摘要：文章結(jié)合國(guó)家有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從泵送混凝土的特點(diǎn)和裂縫的基本概念入手，通過(guò)分析泵送混凝土裂縫的種類和產(chǎn)生的原因，提出了泵送混凝土裂縫的控制措施。
關(guān)鍵詞：泵送混凝土; 水泥; 干縮裂縫; 裂縫防治
1. 前言
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(jìn)步而發(fā)展起來(lái)的，我國(guó)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(jìn)度，提高了工效，占用場(chǎng)地小，也減少了對(duì)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(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，泵送混凝土因本身的工藝特點(diǎn)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(shí)踐及國(guó)家現(xiàn)行施工規(guī)范要求，對(duì)泵送混凝土裂縫的產(chǎn)生原因及預(yù)防措施進(jìn)行分析。
2. 混凝土裂縫的成因和控制措施
2.1 溫度裂縫
2.1.1 溫度裂縫產(chǎn)生的原因
水泥水化是一個(gè)放熱的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，其間產(chǎn)生一定的水化熱。每克水泥放出502J的熱量，如果以水泥用量300～550kg/ m3 來(lái)計(jì)算，每m3 混凝土將放出15500～27500 KJ的熱量，且大部分水泥水化熱在3 d內(nèi)釋放出來(lái)?；炷潦菬岬牟涣紝?dǎo)體，特別是大體積混凝土，產(chǎn)生的大量水化熱不容易散發(fā)，內(nèi)部溫度不斷上升，而混凝土表面散熱快，使混凝土內(nèi)外截面產(chǎn)生溫度梯度，特別是晝夜溫差大時(shí)，內(nèi)外溫度差別更大，內(nèi)部混凝土熱脹變形產(chǎn)生壓力，外部混凝土冷縮變形產(chǎn)生拉力，由于此時(shí)混凝土拉抗強(qiáng)度較低，當(dāng)混凝土內(nèi)部拉應(yīng)力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土便產(chǎn)生裂縫。這種裂縫的特點(diǎn)是裂縫出現(xiàn)在混凝土澆筑后的3～5 d，初期出現(xiàn)的裂縫很細(xì)，隨著時(shí)間的發(fā)展而繼續(xù)擴(kuò)大，甚至達(dá)到貫穿的情況。
2.1.2 溫度裂縫的控制措施
混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土厚度及水泥品種、水泥用量有關(guān)?；炷猎胶瘢嘤昧吭酱?，水化熱越高的水泥，其內(nèi)部溫度越高，形成溫度應(yīng)力越大，產(chǎn)生裂縫的可能性越大。對(duì)于大體積混凝土，其形成的溫度應(yīng)力與其結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān)，在一定尺寸范圍內(nèi)，混凝土結(jié)構(gòu)尺寸越大，溫度應(yīng)力也越大，因而引起裂縫的危險(xiǎn)性也越大，這就是大體積混凝土易產(chǎn)生溫度裂縫的主要原因。因此防止大體積混凝土出現(xiàn)裂縫最根本的措施就是控制混凝土內(nèi)部和表面的溫度差。減少溫差的措施是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(shí)，也可選用礦渣硅酸鹽水泥。此外，可充分利用混凝土后期強(qiáng)度，以減少水泥用量。因此，為更好的控制水化熱所造成的溫度升高、減少溫度應(yīng)力，可以根據(jù)工程結(jié)構(gòu)實(shí)際承受荷載的情況，對(duì)工程結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行復(fù)核與驗(yàn)算，并取得設(shè)計(jì)單位的同意后，可用56 d或90 d抗壓強(qiáng)度代替28 d抗壓強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度。