泵送砼施工中裂縫成因分析及防治措施

泵送砼施工中裂縫成因分析及防治措施

泵送砼施工中裂縫成因分析及防治措施

泵送砼施工中裂縫成因分析及防治措施

泵送砼施工中裂縫成因分析及防治措施

泵送砼是施工技術進步發展而來的一項施工技術,它可一次連續完成水平運輸和垂直運輸,並可連續澆築,具有工藝簡單、施工速度快、適用範圍廣、佔用場地小、操作便捷、大大降低勞動強度等優點,在高層建築、橋樑、地鐵等工程中被廣泛應用。但由於泵送混凝土本身的工藝特點及施工工藝等原因,泵送砼施工的工程往往會出現一些裂縫,其在很大程度上影響結構的抗滲和耐久性能。本文就泵送砼施工易產生裂縫的原因和防範措施進行探討,以供參考。

1 泵送砼的特點

1.1水泥用量多:為保證砼具有良好的可泵性,強度等級為C20~C60的砼中水泥用量一般為350~550kg/m3;最小水泥用量宜為300kg/m3;

1.2砂率高、用砂量多:為保證砼的流動性、粘聚性和保水性及便於運輸、泵送和澆築,泵送砼的砂率要比普通砼流動性大,約為38%~45%;通過0.315篩孔的砂不應小於15%;

1.3粗骨料粒徑較小:為滿足泵送要求粗骨料粒徑往往較小,碎石不宜大於1:3,卵石不宜大於1:2.5,泵送砼的石子粒徑不得大於泵送管道直徑的1/4;

1.4添加劑:為改善砼性能,節約水泥和降低成本,施工時常摻加粉煤灰、礦渣等;

1.5水灰比宜為0.4~0.6;砼的坍落宜為80~180mm;

1.6泵送劑:多為高效減水劑、複合緩凝劑、引氣劑等,對砼拌和物流動性和硬化性能有影響,因而對裂縫也有影響;

2 泵送砼產生裂縫的類型及其成因

2.1環境因素引起的溫度裂縫

水泥水化過程中產生大量的熱量,每立方米砼將放出17500~27500kJ的熱量,砼內部溫度升高30℃左右,—般在1~3d即釋放50%以上熱能。大體積砼,其形成的溫度應力與其結構尺寸有關。在一定尺寸範圍內,砼結構尺寸越大,溫度應力也越大,因而引起裂縫的危險性也越大。

2.2砼塑性(沉陷)收縮裂縫

在板、牆等表面係數大的結構中使用泵送砼現澆施工,會經常出現一種早期裂縫。當砼沉陷時受到鋼筋、模板抑制以及模板移動、基礎沉陷所引起的裂縫。

2.3砼的幹縮裂縫

乾燥收縮的主要原因是砼在硬化後較長時間產生內水分蒸發引起的。

砼的乾燥收縮主要是由於水泥石乾燥收縮造成的,砼的水分蒸發、乾燥過程是由表及裡逐漸發展的。

砼的幹縮裂縫發生在表層很淺的位置,裂縫細微,有時呈平行線狀或網狀,常常不被人們注意。但須注意的是,幹縮裂縫不僅嚴重損害薄壁結構的抗滲性和耐久性,也會使大體積砼的表面裂縫發展成為更嚴重的裂縫,影響結構的耐久性和承載能力。

3 泵送砼裂縫的防範策略

3.1砼內部的溫度與砼厚度及水泥品種、用量有關。在添加泵送劑或粉煤灰時,也可選用礦渣硅酸鹽水泥。另外,在施工時,可充分利用砼後期強度,或是改善骨料級配,摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量,降低水化熱。

3.2砼的乾燥收縮受用水量的影響最大。因此,應嚴格控制泵送砼的用水量,即在砼配合比設計中,應儘可能將單方砼用水量控制在170kg/m3以下。

3.3選用合理的粗細骨料

3.3.1粗骨料: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,儘可能選用較大的粒徑。實驗表明:粗骨料5~40mm粒徑可比525mm粒徑的碎石或卵石砼可減少用水量6~8kg/rn3,降低水泥用量15kg/m3,因而可減少泌水、收縮和水化熱;

3.3.2細骨料:以級配良好的中砂為宜,採用細度模數2.8的中砂比採用細度模數2.3的中砂,可減少用水量20~25kg/m3,可降低水泥用量28~35kg/m3,因而降低了水泥水化熱、砼溫升和收縮。所以選用合理砂率是必要的。如果砂率過大,就會影響砼的工作性和強度,而且能增大砼的收縮和裂縫。

