泵送商品混凝土早期裂缝产生原因分析

1、1 前言 使用泵送商品混凝土代替现场搅拌混凝土已越来越得到普及，但在应用的同时也产生了诸多以前不曾出现的问题。根据多年来的实践观察， 发现采用商品混凝土建造的建筑， 与采用传统普通混凝土建造的建筑相比， 由于混凝土总收缩量增加，引起裂缝的现象大增， 施工期尤其严重。随着泵送商品混凝土技术的推广使用， 开裂问题， 尤其是早期各种收缩现象因受约束产生应力而导致的开裂， 虽然早期产生的构件裂缝并不一定影响结构的承载力，但裂缝的存在会影响建筑物的外观，并对结构的正常使用和耐久性等造成一定的影响。 2 特点 2.1 泵送商品混凝土的特点：泵送混凝土的原材料和配合比：粗骨料宜优先选用砾石。当水灰比相同时，

2、 砾石混凝土比碎石混凝土流动性好，与管道摩擦阻力小； 为减小摩擦力， 应限制粗骨料最大粒径与输送管内径的比值： 当粗骨料为碎石时， 粗骨料最大粒径不宜大于输送管内径的1/3 ； 粗骨料为砾石时， 粗骨料最大粒径不宜大于输送管内径的1/2.5 ；细骨料颗粒级配对混凝土的流动性有很大影响， 为提高混凝土的流动性和防止离析， 泵送商品混凝土中通过135mm 筛孔的砂应不小于15% ，含砂率宜控制在40%50% ，塌落度宜为80180mm；为了防止离析， 泵送商品混凝土中最小水泥用量为300kg/m3，在泵送商品混凝土中宜渗入适量的添加剂。 2.2 早期裂缝的特点：早期裂缝是指其产生时间较早，一般在结

3、构尚未受力或尚未承受结构荷载的35 天内发生， 属于非荷载裂缝；占结构裂缝的80 %以上，虽然早期裂缝并不一定影响结构的承载力， 但它的存在却严重的影响着建筑屋的使用， 是引起纠纷的主要原因，特别是在房地产走向市场经济的今天。 2.3 综上所述：泵送商品混凝土在使用时与普通混凝土相比， 存在着水泥用量大、水灰比大、骨料粒径小、塌落度大等特点。这些特点也是引起裂缝现象大增的原因。 3 裂缝产生原因 3.1 化学收缩裂缝 由水泥水化反应而引起的混凝土体积变小称为化学收缩。水泥水化反应的主要产物是C-S-H凝胶。据报道， 水泥水化反应所产生的C-S-H凝胶的体积小于水泥与水的体积之和。对于硅酸盐水泥

4、，每100Kg 水泥加水完全水化以后， 其体积总减少量可达79ml。如果每立方米混凝土中水泥用量为300Kg，则其总体积减少量为2127ml左右。从硅酸盐水泥的组分矿物来分析，C3A（铝酸三钙）水化后体积减少量可达23%左右，是化学收缩最严重的矿物， 其次分别是C4AF（铁铝酸四钙）、C3S （硅酸三钙） 、C2S （硅酸二钙）。由此可见， 混凝土 中水泥用量越多，混凝土的化学收缩也越大，在水泥品种方面，水泥中C3A （铝酸三钙）含量越高，混凝土的化学收缩也越大。 3.2 沉降收缩裂缝 混凝土浇灌振捣后，骨料颗料悬浮在一定稠度的水泥浆体中，浆体的重量密度较低， 对于W/C= 0.6 的浆体而言

5、，大概只有骨料重度密度的一半，所以骨料在浆体中有下沉趋势,而浆体中的水泥颗粒又远重于水，使得新拌混凝土中的水泥向上转移， 即发生沉降与泌水现象， 形成竖向体积缩小沉落， 这种沉落直到混凝土硬化时才停止。骨料沉落若受到钢筋、预埋件、模板、大的粗骨料以及先期凝固混凝土的局部阻碍。或混凝土本身各部分沉落不同就会产生沉降收缩裂缝。 3.3 塑性收缩裂缝 这种裂缝发生在混凝土浇筑后数小时、硬化之前仍处于塑性状态的时刻。发生这种裂缝的因素是多方面的，如混凝土早期养护不好， 混凝土浇筑后表面没有及时覆盖， 受风吹日晒， 表面游离水蒸发过快， 产生急剧的体积收缩， 而此时混凝土强度很低， 不能抵抗这种变形应力

