泵送混凝土裂縫的成因和控制

摘要

泵送混凝土不僅能改善混凝土的施工性能，對薄壁密筋結構少振搗或不振搗施工，而且應能減少收縮、防止裂縫、提高抗?jié)B性、改善耐久性。但是某些工程表明，泵送混凝土強度不足、凝結異常時有發(fā)生，特別是裂縫普遍存在，在一定程度上影響結構的抗?jié)B性和耐久性，值得引起足夠的重視，本文重點分析其產(chǎn)生原因，并提出防止裂縫的措施。

關鍵詞：泵送混凝土；裂縫；事故處理；防治

摘要

第一章

前言

第二章

泵送混凝土的意義

2.1泵送混凝土的定義

2.2泵送混凝土裂縫的類型、特點及其危害性

2.2.1混凝土裂縫的類型、特點

2.2.2泵送混凝土裂縫的危害性

2.3研究泵送混凝土施工裂縫的成因及防治措施的意義

第三章

泵送混凝土裂縫的成因分析

3.1泵送混凝土的現(xiàn)狀

3.2泵送混凝土裂縫的種類及其成因分析

3.2.1干縮裂縫

3.2.2沉降裂縫

3.2.3溫度裂縫

第四章

泵送混凝土裂縫的防止措施

4.1溫度裂縫防治措施

4.2干縮裂縫防治措施

4.3沉降裂縫的防治措施

4.3.1正確的振搗方法

4.3.2二次抹壓的施工技術

第五章

結語

參考文獻

泵送混凝土裂縫的成因和控制

第一章

前言

隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，對混凝土的要求越來越高?，F(xiàn)代建筑不僅對混凝土材料有著高強、防水、耐熱、耐酸等性能要求，相應地對混凝土施工技術也有著更高要求。泵送混凝土正是在這種條件下產(chǎn)生的一種新型混凝土施工工藝。

泵送混凝土是指混凝土從砼攪拌運輸車或儲料斗中卸入混凝土泵的料斗，利用泵的壓力將混凝土沿管道直接水平或垂直輸送到澆筑地點的工藝。

它具有輸送能力大（水平運輸距離達800米，垂直運輸距離達300米）、速度快、效率高、節(jié)省人力、能連續(xù)作業(yè)等特點。目前應用日趨廣泛，在國外，如美國、德國、英國等都廣泛采用泵送混凝土，尤以日本為最廣泛；在我國目前的高層建筑和大體積基礎混凝土中，已較廣泛地采用此技術，并取得較好效果。

但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構的抗?jié)B和耐久性能，應該引起足夠重視。本文根據(jù)工程應用實踐及國家現(xiàn)行施工規(guī)范要求，對泵送混凝土裂縫的產(chǎn)生原因及預防措施進行分析。

第二章

泵送混凝土的意義

2.1泵送混凝土的定義

泵送混凝土：可用混凝土泵通過管道輸送拌和物的混凝土。

2.2泵送混凝土裂縫的類型、特點及其危害性

2.2.1混凝土裂縫的類型、特點

由變形變化引起的裂縫，這類裂縫包括結構因溫度、濕度變化、收縮、膨脹、不均勻沉陷等原因引起的裂縫。其特征是結構要求變形，當受到約束和限制時產(chǎn)生內應力，應力超過一定數(shù)值后產(chǎn)生裂縫，裂縫出現(xiàn)后變形得到滿足，內應力松弛。這種裂縫寬度大、內應力小，對荷載的影響小，但對耐久性損害大。

由外荷載(靜、動荷載)直接應力引起的裂縫和次應力引起的裂縫，這類裂縫屬于外因引起。據(jù)國內外調查資料表明，工程結構產(chǎn)生屬于變形變化(溫濕度、收縮與膨脹、不均勻沉降)引起的裂縫約占80%；屬于荷載引起的裂縫約占20%。

2.2.2泵送混凝土裂縫的危害性

混凝土裂縫是混凝土結構的嚴重病害。貫穿裂縫和深層裂縫會破壞結構的整體性，改變混凝土的受力條件，從而有使局部甚至整體結構發(fā)生破壞的可能，嚴重影響建筑物的質量和運行安全性。混凝土早期表面裂縫在以后氣溫驟降形成的溫度應力和外力作用下，表現(xiàn)裂縫可發(fā)展成具有破壞性的貫穿裂縫和深層裂縫。

