泵送混凝土裂缝产生的原因和防范措施

发表时间:2020/6/1   来源:《基层建设》2020年第4期   作者:高亮
[导读] 摘要:泵送砼是近年来发展到达一项比较先进的施工技术,它可一次连续完成水平运输和垂直运输,并可连续浇筑,具有工艺简单、施工速度快、适用范围广、占用场地小、操作便捷、大大降低劳动强度等优点,在高层建筑、桥梁、地铁等现代工程中被广泛应用。
        常州市水利建设投资开发有限公司  江苏常州  213000
        摘要:泵送砼是近年来发展到达一项比较先进的施工技术,它可一次连续完成水平运输和垂直运输,并可连续浇筑,具有工艺简单、施工速度快、适用范围广、占用场地小、操作便捷、大大降低劳动强度等优点,在高层建筑、桥梁、地铁等现代工程中被广泛应用。但由于泵送混凝土本身的工艺特点及施工工艺等原因,泵送砼施工的工程往往会出现一些裂缝,其在很大程度上影响结构的抗渗和耐久性能。本文就泵送砼施工易产生裂缝的原因和防范措施进行探讨。
        关键词:混凝土裂缝;原因;措施
        (一)泵送砼的特点
        1水泥用量多:为保证砼具有良好的可泵性,强度等级为C20~C60的砼中水泥用量一般为350~550kg/m3;最小水泥用量宜为300kg/m3;
        2 粗骨料粒径较小:为满足泵送要求粗骨料粒径往往较小,碎石不宜大于1:3,卵石不宜大于1:2.5,泵送砼的石子粒径不得大于泵送管道直径的1/4;
        3砂率高、用砂量多:为保证砼的流动性、粘聚性和保水性及便于运输、泵送和浇筑,泵送砼的砂率要比普通砼流动性大,约为38%~45%;通过0.315筛孔的砂不应小于15%;
        4添加剂:为改善砼性能,节约水泥和降低成本,施工时常掺加粉煤灰、矿渣等;
        5水灰比宜为0.4~0.6;砼的坍落宜为80~180mm;
        6泵送剂:多为高效减水剂、复合缓凝剂、引气剂等,对砼拌和物流动性和硬化性能有影响,因而对裂缝也有影响;
        (二)泵送砼产生裂缝的类型及其成因
        1环境因素引起的温度裂缝
        水泥水化过程中产生大量的热量,每立方米砼将放出17500~27500kJ的热量,砼内部温度升高30℃左右,—般在1~3d即释放50%以上热能。大体积砼,其形成的温度应力与其结构尺寸有关。在一定尺寸范围内,砼结构尺寸越大,温度应力也越大,因而引起裂缝的危险性也越大。
        2砼塑性收缩裂缝
        在板、墙等表面系数大的结构中使用泵送砼现浇施工,会经常出现一种早期裂缝。当砼沉陷时受到钢筋、模板抑制以及模板移动、基础沉陷所引起的裂缝。
        3砼的干缩裂缝
        干燥收缩的主要原因是砼在硬化后较长时间产生内水分蒸发引起的。砼的干燥收缩主要是由于水泥石干燥收缩造成的,砼的水分蒸发、干燥过程是由表及里逐渐发展的。
        砼的干缩裂缝发生在表层很浅的位置,裂缝细微,有时呈平行线状或网状,常常不被人们注意。但须注意的是,干缩裂缝不仅严重损害薄壁结构的抗渗性和耐久性,也会使大体积砼的表面裂缝发展成为更严重的裂缝,影响结构的耐久性和承载能力。
        (三)泵送砼裂缝的防范策略
        一、干缩裂缝的防治
        浇混凝土表面,若无恰当措施,极易失水过快产生干缩裂缝。因此必须进行恰当的养护,保证新浇筑的混凝土有适宜的硬化条件。
        1.要在混凝土浇筑完毕后及时覆盖塑料薄膜或湿草袋,对混凝土进行保湿养护。接缝处搭接盖严,避免混凝土水份蒸发,保持混凝土表面处在湿润状态下养护。混凝土终凝后继续浇水养护7天。
        2.经过二次抹压混凝土初凝后,轻微洒水润湿,混凝土终凝后,每天分几次浇水,保持一周时间使混凝土湿润。
        此外,为防止墙、柱、梁等的侧模板过早拆卸,导致混凝土表面产生干燥收缩裂缝,应在混凝土表面刷养护液。


        二、水化热引起裂缝的防治
        大体积混凝土由于水化热产生的升温较高、降温幅度大、速率快,使混凝土产生较大的温度和收缩应力是导致混凝土产生裂缝的主要原因。因此,为防治水化热引起的裂缝,施工前应计算升温峰值、内外温差及降温速率,制定相应的技术措施,防止和控制温度裂缝,确保工程质量。
