摘 要:針對目前泵送混凝土在施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)的裂縫問題,分別就溫度引起的裂縫、干縮引起的裂縫、沉陷收縮裂縫的產(chǎn)生原因和預(yù)防措施進行了詳細闡述,以解決泵送混凝土的裂縫問題。
關(guān)鍵詞:泵送混凝土,施工裂縫,成因,預(yù)防
中圖分類號: TU755. 6 文獻標(biāo)識碼:A
泵送混凝土指用混凝土泵沿管道輸送和澆筑混凝土拌合物。是隨著現(xiàn)代施工技術(shù)進步而發(fā)展起來的,我國泵送混凝土施工技術(shù)始于1979 年上海寶山鋼鐵廠工程,它的廣泛使用加快了施工進度,提高了工效,占用場地小,也減少了對環(huán)境的污染。集中攪拌混凝土不僅能改善混凝土的施工性能、施工質(zhì)量和提高文明施工程度,而且也能減少收縮、防止開裂、提高抗?jié)B性、改善耐久性。但在工程的實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),泵送混凝土因本身的工藝特點及施工工藝等因素造成裂縫普遍存在現(xiàn)象,在很大程度上影響結(jié)構(gòu)的抗?jié)B和耐久性能,應(yīng)該引起足夠重視?，F(xiàn)根據(jù)工程應(yīng)用實踐及國家現(xiàn)行施工規(guī)范要求,對泵送混凝土裂縫的產(chǎn)生原因及預(yù)防措施進行分析。
1 溫度引起的裂縫
1. 1 溫度裂縫產(chǎn)生的原因及特點
水泥水化過程中會產(chǎn)生大量的熱量,每克水泥可釋放502 J的熱量,假如以水泥用量350 kg/ m3～500 kg/ m3 來計算,1 m3 混凝土將釋放出175 kJ～250 kJ 的熱量,從而使混凝土內(nèi)部的溫度上升高達90 ℃。由于水泥水化熱量的傳遞、積聚使混凝土內(nèi)部的溫度在澆筑后的3 d～5 d 內(nèi)達到最高值。由于混凝土外表面受模板的較大約束,其散熱受到阻礙,形成內(nèi)部與表面的溫差梯度,當(dāng)內(nèi)外溫差大于25 ℃時,則產(chǎn)生裂縫。這種裂縫的特點是一般發(fā)生在混凝土澆筑后的3 d～5 d ,開始出現(xiàn)的裂縫很細,隨著時間的延長而繼續(xù)擴大,甚至?xí)霈F(xiàn)貫穿整個結(jié)構(gòu)體的裂縫,這是使用和規(guī)范都不能允許的質(zhì)量問題。
1. 2 造成的影響和預(yù)防措施
混凝土結(jié)構(gòu)尤其是大體積混凝土,溫度應(yīng)力一般同結(jié)構(gòu)的尺寸有關(guān),控制混凝土內(nèi)部溫度應(yīng)力的關(guān)鍵是同表面溫度的溫差梯度。大體積混凝土引起裂縫的主要原因是水泥水化熱的集中釋放。減少溫差的措施之一是選擇水化熱低的水泥,同時減少單位水泥用量。
國內(nèi)外大量試驗研究和工程實踐表明,在混凝土中摻入一定量優(yōu)質(zhì)的粉煤灰,不但不會降低強度,而且對強度有一定的增長,更重要的是能降低混凝土的水化熱。摻入粉煤灰的百分率就是水化熱溫度降低的百分數(shù),如摻水泥量25 %的粉煤灰混凝土,其水化熱溫度為未摻粉煤灰混凝土的75 % ,對大體積混凝土的水化熱溫度降低十分明顯。
摻入多種功能的泵送混凝土外加劑,可以改善混凝土拌合物的流動性、粘聚性和保水性。由于其減水作用和分散性,凝結(jié)時間可延緩3 h～5 h ,推遲熱量出現(xiàn)的時間,降低大體積混凝土的同時產(chǎn)生高溫,形成峰值。
