泵送混凝土与裂痕类型的关系

泵送混凝土与裂缝类型的关系城市现代化建设正向新的领域发展，在高性能混凝土高强度、高流动性的研究方面取得了显著成果。本世纪高性能聚羧酸外加剂在泵送混凝土中的应用，水胶比最小达到0．25，混凝土抗压强度达到了110MPa以上。泵送混凝土具有便于城市运输，便于垂直供料，已是当代建设不可缺少的主要方式。随着商品混凝土的发展，混凝土塑性收缩裂缝及其它原因引起的裂缝却日益突出，成为影响工程结构耐久性的焦点，也是当前工程技术人员十分关注的问题。一、产生裂缝原因分析根据笔者近几年对本市现浇混凝土工程裂缝长度、宽度、深度检测，对裂缝的种类归纳为：混凝土收缩有早期收缩，它包括塑性收缩、干燥收缩和化学收缩，温度变形收缩及碳化收缩。混凝土裂缝产生的原因又分为：结构不均匀沉降裂缝、外力结构荷载作用裂缝、混凝土粗骨料塑性沉降裂缝、温差裂缝、收缩裂缝、干燥裂缝及冻融侵蚀、硫酸盐侵蚀、钢筋锈蚀等引起的裂缝。早期收缩—早期混凝土由于技术或施工不当引起的缺陷将使混凝土的质量遭受不可弥补的损害。早期收缩是引起混凝土早期开裂的主要原因，因此时的混凝土抗拉强度较低、抵抗力很弱。1．塑性收缩裂缝。由于新浇筑的混凝土骨料下沉，引起泌水，一般发生在新拌混凝土3～12h以内，在终凝前比较明显。因此，混凝土塑性收缩裂缝是混凝土在塑性状态时表面失水过快造成的。2．干燥收缩裂缝。新拌混凝土处于干燥环境，在凝结过程中内部水分蒸发，是引起混凝土体积变化的主要因素。混凝土在凝结硬化强度增长阶段，除水泥水化所需的内部水分外，多余的游离水会由表及里逐渐蒸发，导致混凝土干燥收缩。另外，在混凝土毛细管内游离水分蒸发，毛细管内负压增大，也使混凝土产生干燥收缩。在约束条件下，当收缩变形导致的收缩应力大于混凝土的抗拉应力时，混凝土就会产生由表面向结构纵深发展的干燥收缩裂缝。在混凝土达到终凝时间后，混凝土外部不能及时补充水分养护，环境的相对湿度越低，混凝土的干燥收缩程度也就越大。影响混凝土干燥收缩裂缝的主要原因是水泥用量、水泥品种、水灰比、骨料的种类和粒径、砂率等。成型后的混凝土早期养护的温度和湿度至关重要。一般条件下，混凝土的极限干缩值为(50～90)×l0-5)左右，即收缩系数0.5～0.9mm/m。3．化学收缩裂缝。由于水泥水化生成物的体积比反应前物质总体积小，而引起混凝土的收缩，称为化学收缩又称为自身收缩。化学收缩导致出现裂缝，主要影响因素是混凝土中的用水量和水泥用量，用水量和水泥用量越大，混凝土的收缩就越大。目前，天津市由传统的现场自搅拌转化为商品混凝土集中搅拌，大流动性泵送混凝土水泥浆量增加，骨料粒径减小，水泥浆量是决定自收缩变形大小的主要因素。高强度混凝土增加水泥用量和提高水泥细度，当磨细矿渣粉和粉煤灰超量加入，导致毛细孔隙的平均直径变小，使混凝土内部最大拉力增加，混凝土自身收缩加大，当自身收缩应力超过该结构混凝土极限抗拉强度时，就会在混凝土中产生收缩裂缝。4．地基不均匀沉降及骨料沉降裂缝。(1)因地基沉降或支座沉降不均匀造成的墙体裂缝。(2)基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，导致结构开裂。(3)建筑物下采用同一种基础，如基底标高差异太大，也会引起地基不均匀沉降。(4)建筑物地基建在砂砾层、回填土层上，如基底处理不规范也会发生不均匀沉降。(5)冬施季节地基冻胀，建筑物施工阶段或建成后原有地基发生变化也会引起建筑物不均匀沉降；以上种种情况均会导致混凝土结构出现裂缝，一般早期不易发现，但如果发生则后果严重。目前在本市的框架剪力墙结构检测过程中，发现地下室剪力墙及主体结构标准层中剪力墙出现不同程度的水平及竖向裂缝。