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泵送混凝土裂縫的防治措施
來源: | 日期:2011年12月31日 | 閱讀:

泵送混凝土屬于大流態的混凝土,它與過去現場自拌的混凝土相比,具有坍落度大、砂率大、水泥用量多等顯著特點。筆者結合多個項目泵送混凝土的施工實踐發現,泵送混凝土施工出現的裂縫普遍存在,在一定程度上影響結構的抗滲性和耐久性。本文主要論述混凝土裂縫的形成原因及其防治措施。

  一、泵送混凝土的特點

  1.水泥用量較多,為保證混凝土具有良好的可泵性,混凝土中的水泥用量多為350~550千克/立方米。

  2.常添加摻合料,為改善混凝土的性能、節約水泥和降低造價,混凝土中時常摻加粉煤灰、礦渣、滑石粉等摻合料。

  3.砂率偏高、砂用量多。為保證混凝土的流動性、粘聚性和保水性,以便運輸、泵送和澆筑,泵送混凝土的砂率一般要比普通流動性混凝土大,約為38%~45%。

  4.粗骨料最大粒徑為滿足泵送和抗壓強度要求,規范規定粗骨料最大粒徑與普通直徑比≤1/3。

  5.水灰比宜為0.4~0.6。水灰比<0.4時,混凝土的泵送阻力急劇增大;水灰比>0.6時,混凝土則易泌水、分層、離析,也影響泵送。

  6.泵送劑:多為高效減少劑復合以緩凝劑、引氣劑等,對混凝土拌合物流動性和硬化混凝土的性能有影響,因而對裂縫也有影響。

  二、裂縫原因分析和防治措施

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  1.產生的原因

  水泥在水化過程中產生大量的熱量,若按502焦/克的熱量釋放計算,如水泥按350~550千克/立方米來計算,則釋放的熱量每立方米為17500~27500千焦的熱量,從而使混凝土內部溫度升高。如果按照我國施工驗收規范規定混凝土澆筑溫度為28℃,則可使混凝土內部溫度達到65℃左右,如果沒有降溫措施,混凝土內部溫度有時還會更高。水泥水化熱在1~3天可放出熱量的50%。由于熱量的傳遞、積存,混凝土內部的最高溫度大約發生在澆筑后的3~5天,因為混凝土內部和表面的散熱條件不同,所以混凝土中心溫度低,形成溫度梯度,造成溫度應力。當這種溫度應力超過混凝土的內外約束力(包括混凝土抗拉強度)時,就會產生裂縫。一般認為,混凝土的內外溫差超過25℃,極易產生溫度裂縫,這種裂縫出現在混凝土澆筑后的3~5天,初期出現的裂縫很細,隨著時間的發展而繼續擴大,甚至達到貫穿的情況。

  混凝土內部的溫度與混凝土澆筑厚度及水泥品種、用量有關?;炷练謱釉胶?,水泥用量越大,水化熱越高的水泥,其內部溫度越高,形成溫度應力越大,產生裂縫的可能性也越大。

  對于大體積混凝土,其形成的溫度應力與其結構尺寸相關,在一定尺寸范圍內,混凝土結構尺寸越大,溫度應力也越大,因而引起裂縫的危險性也越大,這就是大體積混凝土易產生溫度裂縫的主要原因。

  2.防治措施

  防止大體積混凝土出現裂縫最根本的措施就是合理進行混凝土分層分塊,并在混凝土原材料及配合比選用、泵送混凝土澆筑工藝等方面控制混凝土內部和表面的溫度差。

 ?。?)合理進行混凝土分層分塊

  混凝土澆筑前,應根據結構物的結構尺寸、倉面大小及約束情況等合理進行混凝土澆筑的倉面劃分,保證分層分塊滿足設計及規范要求,大體積混凝土分層分塊不宜過大,以避免產生溫度裂縫。

 ?。?)混凝土原材料和配合比的選用

  水泥品種選擇和水泥用量控制:大體積混凝土施工宜選用中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥,在摻加泵送劑或粉煤灰時,也可選用礦渣硅酸鹽水泥。在滿足強度的條件下,盡可能減少水泥用量,控制在450克/立方米以下,經研究和經驗表明,每立方米混凝土的水泥用量增減10千克,其水化熱將使混凝土的溫度相應升高或降低1℃。

  選擇質量優良的粗細骨料:根據結構最小斷面尺寸和泵送管道內徑,選擇合理的最大粒徑的粗骨料。天然連續級配的粗骨料可使混凝土具有較好的可泵性,減少用水量、水泥用量,進而減少水化熱。例如5~40毫米粒徑比5~25毫米粒徑的碎石或卵石混凝土可減少用水量6~8千克/立方米,降低水泥用量15千克/立方米,因而減少泌水、收縮和水化熱。細骨料采用級配良好的中砂為宜。實踐證明,采用細度模數2.8的中砂比采用細度模數2.3的中砂,可減少用水量20~25千克/立方米,可降低水泥用量28~35千克/立方米,因而降低了水泥水化熱,混凝土溫升和收縮。