選擇優(yōu)質(zhì)的骨料,其粗骨料粒徑較大為好。采用5 mm～40 mm粒徑較5 mm～25 mm 粒徑的碎石混凝土可減少用水量8 kg/ m3 ,降低水泥用量15 kg/ m3 。采用細度模數(shù)2. 8 中砂與采用細度模數(shù)2. 3 的中砂相比,可減少用水量20 kg/ m3 左右,可降低水泥用量30 kg/ m3 左右。泵送混凝土的砂率很重要,砂率過大不僅會影響混凝土的工作性而且能增加收縮裂縫。
對拌合混凝土的出機溫度和澆筑溫度有明確的規(guī)定,現(xiàn)行的SDJ 207 水工混凝土施工規(guī)范和GB 50204 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范中都明確規(guī)定“, 高溫季節(jié)施工時,混凝土最高澆筑溫度不得超過28 ℃”。國外發(fā)達國家的規(guī)范也要求新拌混凝土最高溫度不得超過35 ℃。為了有效控制混凝土拌合出機溫度和澆筑溫度,最有效的方法是降低原材料的溫度?；炷林械拇止橇媳葻岬?且1 m3 混凝土中所占比例最大,最有效的措施是降低石子的溫度。夏季施工要搭設(shè)簡易遮陽棚,避免太陽直射石子。
同時由于環(huán)境氣溫高,可使用粗骨料澆水降溫,并可沖掉骨料中的雜物。另外,對攪拌運輸車輛、輸送管道外部保溫隔熱,應(yīng)用表明也是有效的降溫措施。
采用二次投料和二次振搗也是減少混凝土表面裂縫的有效措施。凈漿二次投料拌合工藝,可以有效地防止水分聚集在水泥砂漿和石子的界面上,使凝結(jié)后界面的過渡層結(jié)構(gòu)緊密、粘結(jié)力增大。
2 干縮引起的裂縫
2. 1 干裂的原因和表現(xiàn)特性
混凝土的干縮裂縫是極其普遍的,干燥收縮主要是因早期失水過多在凝結(jié)后長時間未及時補充水分引起的。混凝土的干燥收縮是由于為保證混凝土澆筑時的施工性能而多加入的水分蒸發(fā)后產(chǎn)生的干燥收縮引起的。由于混凝土內(nèi)部蒸發(fā)干燥非常緩慢,產(chǎn)生干燥收縮裂縫多在1 個月至數(shù)個月,有時甚至1 年以上時間。裂縫多發(fā)生在混凝土表層位置,有時呈細裂、線狀或網(wǎng)狀,這種裂縫一般不易引起人們的重視。但在使用過程中,空氣中有害氣體的侵蝕使鋼筋逐漸銹蝕,加快表面的碳化速度。干燥收縮裂縫不僅嚴重損壞薄壁結(jié)構(gòu)體的耐久性,也會造成大體積混凝土裂縫的發(fā)展加大,影響混凝土的承載力和使用壽命。
2. 2 干燥收縮裂縫影響和預(yù)防措施
一般來說,水泥的需水量越大,混凝土的干燥收縮越大,不同水泥混凝土的干燥收縮按其大小順序排列為:礦渣硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、中低熱水泥和粉煤灰水泥。所以,從減少收縮的角度出發(fā),宜采用中低熱水泥和粉煤灰水泥?；炷粮稍锸湛s量隨水泥用量的增加而增大,但增大量不顯著。同樣,混凝土的干燥收縮量受用水量的影響較大。在高水泥用量條件下,混凝土的干燥收縮量隨用水量的增加而急劇增大,水灰比越大干燥收縮值越大。例如混凝土的沉陷裂縫、干燥裂縫都是由于混凝土配合比的用水量過大造成的。對于澆筑地下剪力墻和薄壁建筑的用水量,必須控制在不大于0. 55 的范圍內(nèi)。
