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泵送混凝土裂縫問題防治措施

2010-05-21 09:47  東南建房資訊網(wǎng)  【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  一、泵送混凝土的特點(diǎn)

  1.水泥用量較多,為保證混凝土具有良好的可泵性,混凝土中的水泥用量多為350~550千克/立方米。

  2.常添加摻合料,為改善混凝土的性能、節(jié)約水泥和降低造價(jià),混凝土中時(shí)常摻加粉煤灰、礦渣、滑石粉等摻合料。

  3.砂率偏高、砂用量多。為保證混凝土的流動(dòng)性、粘聚性和保水性,以便運(yùn)輸、泵送和澆筑,泵送混凝土的砂率一般要比普通流動(dòng)性混凝土大,約為38%~45%。

  4.粗骨料最大粒徑為滿足泵送和抗壓強(qiáng)度要求,規(guī)范規(guī)定粗骨料最大粒徑與普通直徑比≤1/3。

  5.水灰比宜為0.4~0.6.水灰比<0.4時(shí),混凝土的泵送阻力急劇增大;水灰比>0.6時(shí),混凝土則易泌水、分層、離析,也影響泵送。

  6.泵送劑:多為高效減少劑復(fù)合以緩凝劑、引氣劑等,對(duì)混凝土拌合物流動(dòng)性和硬化混凝土的性能有影響,因而對(duì)裂縫也有影響。

  二、裂縫原因分析和防治措施

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  1.產(chǎn)生的原因

  水泥在水化過程中產(chǎn)生大量的熱量,若按502焦/克的熱量釋放計(jì)算,如水泥按350~550千克/立方米來計(jì)算,則釋放的熱量每立方米為17500~27500千焦的熱量,從而使混凝土內(nèi)部溫度升高。如果按照我國(guó)施工驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定混凝土澆筑溫度為28℃,則可使混凝土內(nèi)部溫度達(dá)到65℃左右,如果沒有降溫措施,混凝土內(nèi)部溫度有時(shí)還會(huì)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(nèi)部的最高溫度大約發(fā)生在澆筑后的3~5天,因?yàn)榛炷羶?nèi)部和表面的散熱條件不同,所以混凝土中心溫度低,形成溫度梯度,造成溫度應(yīng)力。當(dāng)這種溫度應(yīng)力超過混凝土的內(nèi)外約束力(包括混凝土抗拉強(qiáng)度)時(shí),就會(huì)產(chǎn)生裂縫。一般認(rèn)為,混凝土的內(nèi)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(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。

  混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土澆筑厚度及水泥品種、用量有關(guān);炷练謱釉胶,水泥用量越大,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)生裂縫的可能性也越大。

  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。

  2.防治措施

  防止大體積混凝土出現(xiàn)裂縫最根本的措施就是合理進(jìn)行混凝土分層分塊,并在混凝土原材料及配合比選用、泵送混凝土澆筑工藝等方面控制混凝土內(nèi)部和表面的溫度差。

 。1)合理進(jìn)行混凝土分層分塊

  混凝土澆筑前,應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)尺寸、倉面大小及約束情況等合理進(jìn)行混凝土澆筑的倉面劃分,保證分層分塊滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求,大體積混凝土分層分塊不宜過大,以避免產(chǎn)生溫度裂縫。

 。2)混凝土原材料和配合比的選用

  水泥品種選擇和水泥用量控制:大體積混凝土施工宜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。在滿足強(qiáng)度的條件下,盡可能減少水泥用量,控制在450克/立方米以下,經(jīng)研究和經(jīng)驗(yàn)表明,每立方米混凝土的水泥用量增減10千克,其水化熱將使混凝土的溫度相應(yīng)升高或降低1℃。

  選擇質(zhì)量?jī)?yōu)良的粗細(xì)骨料:根據(jù)結(jié)構(gòu)最小斷面尺寸和泵送管道內(nèi)徑,選擇合理的最大粒徑的粗骨料。天然連續(xù)級(jí)配的粗骨料可使混凝土具有較好的可泵性,減少用水量、水泥用量,進(jìn)而減少水化熱。例如5~40毫米粒徑比5~25毫米粒徑的碎石或卵石混凝土可減少用水量6~8千克/立方米,降低水泥用量15千克/立方米,因而減少泌水、收縮和水化熱。細(xì)骨料采用級(jí)配良好的中砂為宜。實(shí)踐證明,采用細(xì)度模數(shù)2.8的中砂比采用細(xì)度模數(shù)2.3的中砂,可減少用水量20~25千克/立方米,可降低水泥用量28~35千克/立方米,因而降低了水泥水化熱,混凝土溫升和收縮。

  添加摻合料:除了摻加具有減水、增塑、緩凝、引氣的泵送劑,混凝土中摻入一定數(shù)量?jī)?yōu)質(zhì)的粉煤灰后,不但能代替部分水泥,而且能起到潤(rùn)滑作用,可改善混凝土拌合物的流動(dòng)性、粘聚性和保水性,并且能夠補(bǔ)充泵送混凝土中粒徑在0.315毫米以下的細(xì)集料達(dá)到占15%的要求,從而改善了可泵性。特別重要的效果是摻加粉煤灰之后,可以降低混凝土中水泥水化熱,減少絕熱條件下的溫度升高,如混凝土在1~28天齡期內(nèi),摻加20%粉煤灰的水泥混凝土,其溫升和水化熱約為未摻加粉煤灰的水泥混凝土的80%?梢,添加粉煤灰對(duì)降低混凝土的水化熱和溫升的效果是非常顯著的。