3.4摻加摻合料

3.4.1大量試驗研究和工程實踐表明,砼中摻入一定數量優質的粉煤灰後,不但能代替部分水泥,而且由於粉煤灰顆粒呈球狀具有滾珠效應,起到潤滑作用,可改善砼拌和物的流動性、粘聚性和保水性,從而改善了可泵性。砼在1~28天齡期內,添加粉煤灰的百分數大致就是溫度和水化熱降低的百分數,即摻加20%粉煤灰的水泥砼,其溫升和水化熱約為未摻粉煤灰的水泥砼的80%,可見添加粉煤灰對降低砼的水化熱和溫升的效果是非常顯著的。

3.4.2在砼中添加具有減水、增塑、緩凝、引氣的外加劑,可以改善砼拌和物的流動性、粘聚性和保水性。同時,摻加外加劑,可使砼密實性好,可有效地提高砼的抗碳化性,可改善水泥漿的稠度,可提高水泥漿與骨料的粘結力,並可有效地提高的砼抗拉強度,提高其耐久性。但在選用外加劑時,須注意的是,必須選用乾燥收縮小的減水劑或泵送劑。

3.5改善攪拌工藝

採用二次投料的淨漿裹石或砂漿裹石工藝,可以有效地防止水份聚集在水泥砂漿和石子的界面上,使硬化後界面過渡層結構緻密、粘結力增大,從而提高砼強度10%或節約水泥5

%,並進一步減少水化熱和裂縫。另外,砼攪拌時間要適當,攪拌時間過短、過長,都會造成拌和物均勻性變壞而增大沉陷。

3.6嚴格控制和改善澆築工藝

3.6.1合理安排施工工藝,分層、分塊澆築,以利於散熱,減小約束。砼澆築前,應根據結構物結構尺寸、澆注面積的大小及約束情況等合理進行砼澆築的工作面劃分,保證分層分塊滿足設計及規範要求;大體積砼分層分塊不宜過厚過大,以避免產生溫度裂縫;

3.6.2振搗時間以10~15s/次為宜。對已澆築的砼,在砼澆築1~1.5h後,在終凝前進行二次振搗,表面壓實,可排除砼因泌水,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,並減少內部裂縫與氣孔,提高抗裂性。

3.6.3為了控制砼的總溫升,減少大體積工程構件的內外溫差,控制砼的出機溫度和澆築溫度是一個重要措施。根據《水工混凝土施工規範》中的規定:高溫季節施工時,砼最高澆築溫度應≤28℃。或在砂石堆場搭設簡易遮陽棚並採用地弄供料,必要時可向料堆噴水,在攪拌砼時加冰塊拌和,對降低砼入倉溫度十分重要。

3.6.4砼澆築時,下料不宜太快,防止堆積或振搗不充分。

3.7規定合理的拆模時間,及時進行表面保溫

在泵送砼的施工中,為了提高模板的週轉率,往往要求新澆築的砼儘早拆模。當砼溫度高於外界氣溫時應適當考慮推遲拆模時間,以免引起砼表面的早期裂縫。同時,在拆模時,為避免表面溫度驟降而引起溫度梯度,可在拆除模板後及時在表面覆蓋一輕型保溫材料,如泡沫海綿等,從而防止砼表面產生過大的拉應力,防止裂縫的產生。

3.8注重澆築完畢後養護

砼養護主要是保溫和保溼,以減少砼表面的熱擴散,降低砼表層的溫差,減少砼的乾燥收縮,防止表面裂縫。必要時可以埋管在砼內通水冷卻降溫,效果十分明顯。在寒冷季節,砼表面應設置保溫措施,以防止寒潮襲擊。

4 結束語

綜上所述,泵送商品混凝土,因水泥用量多,單位用水量大,對砂率的要求又較高又添加化學外加劑,致使砼乾燥收縮,產生裂縫的潛在危險較大,應引起足夠重視。為此,在施工時,應選用適宜的水泥品種、減小水泥用量、選用合理的粗細骨料、摻加摻合劑、改善攪拌工藝、嚴格控制和改善澆築工藝、規定合理的拆模時間及注重澆築完畢後養護等,以提高混凝土的密實性和抗拉強度,防止裂縫的產生。


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