2.3研究泵送混凝土施工裂縫的成因及防治措施的意義

隨著我國建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，高層建筑的不斷增多，特別是在商品混凝土的普及和推廣應用后，泵送混凝土技術在工程施工中越來越多地被采用。泵送混凝土具有輸送混凝土能力大、速度快、縮短工期、降低費用及能連續(xù)作業(yè)的特點，尤其對于高層建筑和大體積基礎混凝土的施工，更能顯示出它的優(yōu)越性。

但是，泵送混凝土在工程的實際運用中，常有出現(xiàn)泵送混凝土強度不足，凝結異常以及出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象，在一定程度上影響了工程的質量，應當引起足夠的重視。因此本文的研究重點就是泵送混凝土裂縫的成因分析及防治措施。

第三章

泵送混凝土裂縫的成因分析

3.1泵送混凝土的現(xiàn)狀

混凝土在現(xiàn)代工程建設中占有重要地位。而在今天，混凝土的裂縫較為普遍，在橋梁工程中裂縫幾乎無所不在。盡管我們在電氣化改造工程中對混凝土梁橋的施工中采取各種措施，小心謹慎，但裂縫仍然時有出現(xiàn)。究其原因，我們對混凝土溫度應力的變化注意不夠是其中之一。

在大體積混凝土中，溫度應力及溫度控制具有重要意義。這主要是由于兩方面的原因。首先，在施工中混凝土常常出現(xiàn)溫度裂縫，影響到結構的整體性和耐久性。其次，在運轉過程中，溫度變化對結構的應力狀態(tài)具有顯著的不容忽視的影響。我們遇到的主要是施工中的溫度裂縫，因此本文僅對施工中混凝土裂縫的成因和處理措施做一探討。

3.2泵送混凝土裂縫的種類及其成因分析

3.2.1干縮裂縫

混凝土澆注后仍處于塑料性狀態(tài)時，由于表面水分蒸發(fā)過快而產(chǎn)生的裂縫。這類裂縫多在表面出現(xiàn)。形狀不規(guī)則。長短不一，呈龜裂狀深度一般不超過50mm，但薄板結構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小時左右其表面沒有被覆蓋，特別是平板結構在炎熱或大風干燥天氣條件下，混凝土表面水分蒸發(fā)過快，或者是被基礎、模板吸水過快，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，而此時混凝土強度幾乎為零，不能抵抗這種變形力而導致開裂，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。而預拌混凝土公司為了滿足施工現(xiàn)場的可泵性、流動性，其出機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。

早期強度較低，所以水分特別容易散失，表面容易形成裂縫。

3.2.2沉降裂縫

鋼筋混凝土的上表面箍筋或分布筋處，混凝土保護層偏小，箍筋及分布筋處混凝土厚度小，且受鋼筋的阻礙，沉降量小，而箍筋旁邊的混凝土厚度大，沉降量大，由此造成箍筋及分布筋所在位置與其兩側的混凝土沉降不均勻，產(chǎn)生沉降裂縫。

3.2.3溫度裂縫

水泥在水化過程中產(chǎn)生大量的熱量，使混凝土內部溫度升高。如果按照我國施工驗收規(guī)范規(guī)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

果沒有采用緩凝和降低水泥水化熱的措施，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(fā)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，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(chǎn)生裂縫。一般認為，混凝土的內外溫差超過25℃，極易產(chǎn)生溫度裂縫，這種裂縫出現(xiàn)在混凝土澆筑后的3～5天，初期出現(xiàn)的裂縫很細，隨

著時間的發(fā)展而繼續(xù)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(chǎn)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(chǎn)生溫度裂縫的主要原因。

第四章

泵送混凝土裂縫的防止措施

針對泵送混凝土裂縫的成因，我們可以制定相應的措施來防止或者盡量減少裂縫的發(fā)生，從而避免不必要的物力、財力上的損失，進而提高工程的進度及質量。

4.1溫度裂縫防治措施

混凝土內部的溫度與混凝土厚度及水泥品種、水泥用量有關?；炷猎胶瘢嘤昧吭酱?，水化熱越高的水泥，其內部溫度越高，形成溫度應力越大，產(chǎn)生裂縫的可能性越大。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(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，也可選用礦渣硅酸鹽水泥。此外，可充分利用混凝土后期強度，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、減少溫度應力，可以根據(jù)工程結構實際承受荷載的情況，對工程結構的強度和剛度進行復核與驗算，并取得設計單位的同意后，可用56d或90d抗壓強度代替28d抗壓強度作為設計強度。