由于過(guò)去土木建筑物層數(shù)不多、跨度不大，且多為現(xiàn)場(chǎng)攪拌，施工工期短，混凝土標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)齡期定為28 d，但對(duì)于具有大體積鋼筋混凝土基礎(chǔ)的高層建筑，大多數(shù)的施工期限很長(zhǎng)，少則1～2年，多則4～5年，28 d不可能向混凝土結(jié)構(gòu)，特別是向大體積鋼筋混凝土基礎(chǔ)施加設(shè)計(jì)荷載，因此將試驗(yàn)混凝土標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的齡期推遲到56 d或90 d天是合理的，正是基于這點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外許多專家均提出這樣建議。如果充分利用混凝土的后期強(qiáng)度，則可使每m 混凝土的水泥用量減少40～70 kg左右，則混凝土溫度相應(yīng)降低4～7℃。另一方面，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度。對(duì)于出機(jī)溫度和澆筑溫度的控制，《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB50164—92)中明確規(guī)定：高溫季節(jié)施工時(shí)，混凝土最高澆筑溫度，不宜超過(guò)35℃ 。為了降低混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度，可以采取下面的辦法：①降低原料溫度，每1 m3 混凝土中集料所占重量最大，所以最有效的辦法是降低集料溫度。在氣溫較高時(shí)，為了防止太陽(yáng)直接照射，可以在砂石堆場(chǎng)搭設(shè)簡(jiǎn)易遮陽(yáng)棚，必要時(shí)可向集料噴淋霧狀水，或者在使用前用冷水沖洗集料；②在攪拌混凝土?xí)r加冰塊冷卻；③生產(chǎn)砼時(shí)避開當(dāng)天高溫時(shí)段；④對(duì)攪拌運(yùn)輸車罐體、泵送管道采取保溫、冷卻措施。
2.2 干縮裂縫
2.2.1 干縮裂縫產(chǎn)生的原因
混凝土澆注后仍處于塑料性狀態(tài)時(shí)，由于表面水分蒸發(fā)過(guò)快而產(chǎn)生的裂縫。這類裂縫多在表面出現(xiàn)。形狀不規(guī)則。長(zhǎng)短不一，呈龜裂狀深度一般不超過(guò)50 mm，但薄板結(jié)構(gòu)如果混凝土中摻加有含泥量大的粉砂則可能穿透。此類裂縫的主要原因，是混凝土澆注后3～4小時(shí)左右其表面沒(méi)有被覆蓋，特別是平板結(jié)構(gòu)在炎熱或大風(fēng)干燥天氣條件下，混凝土表面水分蒸發(fā)過(guò)快，或者是被基礎(chǔ)、模板吸水過(guò)快，以及混凝土本身的高水化熱等原因造成混凝土產(chǎn)生急劇收縮，而此時(shí)混凝土強(qiáng)度幾乎為零，不能抵抗這種變形力而導(dǎo)致開裂，從混凝土中蒸發(fā)和被吸收水分的速度越快，干縮裂縫越易產(chǎn)生。而預(yù)拌混凝土公司為了滿足施工現(xiàn)場(chǎng)的可泵性、流動(dòng)性，其出機(jī)混凝土坍落度和砂率較大，加之夏季高溫中為降低坍落度損失，以及大體積混凝土中均摻緩凝劑，早期強(qiáng)度較低，所以水分特別容易散失，表面容易形成裂縫。
2.2.2 干縮裂縫的控制措施
干縮裂縫的防止措施主要包括以下幾點(diǎn)：
(1) 合理選擇水泥品種。一般來(lái)說(shuō)，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。
(2) 控制水泥用量?；炷粮稍锸湛s隨著水泥用量的增加而增大，但是增加量不顯著。在有可能減少水泥用量時(shí)，還是盡可能降低水泥用量，因?yàn)楸盟突炷恋乃嘤昧科撸珻20～C60混凝土的水泥用量一般約為250～500 kg／m3。
(3) 用水量的把握?；炷恋母稍锸湛s受用水量的影響最大，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、為直線關(guān)系；當(dāng)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。綜合水泥用量和用水量來(lái)說(shuō)，水灰比越大，干燥收縮越大。