混凝土中的礦物摻合料如礦渣、煤矸石、火山灰、硅藻土、赤頁巖等粉狀料,按一定比例摻入混凝土中,幾乎都會增大混凝土的干燥收縮量。但性能優(yōu)良的粉煤灰摻合料,能降低混凝土的干燥收縮值。
混凝土中摻入一定量的微膨脹劑可以減小混凝土的干燥收縮量,抵抗裂縫的產(chǎn)生。在地下工程、水工混凝土和建筑物的后澆帶處,混凝土配合料中都摻入微膨脹劑,其膨脹量小于0. 25 % ,起到收縮的補償作用,對防止和減少裂縫的數(shù)量有一定的作用。
另外,混凝土在終凝前后的保溫、保濕不容忽視,對減少早期裂縫十分關(guān)鍵。
3 沉陷收縮裂縫
3. 1 產(chǎn)生沉陷收縮裂縫的原因
采用泵送混凝土的現(xiàn)澆建筑工程中,尤其是板、墻等表面系數(shù)大的結(jié)構(gòu)體,模板拆除后很快就可發(fā)現(xiàn)有一些連續(xù)性的水平裂縫,其縫的特征是兩端窄、中間寬,呈棱形狀。裂縫的部位常發(fā)生在板內(nèi)水平鋼筋下部和板肋相交處、梁板交接處、結(jié)構(gòu)截面變化處。這種裂縫產(chǎn)生的原因是混凝土流動性過大,也可能是流動性不足以及不均勻。振搗過快或未到位,在凝結(jié)前沒有自沉密實,鋼筋妨礙沉陷不夠,這種沉陷受模板的制約等。一般是裂縫在混凝土澆筑后1 h～3 h 即發(fā)生,其深度較淺,只在鋼筋的上表面。
3. 2 沉陷裂縫的影響和防治措施
要預(yù)防此類裂縫的產(chǎn)生,控制混凝土的單位用水量十分重要,水灰比要求在0. 6 以下,而1 m3 用水量不超過180 kg ,坍落度小于50 mm ,混凝土的振搗必須按要求進行,不得過振或漏振。過振會造成脹模,漏振不能振密實,振搗棒在一個振點的時間不超過15 s ,快插慢拔。在梁、板、柱和墻的截面變化處認真分層進料、分層振搗;在混凝土澆筑后停置一段時間,掌握在終凝前實行二次振搗,然后再對表面進行壓抹,對消除沉陷及表面裂縫效果明顯。但必須及時覆蓋保濕,防止失水太快而干縮開裂。
澆筑成型混凝土的養(yǎng)護至關(guān)重要,任何混凝土工程都強調(diào)和重視對其的養(yǎng)護,養(yǎng)護不只是保濕,而且也要求保溫。保溫能減少混凝土表面溫度的散失,降低混凝土表面同內(nèi)部的溫差梯度,減少裂縫的大量產(chǎn)生。由于表面溫度因保護而延長,使混凝土強度和松弛作用得到充分發(fā)揮,結(jié)構(gòu)體的總溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于混凝土的抗拉強度,降低了貫穿性裂縫出現(xiàn)的可能。
以上簡要分析了泵送混凝土在施工過程中容易產(chǎn)生裂縫的原因及簡單的預(yù)防措施,未涉及集中攪拌站對預(yù)拌混凝土的質(zhì)量控制。由于泵送混凝土在大流動條件下,在單位水泥和用水量、坍落度較大情況下,需要高砂率和摻入多種外加劑,產(chǎn)生裂縫的頻率非常高。為了保證建筑工程的強度和耐久性,要求預(yù)拌混凝土在滿足可泵性的前提下,盡量降低水灰比和采用低水化熱水泥,減少水泥用量,摻入微膨脹劑和外加劑,加強二次振搗和二次投料的攪拌工藝。在混凝土表面增加壓抹次數(shù)以消除干縮沉陷裂縫,并加強早期的保溫和保濕工作。這些具體技術(shù)措施,實踐表明是最有效的方法。
參考文獻:
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