵送混凝土中粒径在0.315mm以下的细集料达到占15%的要求,从而改善了可泵性。特别重要的效果是掺加粉煤灰之后,可以降低混凝土中水泥水化热,减少绝热条件下的温度升高,效果是非常显著的。

(2)泵送混凝土施工工艺改进控制混凝土出机温度和浇筑温度:对于浇筑温度的控制,规范中有明确规定,高温季节施工时,混凝土最高浇筑温度应≤28℃。降低混凝土的出机温度,最有效的方法是降低原材料温度,根据测温掌握温度变化情况,采用冰水搅拌混凝土,粗细骨料遮阳防晒或洒冷水降温等措施降低混凝土的浇筑温度。除此之外,搅拌运输车罐体、泵送管道保温、冷却也是必要的措施。改进工艺:振动工艺,对已浇筑的混凝土,在终凝前进行二次振动,可排除混凝土因泌水而在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分,提高粘结力和抗拉强度,并减少内部裂缝与气孔,提高抗裂性。养护工艺,为了严格控制大体积混凝土的内外温差,确保混凝土质量,减少裂缝,必须切实做好养护工作,养护要做到使混凝土表面经常保持湿润,养护时间为28天。通过养护、保持了适当的温度和湿度条件,降低混凝土表层的温度差,防止表面裂缝。

2.1.3 产生的原因和特征

采用泵送混凝土现浇的各种钢筋混凝土结构中(特别是板、墙等表面系数大的结构),经常出现一种早期裂缝。这种裂缝为断续的水平裂缝,裂缝中部较宽、两端较窄、呈梭状,裂缝经常发生在板结构的钢筋部位、板肋交接处、梁板交接处、梁柱交接处、结构变截面的地方。这种裂缝产生的原因主要是混凝土流动性过大或流动性不足或混凝土拌制不均匀,在凝结硬化前没有沉实或者沉实不够,当混凝土沉陷时受到钢筋、模板抑制以及模板移动、基础沉陷所致。裂缝在混凝土浇筑后1h～3h出现,裂缝的深度通常达到钢筋上表面。防治措施:(1)严格控制混凝土单位用水量及水灰比,在满足泵送和浇筑要求时,尽可能减少坍落度。(2)掺加适量、质量良好的泵送剂和掺合料,可改善工作性、减少沉陷。(3)混凝土搅拌时间要适当,时间过短、过长都会造成拌合物均匀性变坏而增大沉陷。(4)混凝土浇筑时,下料不宜太快,防止堆积或振捣不充分。(5)混凝土应分层浇筑、振捣密实,振捣时间以10～15s/次为宜。在混凝土浇筑1h～1.5h后,混凝土尚未凝结之前,对混凝土进行二次振捣,表面要压实抹光。(6)在炎热的夏季和大风天气,砼表面搓毛后,为防止水分急剧蒸发,形成内外硬化不均和异常收缩引起裂缝,应采取措施缓凝,及时进行洒水养护并用塑料薄膜覆盖,使砼表面保持湿润。即使在气温、湿度正常、无风的情况下,也应在砼终凝时,尽早进行洒水养护及覆盖工作。

2.2 干缩裂缝

2.2.1 产生的原因和特征

干燥收缩的主要原因是水分在硬化后较长时间产生的水分蒸发引起的。混凝土的水分蒸发、干燥过程是由外向内、由表及里,逐渐发展的。进程非常缓慢,而且裂缝发生在表层很浅的位置,裂缝细微,常常不被人们注视。但这些细小的裂缝,会由于碳化和钢筋锈蚀的作用,影响结构的耐久性和承载能力。

2.2.2 防治措施

(1)水泥品种:一般来说,水泥的需水量越大,混凝土的干燥收缩越大,不同水泥混凝土的干燥收缩按其大小顺序排列为:矿渣硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中低热水泥和粉煤灰水泥。所以,从减少收缩的角度出发,宜采用中低热水泥和粉煤灰水泥。(2)水泥用量:混凝土干燥收缩随着水泥用量的增加而增大,但是增加量不显著。尽管如此,因泵送混凝土的水泥用量偏高,在有可能减少水泥用量时,还是尽可能降低水泥用量。(3)用水量:混凝土的干燥收缩受用水量的影响最大,在同一水泥用量条件下,混凝土的干燥收缩和用水量成正比;当水泥用量较高的条件下,混凝土的干燥收缩随着用水量的增加而急剧增大。综合水泥用量和用水量来说,水灰比越大,干燥收缩越大。沉陷裂缝、干缩裂缝都是由于混凝土单方用水量过大、混凝土过稀、坍落度过大,水分蒸发过快、过多造成的。因此严格控制泵送混凝土的用水量是减少裂缝的根本措施。(4)砂率:混凝土的干燥收缩随着砂率的增大而增大,但增加的数值不大。泵送混凝土宜加大砂率,但不是笼统的和无限的,也应在最佳砂率范围内,可以通过理论计算和工程实践确定。(5)掺合料:质量良好、含有大量球形颗粒的一级粉煤灰,由于内比表面积小、需水量少,能降低混凝土干燥收缩值。(6)化学外加剂:为了降低用水量,掺加适当数量减水率高、分散性能好的外加剂是非常必要的。掺加减水剂、泵送剂,特别是同时掺加粉煤灰的双掺技术不会增大干燥收缩,但是对于某些减水剂、泵送剂,尤其是具有引气作用时,有增大混凝土干燥收缩的趋势。因此在选用外加剂时,必须选用干燥收缩小的减水剂或泵送剂。(7)养护时间和方法:混凝土浇筑面表面干燥过快、产生较大的收缩、受到内部混凝土的约束,在表面产生拉应力而开裂。如果混凝土终凝之前进行早期保温养护,对减少干燥收缩有一定作用。

3 结语

总之,泵送混凝土要按施工要求选择较低的坍落度,在满足流动性和泵送性的条件下,使用较低的单位用水量,在满足强度条件下,尽可能降低水泥用量。同时,应选用对混凝土干燥收缩影响小的泵送剂,必要时掺加适量膨胀剂。在施工中采用二次振捣或复振,加强抹面和及时养护也是必不可少的技术措施。