 。3)泵送混凝土施工工藝改進(jìn)控制混凝土出機(jī)溫度和澆筑溫度:對(duì)于澆筑溫度的控制,規(guī)范中有明確規(guī)定,高溫季節(jié)施工時(shí),混凝土最高澆筑溫度應(yīng)≤28℃。降低混凝土的出機(jī)溫度,最有效的方法是降低原材料溫度,根據(jù)測(cè)溫掌握溫度變化情況,采用冰水?dāng)嚢杌炷,粗?xì)骨料遮陽防曬或?yàn)⒗渌禍氐却胧┙档突炷恋臐仓䴗囟。除此之外,攪拌運(yùn)輸車罐體、泵送管道保溫、冷卻也是必要的措施。

  改進(jìn)工藝:振動(dòng)工藝,對(duì)已澆筑的混凝土,在終凝前進(jìn)行二次振動(dòng),可排除混凝土因泌水而在石子、水平鋼筋下部形成的空隙和水分,提高粘結(jié)力和抗拉強(qiáng)度,并減少內(nèi)部裂縫與氣孔,提高抗裂性。養(yǎng)護(hù)工藝,為了嚴(yán)格控制大體積混凝土的內(nèi)外溫差,確;炷临|(zhì)量,減少裂縫,必須切實(shí)做好養(yǎng)護(hù)工作,養(yǎng)護(hù)要做到使混凝土表面經(jīng)常保持濕潤(rùn),養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28天。通過養(yǎng)護(hù)、保持了適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸葪l件,降低混凝土表層的溫度差,防止表面裂縫。

 。ǘ┧苄允湛s裂縫

  1.產(chǎn)生的原因采用泵送混凝土現(xiàn)澆的各種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中,經(jīng)常出現(xiàn)一種早期裂縫,即塑性收縮裂縫,造成混凝土塑性收縮裂縫的主要原因是混凝土在塑性狀態(tài)時(shí)混凝土表面失水過快造成的,常發(fā)生在混凝土板或表面積較大的墻面上,一般長(zhǎng)度大約0.2~2米,寬度為1~5毫米,從外觀分為無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)狀和混凝土構(gòu)件截面變化等規(guī)則的形狀,深度一般3~10厘米,裂縫在混凝土澆筑后1~3小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)。

  2.防治措施嚴(yán)格控制混凝土單位用水量及水灰比,在滿足泵送和澆筑要求時(shí),盡可能減少坍落度;摻加適量、質(zhì)量良好的泵送劑和摻合料,可改善工作性,減少沉陷;混凝土攪拌時(shí)間要適當(dāng),時(shí)間過短、過長(zhǎng)都會(huì)造成拌合物均勻性變壞而增大沉陷;混凝土應(yīng)分層澆筑、振搗密實(shí),振搗時(shí)間以10~15秒/次為宜,在混凝土澆筑1~1.5小時(shí)后,混凝土尚未凝結(jié)之前,對(duì)混凝土進(jìn)行二次振搗,表面要壓實(shí)抹光;在澆筑混凝土前,對(duì)模板進(jìn)行預(yù)濕,混凝土澆筑成型后,采取措施,有利于降低混凝土表面的溫度,如覆蓋塑料薄膜等,防止因水分急劇蒸發(fā)而形成內(nèi)外硬化不均和異常收縮引起的裂縫。

 。ㄈ└稍锸湛s裂縫

  1.產(chǎn)生原因當(dāng)混凝土因養(yǎng)護(hù)不夠,表面水分蒸發(fā)過快,混凝土表面收縮加快,受混凝土內(nèi)部的約束,將在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力,便產(chǎn)生裂縫。水泥水化反應(yīng),使混凝土內(nèi)部和表面形成很大的溫差,混凝土抗拉強(qiáng)度不足以抵抗因收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力時(shí),便產(chǎn)生表面裂縫。

  2.防治措施水泥用量的控制,混凝土干燥收縮隨著水泥用量的增大而增大,因泵送混凝土的水泥用量偏高,在滿足強(qiáng)度質(zhì)量的前提下,在有可能減少水泥用量時(shí),還是盡可能降低水泥用量。

  用水量控制,混凝土的干燥收縮受用水量的影響很大,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,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。即水灰比越大,干燥收縮越大。因此嚴(yán)格控制泵送混凝土的用水量是減少裂縫的根本措施。

  砂率控制: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,使其控制在最佳砂率范圍內(nèi),可通過理論計(jì)算和工程實(shí)踐確定。

  摻合料控制:質(zhì)量良好,含有大量球形顆粒的一級(jí)粉煤灰,由于內(nèi)比表面積小、需水量少,能降低混凝土干燥收縮值。

  養(yǎng)護(hù)時(shí)間和方法控制:混凝土澆筑面表面干燥過快,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)行早期保溫養(yǎng)護(hù),對(duì)減少干燥收縮有一定作用。

  三、結(jié)論

  綜上所述,泵送混凝土,特別是在高強(qiáng)度、大流動(dòng)性條件下,由于水泥用量多、單位用水量大、砂率高和摻化學(xué)外加劑,使混凝土干燥收縮,產(chǎn)生裂縫的潛在危險(xiǎn)大,對(duì)此必須引起足夠重視。為此要按施工要求選擇較低坍落度,在滿足流動(dòng)性和泵送性的條件下,使單位用水量降低,在滿足強(qiáng)度質(zhì)量條件下,盡可能降低水泥用量。同時(shí)應(yīng)選用對(duì)混凝土干燥收縮影響小的泵送劑,摻加適量膨脹劑,在施工中采用二次振搗,加強(qiáng)抹面和養(yǎng)護(hù)也是必不可少的技術(shù)措施。

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