由于過去土木建筑物層數(shù)不多、跨度不大，且多為現(xiàn)場攪拌，施工工期短，混凝土標準試驗齡期定為28d，但對于具有大體積鋼筋混凝土基礎的高層建筑，大多數(shù)的施工期限很長，少則1～2年，多則4～5年，28d不可能向混凝土結構，特別是向大體積鋼筋混凝土基礎施加設計荷載，因此將試驗混凝土標準強度的齡期推遲到56d或90d天是合理的，正是基于這點，國內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度，則可使每1m3混凝土的水泥用量減少40～70kg左右，則混凝土溫度相應降低4～7℃。另一方面，應當嚴格控制混凝土的出機溫度和澆筑溫度。

對于出機溫度和澆筑溫度的控制，《混凝土質量控制標準》（GB50164—92）中明確規(guī)定：高溫季節(jié)施工時，混凝土最高澆筑溫度，不宜超過35℃.為了降低混凝土的出機溫度和澆筑溫度，可以采取下面的辦法：

①降低原料溫度，每1m3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，為了防止太陽直接照射，可以在砂石堆場搭設簡易遮陽棚，必要時可向集料噴淋霧狀水，或者在使用前用冷水沖洗集料；

②在攪拌混凝土時加冰塊冷卻；

③生產(chǎn)砼時避開當天高溫時段；

④對攪拌運輸車罐體、泵送管道采取保溫、冷卻措施。

4.2干縮裂縫防治措施

干縮裂縫的防止措施主要包括以下幾點：

①合理選擇水泥品種。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。

②控制水泥用量。混凝土干燥收縮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，還是盡可能降低水泥用量，因為泵送混凝土的水泥用量偏高，C20～C60混凝土的水泥用量一般約為250～500kg/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、為直線關系；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。綜合水泥用量和用水量來說，水灰比越大，干燥收縮越大。

④最佳砂率的確定。混凝土的干燥收縮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)的和無限的，也應在最佳砂率范圍內，可以通過理論計算和工程實踐確定。

⑤化學外加劑的選用。摻加減水劑、泵送劑，特別是同時摻加粉煤灰的雙摻技術不會增大干燥收縮，但是對于某些減水劑、泵送劑，尤其是具有引氣作用時，有增大混凝土干燥收縮的趨勢。因此在選用外加劑時，必須選用干燥收縮小的減水劑或泵送劑。

⑥正確選擇養(yǎng)護時間和方法?；炷翝仓媸艿斤L吹日曬，表面干燥過快，產(chǎn)生較大的收縮，受到內部混凝土的約束，在表面產(chǎn)生拉應力而開裂。如果混凝土終凝之前進行早期保溫保濕養(yǎng)護，對減少干燥收縮有一定作用。

4.3沉降裂縫的防治措施

這種裂縫的消除，可以采取以下施工方法予以克服

4.3.1正確的振搗方法

泵送混凝土的振搗方法，除了按普通混凝土的操作方法——震動棒的移動間距宜為400mm左右，振搗時間宜為15-30s進行外，尚需要在間隔20-30min后，進行第二次復振，其目的是提高混凝土密度，盡可能的消除結構構件四周水泡和縮水裂縫。

4.3.2二次抹壓的施工技術

采用二次抹壓技術可消除混凝土干縮、沉縮和塑性收縮產(chǎn)生的表面裂縫，增加混凝土內部的密實度。但是，二次抹壓時間必須掌握恰當，過早抹壓沒有效果；過晚抹壓混凝土已進入初凝狀態(tài)，失去塑性，消除不了混凝土表面已出現(xiàn)的裂縫?；炷翝沧⒄駬v后，用鐵滾筒碾壓2-3遍，在混凝土初凝后（用手指按壓而無手?。┘?/p>

終凝前（混凝土吸水時，腳踩有痕而無坑）分兩次用木抹搓毛抹壓，第一遍時普遍搓毛抹壓，第二遍時應重點對出現(xiàn)裂縫的部位進行拍打，使其二次液化，彌合裂縫，由此達到消除收縮裂縫及沉降裂縫的目的。

第五章

結語

近年來，隨著預拌泵送混凝土在高層建筑及大體積混凝土的施工中廣泛應用，隨然收到了提高工效、節(jié)約施工成本的良好效果，但是，由于預拌泵送混凝土有固有的收縮特性，且屬于大流態(tài)性的混凝土，具有坍落度大、水泥用量大、含砂率高等特點，因此，在施工中產(chǎn)生裂縫的概率較高。所以如何防治將是今后重點研究的方向，我相信經(jīng)過我們不斷的探索及努力施工中由泵送混凝土的裂縫終將逐漸減小，直至不再出現(xiàn)。

參考文獻

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呂平

周宗輝《現(xiàn)代混凝土技術》[M]。上海:同濟大學出版社,19996、盧循.建筑施工技術[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1996