(4) 最佳砂率的確定?；炷恋母稍锸湛s隨著砂率的增大而增大，但增加的數(shù)值不大。泵送混凝土宜加大砂率，但不是籠統(tǒng)的和無(wú)限的，也應(yīng)在最佳砂率范圍內(nèi)，可以通過(guò)理論計(jì)算和工程實(shí)踐確定。
(5) 化學(xué)外加劑的選用。摻加減水劑、泵送劑，特別是同時(shí)摻加粉煤灰的雙摻技術(shù)不會(huì)增大干燥收縮，但是對(duì)于某些減水劑、泵送劑，尤其是具有引氣作用時(shí)，有增大混凝土干燥收縮的趨勢(shì)。因此在選用外加劑時(shí)，必須選用干燥收縮小的減水劑或泵送劑。
(6) 正確選擇養(yǎng)護(hù)時(shí)間和方法?；炷翝仓媸艿斤L(fēng)吹日曬，表面干燥過(guò)快，產(chǎn)生較大的收縮，受到內(nèi)部混凝土的約束，在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力而開裂。如果混凝土終凝之前進(jìn)行早期保溫保濕養(yǎng)護(hù)，對(duì)減少干燥收縮有一定作用。
3. 結(jié)束語(yǔ)
泵送混凝土梁出現(xiàn)的裂縫常常是非荷載因素造成的， 由于混凝土的收縮而造成裂縫形成是其中最主要的一個(gè)原因。要有效地提高混凝土構(gòu)件的抗裂性能，在施工中應(yīng)優(yōu)化混凝土配合比，加強(qiáng)對(duì)原材料質(zhì)量的控制，選用水化熱小和收縮小的水泥及嚴(yán)格控制砂、石子的含熱量，加強(qiáng)對(duì)混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)的管理，加強(qiáng)振搗，提高混凝土的密實(shí)性和抗拉強(qiáng)度。設(shè)計(jì)中應(yīng)重視構(gòu)造鋼筋的作用，對(duì)泵送混凝土梁應(yīng)加強(qiáng)梁的腰筋，從構(gòu)造措施上約束和限制混凝土的收縮。
參考文獻(xiàn)：
[1] GB50204—2002．混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S]．
[2] GB50010—2002．混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002．
[3] 王鐵夢(mèng). 工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997．
關(guān)鍵詞：泵送混凝土; 水泥; 干縮裂縫; 裂縫防治
1. 前言
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(jìn)步而發(fā)展起來(lái)的，我國(guó)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(jìn)度，提高了工效，占用場(chǎng)地小，也減少了對(duì)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(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，泵送混凝土因本身的工藝特點(diǎn)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(shí)踐及國(guó)家現(xiàn)行施工規(guī)范要求，對(duì)泵送混凝土裂縫的產(chǎn)生原因及預(yù)防措施進(jìn)行分析。
2. 混凝土裂縫的成因和控制措施
2.1 溫度裂縫
2.1.1 溫度裂縫產(chǎn)生的原因
水泥水化是一個(gè)放熱的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，其間產(chǎn)生一定的水化熱。每克水泥放出502J的熱量，如果以水泥用量300～550kg/ m3 來(lái)計(jì)算，每m3 混凝土將放出15500～27500 KJ的熱量，且大部分水泥水化熱在3 d內(nèi)釋放出來(lái)?；炷潦菬岬牟涣紝?dǎo)體，特別是大體積混凝土，產(chǎn)生的大量水化熱不容易散發(fā)，內(nèi)部溫度不斷上升，而混凝土表面散熱快，使混凝土內(nèi)外截面產(chǎn)生溫度梯度，特別是晝夜溫差大時(shí)，內(nèi)外溫度差別更大，內(nèi)部混凝土熱脹變形產(chǎn)生壓力，外部混凝土冷縮變形產(chǎn)生拉力，由于此時(shí)混凝土拉抗強(qiáng)度較低，當(dāng)混凝土內(nèi)部拉應(yīng)力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土便產(chǎn)生裂縫。這種裂縫的特點(diǎn)是裂縫出現(xiàn)在混凝土澆筑后的3～5 d，初期出現(xiàn)的裂縫很細(xì)，隨著時(shí)間的發(fā)展而繼續(xù)擴(kuò)大，甚至達(dá)到貫穿的情況。