        1.降低混凝土入模温度
        (1)降低原材料进入搅拌机的温度如夏季在水箱内加冰块,降低水温;粗骨料遮阳防晒,并洒冷水降温;细骨料遮阳防晒;散装水泥提前储备,避免新出厂水泥温度过高。采取以上措施最大限度降低混凝土出机温度。
        (2)夏季,混凝土运输车加保温套或对罐体喷淋冷水降温。混凝土泵送管道遮阳防晒。
        (3)混凝土浇筑作业面遮阳,减少混凝土冷量损失。
        2.降低混凝土水化热
        (1)选择中低热品种水泥,优先选用矿渣硅酸盐水泥。
        (2)掺人一定比例的粉煤灰。
        (3)掺人高效减水剂。
        (4)掺加缓凝剂。
        3.掺UEA膨胀剂
        掺人UEA膨胀剂,在最初14天潮湿养护中,使混凝土体积微膨胀,补偿混凝土早期失水收缩产生的收缩裂缝。
        4.采用二次抹压技术
        混凝土大模振捣,表层刮平抹压1-2小时后,即在混凝土初凝前在混凝土表面进行二次抹压,消除混凝土干缩、沉缩和塑性收缩产生的表面裂缝,增加混凝土内部的密实度。但是,二次抹压时间必须掌握恰当,过早抹压没有效果;过晚抹压混凝土已进入初凝状态,失去塑性,消除不了混凝土表面已出现的裂缝。
        5.混凝土自然养护
        (1)保湿养护混凝土表面经过二次抹压后,立即覆盖塑料薄膜,防止表面水份蒸发,保持混凝上处于潮湿状态下养护。特别是对于掺入UEA膨胀剂的混凝土,在最初14天内,必须潮湿养护,方能促使膨胀剂充分发挥膨胀作用。
        (2)保湿养护根据混凝土绝热温升计算,确定中心最高温度,按温控技术措施,确定养护材料及覆盖厚度和养护时间。保温养护的目的:①减少混凝土表面热扩散,减少内外温度;②延缓散热时间,控制降温速率,有利于混凝土强度增长和应力松驰,避免产生贯穿裂缝。养护一般不少于15天。
        (3)在常温季节,混凝土终凝后也可采取蓄水养护的办法,替代前两种保湿保温养护办法。根据混凝土内外温差数据,及时调整蓄水高度,也能收到预期效果。
        三、采用膨胀剂防治裂缝
        现浇钢筋混凝土结构施工中,采用大流态预拌泵送混凝土,为防止混凝土干缩和温差收缩产生裂缝,在混凝土拌合物中掺入一定量的UEA膨胀剂,拌合后生成膨胀性结晶水化物,使混凝土产生适度膨胀,补偿混凝土收缩,提高混凝土抗裂防渗能力,通常称为微膨胀混凝土。诸如大体积混凝土、抗渗混凝土、钢管混凝土、后浇带、超长超宽结构不留伸缩缝后浇带一次整体浇筑的结构,在施工中,我们采用掺UEA膨胀剂的办法来消除混凝土收缩产生的裂缝。要求混凝土在浇筑后,立即在混凝土表面覆盖塑料薄膜,保持混凝土处于潮湿状态下养护14天,使膨胀剂充分发挥膨胀作用。这种方法在大体积混凝土中已广泛采用,效果十分显著。
        同时,要消除泵送混凝土施工裂缝的产生,应注意原材料质量的把关和混凝土配合比的设计。尽量选用低中水化热水泥,以降低水化热;采用高强水泥以减少水泥用量。根据情况,掺入粉煤灰等掺合材料,则可以改善混凝土的和易性和可泵性,降低水化热,从而增强密实度,提高混凝土强度和耐久性,保证混凝土的拌合物的均匀性。泵送预拌混凝土配合比设计应符合国家现行有关标准,除满足用户提出的强度、耐久性要求外,还要考虑运距、泵送距离、具体施工条件等因素。科学设计配合比,确定适宜的坍落度,适当的砂率、水灰比、水泥用量,选用适宜掺合料。总之,在保证强度的前提下,不宜过多增加水泥用量;在保证泵送和浇筑的前提下,坍落度不宜过大。
        综上所述,泵送商品混凝土,因水泥用量多,单位用水量大,对砂率的要求又较高又添加化学外加剂,致使砼干燥收缩,产生裂缝的潜在危险较大,应引起足够重视。为此,在施工时,应选用适宜的水泥品种、减小水泥用量、选用合理的粗细骨料、掺加掺合剂、改善搅拌工艺、严格控制和改善浇筑工艺、规定合理的拆模时间及注重浇筑完毕后养护等,以提高混凝土的密实性和抗拉强度,防止裂缝的产生。
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