裂缝产生的原因是由于地下室属连续超静定结构，墙体受到下部基础底板和上部楼板或梁的约束，当墙体混凝土收缩变形产生内应力大于混凝土早期抗拉强度时，则墙体混凝土就会出现开裂。同时，由于泵送混凝土配合比中水泥浆体、磨细矿渣粉、粉煤灰等胶结材与粗细骨料颗粒组份的比重不同，会发生石子的沉降，胶结体上浮，导致材料的不均匀沉降与表面议水现象的发生。在施工过程中浇筑墙体高度不符合要求时，一次性投料过大，在振捣过程中骨料下沉，在初凝前混凝土处于塑性状态骨料会继续下沉，浆体上浮，当下沉的粗骨料受到水平绑扎的钢筋阻拦时，就会与周围的混凝土形成沉降差，因此，墙体就会造成塑性沉降裂缝。5．温差裂缝。在水泥水化过程中必然导致水化升温，尤其在大体积混凝土中昼夜温差引起的温度应力作用使混凝土出现开裂。升温阶段一般在2～5天达到峰值，聚集在内部的水泥水化热不易散发，混凝土内部温度将显著升高，而其表面则散热较快，形成了较大的温度差，当温差超过25℃时，就会产生温度应力与应力变形，混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当混凝土内部应力超过表面混凝土抗拉强度极限时，则会在混凝土表面产生裂缝。混凝土的温度变形系数为a=10×10-6/℃，即每升降1℃，每m胀缩0.01mm。6．混凝土级配不合理，所用原材料质量不符合要求造成的裂缝。混凝土粗细骨料级配不合理，造成粗细骨料之间孔隙率大，混凝土中游离水隐藏量多，水分蒸发后形成一定的孔隙与贯通的毛细孔道，会导致混凝土强度下降出现裂缝。当原材料中砂、石含泥量、泥块含量偏高时，经原材料搅拌个别部位会在骨料之间形成一种泥浆膜，它会降低水泥石与骨科的粘结强度，使抗压强度、抗剪强度降低，导致混凝土早期裂缝，并会发展为贯通性裂缝。当砂子细度模数偏低，石子粒径偏小，就会增加水泥用量和用水量；水泥用量越多，用水量越大，混凝土干缩也就越大，出现裂缝的概率也就越大。另一个原因是机制人工砂中石粉含量过高会引起混凝土早期膨胀增大，使混凝土产生裂缝。7．施工过程不当造成的裂缝。当混凝土结构未合理选择浇筑方案，剪力墙一次性投料过高会导致粗骨料下沉，浆体上浮产生混凝土离析，造成塑性沉降裂缝。振捣过程中做不到快插慢拔，气泡不能充分排出，振捣棒有拖带现象，均会造成裂缝出现。当混凝土浇筑时，不是从同一方向浇筑，而是相向浇筑时，混凝土终凝后中间钢筋受到两个方向的拉应力，会对中部的混凝土产生约束，导致混凝土受拉产生裂缝。春冬季风大，气候干燥，混凝土结构浇筑后，当温度低在不便于浇水养护条件下，又不及时用塑料薄膜覆盖缠绕，导致混凝土结构失水过快，直接影响混凝土的抗裂能力，出现不同程度的塑性收缩裂缝，并对混凝土强度增长相应造成影响。夏季混凝土结构浇筑后，因气温过高，在混凝土初凝后如不注重覆盖，不及时浇水养护，养护周期不能满足规定龄期要求，就会造成混凝土失水过快或达不到水化要求，造成混凝土强度增长不利和收缩应力加大，会过早地出现裂缝。混凝土出现裂缝是不可避免的，混凝土收缩是混凝土材料本身固有的一种物理现象，其微观裂缝是由本身物理力学性质决定的，但可以通过合理调整混凝土配合比设计，提高混凝土生产质量。设计过程中根据工程结构条件采取“抗放结合”的综合措施，超长结构可采取后浇带或膨胀加强带方法施工，尽量减少侧壁长度。在相同的配筋率下，选择细筋密布配筋，重视水平分布筋的配筋率。加强混凝土施工质量来控制高强混凝土非结构性裂缝的有害程度，满足建筑使用功能的要求。1．搅拌站混凝土设计质量控制。商品混凝土的合理设计首先是混凝土配合比设计与材料制定，单方混凝土水泥用量应合理，水泥用量大，用水量大，水泥浆体体积大，收缩亦大。从理论上讲，混凝土中掺加水泥过多，不仅使其产生大量的水化热和较大的温度应力，而且还会使混凝土产生较大的收缩质量问题，水泥细度愈大，干缩率愈大。