2.1.2 溫度裂縫的控制措施
混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土厚度及水泥品種、水泥用量有關(guān)?；炷猎胶瘢嘤昧吭酱?，水化熱越高的水泥，其內(nèi)部溫度越高，形成溫度應(yīng)力越大，產(chǎn)生裂縫的可能性越大。對(duì)于大體積混凝土，其形成的溫度應(yīng)力與其結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān)，在一定尺寸范圍內(nèi)，混凝土結(jié)構(gòu)尺寸越大，溫度應(yīng)力也越大，因而引起裂縫的危險(xiǎn)性也越大，這就是大體積混凝土易產(chǎn)生溫度裂縫的主要原因。因此防止大體積混凝土出現(xiàn)裂縫最根本的措施就是控制混凝土內(nèi)部和表面的溫度差。減少溫差的措施是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(shí)，也可選用礦渣硅酸鹽水泥。此外，可充分利用混凝土后期強(qiáng)度，以減少水泥用量。因此，為更好的控制水化熱所造成的溫度升高、減少溫度應(yīng)力，可以根據(jù)工程結(jié)構(gòu)實(shí)際承受荷載的情況，對(duì)工程結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行復(fù)核與驗(yàn)算，并取得設(shè)計(jì)單位的同意后，可用56 d或90 d抗壓強(qiáng)度代替28 d抗壓強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度。由于過(guò)去土木建筑物層數(shù)不多、跨度不大，且多為現(xiàn)場(chǎng)攪拌，施工工期短，混凝土標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)齡期定為28 d，但對(duì)于具有大體積鋼筋混凝土基礎(chǔ)的高層建筑，大多數(shù)的施工期限很長(zhǎng)，少則1～2年，多則4～5年，28 d不可能向混凝土結(jié)構(gòu)，特別是向大體積鋼筋混凝土基礎(chǔ)施加設(shè)計(jì)荷載，因此將試驗(yàn)混凝土標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的齡期推遲到56 d或90 d天是合理的，正是基于這點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外許多專家均提出這樣建議。如果充分利用混凝土的后期強(qiáng)度，則可使每m 混凝土的水泥用量減少40～70 kg左右，則混凝土溫度相應(yīng)降低4～7℃。另一方面，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度。對(duì)于出機(jī)溫度和澆筑溫度的控制，《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB50164—92)中明確規(guī)定：高溫季節(jié)施工時(shí)，混凝土最高澆筑溫度，不宜超過(guò)35℃ 。為了降低混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度，可以采取下面的辦法：①降低原料溫度，每1 m3 混凝土中集料所占重量最大，所以最有效的辦法是降低集料溫度。在氣溫較高時(shí)，為了防止太陽(yáng)直接照射，可以在砂石堆場(chǎng)搭設(shè)簡(jiǎn)易遮陽(yáng)棚，必要時(shí)可向集料噴淋霧狀水，或者在使用前用冷水沖洗集料；②在攪拌混凝土?xí)r加冰塊冷卻；③生產(chǎn)砼時(shí)避開當(dāng)天高溫時(shí)段；④對(duì)攪拌運(yùn)輸車罐體、泵送管道采取保溫、冷卻措施。
2.2 干縮裂縫
2.2.1 干縮裂縫產(chǎn)生的原因