  添加摻合料:除了摻加具有減水、增塑、緩凝、引氣的泵送劑,混凝土中摻入一定數量優質的粉煤灰后,不但能代替部分水泥,而且能起到潤滑作用,可改善混凝土拌合物的流動性、粘聚性和保水性,并且能夠補充泵送混凝土中粒徑在0.315毫米以下的細集料達到占15%的要求,從而改善了可泵性。特別重要的效果是摻加粉煤灰之后,可以降低混凝土中水泥水化熱,減少絕熱條件下的溫度升高,如混凝土在1~28天齡期內,摻加20%粉煤灰的水泥混凝土,其溫升和水化熱約為未摻加粉煤灰的水泥混凝土的80%??梢?,添加粉煤灰對降低混凝土的水化熱和溫升的效果是非常顯著的。

 ?。?)泵送混凝土施工工藝改進

  控制混凝土出機溫度和澆筑溫度:對于澆筑溫度的控制,規范中有明確規定,高溫季節施工時,混凝土最高澆筑溫度應≤28℃。降低混凝土的出機溫度,最有效的方法是降低原材料溫度,根據測溫掌握溫度變化情況,采用冰水攪拌混凝土,粗細骨料遮陽防曬或灑冷水降溫等措施降低混凝土的澆筑溫度。除此之外,攪拌運輸車罐體、泵送管道保溫、冷卻也是必要的措施。

  改進工藝:振動工藝,對已澆筑的混凝土,在終凝前進行二次振動,可排除混凝土因泌水而在石子、水平鋼筋下部形成的空隙和水分,提高粘結力和抗拉強度,并減少內部裂縫與氣孔,提高抗裂性。養護工藝,為了嚴格控制大體積混凝土的內外溫差,確?;炷临|量,減少裂縫,必須切實做好養護工作,養護要做到使混凝土表面經常保持濕潤,養護時間為28天。通過養護、保持了適當的溫度和濕度條件,降低混凝土表層的溫度差,防止表面裂縫。

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  1.產生的原因

  采用泵送混凝土現澆的各種鋼筋混凝土結構中,經常出現一種早期裂縫,即塑性收縮裂縫,造成混凝土塑性收縮裂縫的主要原因是混凝土在塑性狀態時混凝土表面失水過快造成的,常發生在混凝土板或表面積較大的墻面上,一般長度大約0.2~2米,寬度為1~5毫米,從外觀分為無規則網絡狀和混凝土構件截面變化等規則的形狀,深度一般3~10厘米,裂縫在混凝土澆筑后1~3小時內出現。

  2.防治措施

  嚴格控制混凝土單位用水量及水灰比,在滿足泵送和澆筑要求時,盡可能減少坍落度;摻加適量、質量良好的泵送劑和摻合料,可改善工作性,減少沉陷;混凝土攪拌時間要適當,時間過短、過長都會造成拌合物均勻性變壞而增大沉陷;混凝土應分層澆筑、振搗密實,振搗時間以10~15秒/次為宜,在混凝土澆筑1~1.5小時后,混凝土尚未凝結之前,對混凝土進行二次振搗,表面要壓實抹光;在澆筑混凝土前,對模板進行預濕,混凝土澆筑成型后,采取措施,有利于降低混凝土表面的溫度,如覆蓋塑料薄膜等,防止因水分急劇蒸發而形成內外硬化不均和異常收縮引起的裂縫。

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  1.產生原因

  當混凝土因養護不夠,表面水分蒸發過快,混凝土表面收縮加快,受混凝土內部的約束,將在表面產生拉應力,便產生裂縫。水泥水化反應,使混凝土內部和表面形成很大的溫差,混凝土抗拉強度不足以抵抗因收縮產生的拉應力時,便產生表面裂縫。

  2.防治措施

  水泥用量的控制,混凝土干燥收縮隨著水泥用量的增大而增大,因泵送混凝土的水泥用量偏高,在滿足強度質量的前提下,在有可能減少水泥用量時,還是盡可能降低水泥用量。

  用水量控制,混凝土的干燥收縮受用水量的影響很大,在同一水泥用量條件下,混凝土的干燥收縮和用水量成正比,當水泥用量較高的條件下,混凝土的干燥收縮隨著用水量的增加而急劇增大。即水灰比越大,干燥收縮越大。因此嚴格控制泵送混凝土的用水量是減少裂縫的根本措施。

  砂率控制:混凝土的干燥收縮隨著砂率的增大而增大,但增加的數值不大。泵送混凝土宜加大砂率,使其控制在最佳砂率范圍內,可通過理論計算和工程實踐確定。

  摻合料控制:質量良好,含有大量球形顆粒的一級粉煤灰,由于內比表面積小、需水量少,能降低混凝土干燥收縮值。

  養護時間和方法控制:混凝土澆筑面表面干燥過快,產生較大的收縮,受到內部混凝土的約束,在表面產生拉應力而開裂。如果混凝土終凝之前進行早期保溫養護,對減少干燥收縮有一定作用。

  三、結論

  綜上所述,泵送混凝土,特別是在高強度、大流動性條件下,由于水泥用量多、單位用水量大、砂率高和摻化學外加劑,使混凝土干燥收縮,產生裂縫的潛在危險大,對此必須引起足夠重視。為此要按施工要求選擇較低坍落度,在滿足流動性和泵送性的條件下,使單位用水量降低,在滿足強度質量條件下,盡可能降低水泥用量。同時應選用對混凝土干燥收縮影響小的泵送劑,摻加適量膨脹劑,在施工中采用二次振搗,加強抹面和養護也是必不可少的技術措施。

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