6、而导致塑性收缩裂缝。 3.4 干燥收缩裂缝 混凝土在塑性流动终止并进入硬化阶段，干燥收缩一直进行， 即使达到28 天龄期也不能说已经终止， 有的工程可以持续若干年甚至几十年。所以说干燥收缩是水泥基于混凝土的固有特性，浇注时呈流动状态的混合介质， 硬化呈固体状态， 除了硬化生成硅酸钙等固有物质， 这是一个化学过程以外， 还伴随着一个蒸发失水干燥的物理过程， 养护不好就容易出现干燥收缩裂缝。混凝土内的固体水泥浆体体积会随含水量而改变，而骨料对水泥浆体体积的变化则起很大的约束作用， 使混凝土的体积变化远低于水泥浆体的体积变化。 硬化水泥浆体内富含孔隙， 理论上水灰比小于0.4 并有理想的养护条件，

7、可使孔隙率减至28%的最低值。而混凝土实际采用的水灰比都较大， 而且不可能完全水化，所以一般混凝土的浆体孔隙率约有50%左右或更大。 混凝土收缩值一般为0.2%0.4% ， 普通钢筋混凝土0.20.5， 收缩量随时间增长而不断加大， 初期收缩快， 而后日趋缓慢（收缩变形发展很快，大约两周即可完成全部收缩量的1/4 ， 一个月可完成1/2 ，三个月后增长变慢，一般2年后趋于稳定）。收缩裂缝的形成，必须同时存在两个条件：收缩变形和约束。最常见的是施工中养护不当引起的，如受到风吹日晒， 表面水分散失过快，体积收缩大， 而内部湿度变化很小，收缩也小，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，因此在构件表面产生

8、较大的拉应力，当拉应力超过混凝土 的极限抗拉强度时，即产生干缩裂缝。此外，平卧薄构件水分蒸发过快，产生的体积收缩受到地基垫层或台座的约束，也出现干燥裂缝。收缩裂缝除与养护有关外，还与振捣、混凝土原材料收缩量等有关。混凝土振捣过度，表面形成水泥含量较多的砂浆层，则收缩量过大，容易出现裂缝。采用含泥量较大的粉砂配制的混凝土，也会加大收缩， 从而容易产生收缩裂缝。干燥收缩裂缝为表面性裂缝，其宽度较小，大多数为0.05mm0.2mm之间，其走向纵横交错，没有规律性。 3.5 温度收缩裂缝 温度收缩裂缝大多数是由于温差过大引起的。温差一般分为共时温差（在同一时间内，结构内任意两点的温度差值）和历时温差（

9、同一结构在任意两个时间的温度差值）。在泵送商品混凝土早期裂缝中主要是共时温差的影响。 共时温差的影响：混凝土结构， 特别是大体积混凝土结构浇灌后，在硬化期间水泥释放出大量的水化热而不易散发，内部温度不断上升，达到较高温度，而混凝土表面散热较快，使混凝土表面和内部温差较大。如果施工过程中注意不够或拆模过早；或冬季施工，过早拆除保温层； 或受到寒流袭击，均会导致混凝土表面温度急剧变化而产生较大的降温收缩，此时表面受到内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力，而混凝土早期抗拉强度和弹性模量很低，因而使表面出现裂缝。深进的和贯通的温度裂缝大多数是由于结构降温差较大，受到外界的约束而引起的。 若混凝土浇筑后处于理想绝热情况，其内部温度变化过程和拉压状态大体如下： 如图1 所示， 图中T。为浇筑温度， 至时间t1温度升至T1 ， 混凝土硬化， 此时如果混凝土处于约束状态则在继续升温的过程中受压， 内部温度升至峰值Ta 的时间t2 视水泥品种、浇筑温度， 特别是构件的厚度、形状和散热条件而定。对于大体积的墙、板构件，一般在浇注后的12 天内部温度达到峰值， 如墙板厚度超过12m，则达到峰值温度时间在浇注后34天。水化热引起的内部混凝土温升在较厚的墙板中可达2535， 这样加上原来的浇筑温度后，峰值Ta常可达60 以上，对于水泥用量较多的泵送商品混凝土有时可超过7080