混凝土澆注后仍處于塑料性狀態(tài)時(shí)，由于表面水分蒸發(fā)過(guò)快而產(chǎn)生的裂縫。這類裂縫多在表面出現(xiàn)。形狀不規(guī)則。長(zhǎng)短不一，呈龜裂狀深度一般不超過(guò)50 mm，但薄板結(jié)構(gòu)如果混凝土中摻加有含泥量大的粉砂則可能穿透。此類裂縫的主要原因，是混凝土澆注后3～4小時(shí)左右其表面沒(méi)有被覆蓋，特別是平板結(jié)構(gòu)在炎熱或大風(fēng)干燥天氣條件下，混凝土表面水分蒸發(fā)過(guò)快，或者是被基礎(chǔ)、模板吸水過(guò)快，以及混凝土本身的高水化熱等原因造成混凝土產(chǎn)生急劇收縮，而此時(shí)混凝土強(qiáng)度幾乎為零，不能抵抗這種變形力而導(dǎo)致開裂，從混凝土中蒸發(fā)和被吸收水分的速度越快，干縮裂縫越易產(chǎn)生。而預(yù)拌混凝土公司為了滿足施工現(xiàn)場(chǎng)的可泵性、流動(dòng)性，其出機(jī)混凝土坍落度和砂率較大，加之夏季高溫中為降低坍落度損失，以及大體積混凝土中均摻緩凝劑，早期強(qiáng)度較低，所以水分特別容易散失，表面容易形成裂縫。
2.2.2 干縮裂縫的控制措施
干縮裂縫的防止措施主要包括以下幾點(diǎn)：
(1) 合理選擇水泥品種。一般來(lái)說(shuō)，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。
(2) 控制水泥用量?；炷粮稍锸湛s隨著水泥用量的增加而增大，但是增加量不顯著。在有可能減少水泥用量時(shí)，還是盡可能降低水泥用量，因?yàn)楸盟突炷恋乃嘤昧科撸珻20～C60混凝土的水泥用量一般約為250～500 kg／m3。
(3) 用水量的把握?；炷恋母稍锸湛s受用水量的影響最大，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、為直線關(guān)系；當(dāng)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。綜合水泥用量和用水量來(lái)說(shuō)，水灰比越大，干燥收縮越大。
(4) 最佳砂率的確定?；炷恋母稍锸湛s隨著砂率的增大而增大，但增加的數(shù)值不大。泵送混凝土宜加大砂率，但不是籠統(tǒng)的和無(wú)限的，也應(yīng)在最佳砂率范圍內(nèi)，可以通過(guò)理論計(jì)算和工程實(shí)踐確定。
(5) 化學(xué)外加劑的選用。摻加減水劑、泵送劑，特別是同時(shí)摻加粉煤灰的雙摻技術(shù)不會(huì)增大干燥收縮，但是對(duì)于某些減水劑、泵送劑，尤其是具有引氣作用時(shí)，有增大混凝土干燥收縮的趨勢(shì)。因此在選用外加劑時(shí)，必須選用干燥收縮小的減水劑或泵送劑。
(6) 正確選擇養(yǎng)護(hù)時(shí)間和方法?；炷翝仓媸艿斤L(fēng)吹日曬，表面干燥過(guò)快，產(chǎn)生較大的收縮，受到內(nèi)部混凝土的約束，在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力而開裂。如果混凝土終凝之前進(jìn)行早期保溫保濕養(yǎng)護(hù)，對(duì)減少干燥收縮有一定作用。
3. 結(jié)束語(yǔ)
泵送混凝土梁出現(xiàn)的裂縫常常是非荷載因素造成的， 由于混凝土的收縮而造成裂縫形成是其中最主要的一個(gè)原因。要有效地提高混凝土構(gòu)件的抗裂性能，在施工中應(yīng)優(yōu)化混凝土配合比，加強(qiáng)對(duì)原材料質(zhì)量的控制，選用水化熱小和收縮小的水泥及嚴(yán)格控制砂、石子的含熱量，加強(qiáng)對(duì)混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)的管理，加強(qiáng)振搗，提高混凝土的密實(shí)性和抗拉強(qiáng)度。設(shè)計(jì)中應(yīng)重視構(gòu)造鋼筋的作用，對(duì)泵送混凝土梁應(yīng)加強(qiáng)梁的腰筋，從構(gòu)造措施上約束和限制混凝土的收縮。
參考文獻(xiàn)：
[1] GB50204—2002．混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S]．
[2] GB50010—2002．混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002．
[3] 王鐵夢(mèng). 工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997．