从工程实践经验证明，在配制高强混凝土时，如果混凝土强度等级在C50～C80之间时，水泥用量宜控制在400～500kg/m3，当混凝土强度等级大于C80，水泥用量宜控制在500～550kg。当每立方米混凝土水泥用量超过550kg时，强度增长并不明显，并会使混凝土加大收缩。在配制泵送混凝土时，可通过掺加硅粉、矿渣粉、粉煤灰等矿物料来提高混凝土强度。混凝土水灰比是影响强度和裂缝的主要因素之一。水灰比大的混凝土其收缩亦大，也就是越容易产生裂缝。塑性沉落裂缝、干燥收缩裂缝都是由于混凝土单方用水量过大，混凝土稠度过低、塌落度过大、水分蒸发过快造成的。因此，在保持合适的工作性始终不变的条件下，只要能达到泵送的条件，水灰比应当尽可能低，严格控制混凝土水灰比即严格混凝土的用水量是减少裂缝的根本措施。另外，对于大跨度的现浇板、超长剪力墙结构等，可以在混凝土中加入一定比例的碳纤维、聚丙烯纤维来阻止裂缝的发生。纤维的掺入可以在混凝土中起到一种乱向支撑作用，能改善混凝土早期泌水性，阻止混凝土发生塑性沉降，有利于提高混凝土的抗拉、抗折强度，从而有效地防止混凝土发生塑性收缩和早期干缩裂缝。2．混凝上搅拌站材料质量控制。商品混凝土搅拌站应严格控制原材料的质量，在选用水泥方面应优先选用低热、低收缩量水泥。夏季优先选用低热矿渣硅酸盐水泥，水泥细度应符合国家标准，细度大的水泥易产生干燥收缩裂缝。在选用骨料方面，粗细骨料的含泥量应尽可能低，应满足国家标准要求，因为泥的膨胀性大于水泥的膨胀性，并且含泥量大的砂石与水泥粘结界面强度低，粘结力弱，影响混凝土抗拉强度，使混凝土产生裂缝。在使用机制人工砂时应尽量避免单一使用，应与河砂按最佳比例混合使用。机制人工砂石粉含量应严格控制，应符合GB／T14684—2001·5·2·2建筑用砂石粉含量规定要求，防止因石粉含量超标而引起混凝土早期膨胀而产生裂缝。另外，搅拌站粗、细骨料场地堆放，应保障粗、细骨料的连续级配稳定，粗、细骨料堆放高度应有控制，不易过高，砂、石粗颗粒滚落到底部会造成上部颗粒细，下部颗粒粗。材料不稳定会造成混凝土离析，强度偏低，也会增大混凝土出现裂缝的机率。因此，加强对料场的管理意义十分重大。在混凝土砂率设计方面，应优先选用最佳砂率，一般泵送混凝土可控制在38％-43％之间，砂率过小混凝土容易产生离析，不宜泵送。砂率过大，会降低混凝土的工作性和强度，并能增大混凝土的收缩和裂缝。粗骨料应根据混凝十构件的最小断面尺寸和泵送管内径来确定，一般情况下粗骨料最大粒径与输送管径之比不宜大于1.3，选择合理的最大粒径，优先选用连续级配的粗骨料，即降低水泥用量，减少泌水、收缩和水化热。细骨料应优先选用级配良好的中、粗砂，细度模数在2.6～2.8之间为最佳。还可以在混凝土中掺加适量的磨细矿渣粉、粉煤灰和外加剂。磨细矿渣粉可以降低混凝土的水化热，提高混凝土的后期强度，节约水泥，降低造价。粉煤灰可以降低混凝土拌合物的屈服剪切应力，大大提高混凝土拌合物的坍落度，改善和提高新拌混凝土和硬化混凝土的性能，改善混凝土的和易性及可泵性，降低水化热，降低泌水率和干缩程度，减少在管道中的堵塞和分离，降低混凝土与管壁的阻力，从而提高混凝土拌合物的流动性和稳定性。粉煤灰颗粒在泵送过程中起着“滚珠”效应。3．施工方法预防及施工质量控制。施工队伍应尽量减少混凝土施工缝的留置，如必须留置时，应合理设置施工缝位置，避开应力集中和结构刚度比较弱的部位。在浇筑时，应采用连续流水施工，从一端向另一端浇筑，不允许从两端相向浇筑。桐浇付筑完毕时后，应果留足下是道工序术间歇时蚊间，控腔制施工唯荷载，画不允许嚷在现浇请混凝土婚上部码牙放建筑冰材料，暖避免集骨中载荷岁，不允彼许超载瓜施工。姥拆模时敌，要按高混凝土鸟强度要闻求，合晃理安排洒拆模时咳间，不卷允许提舰前拆模沫。塘超会长混凝机土结构咸，应按锣设计要挨求留置聚后浇带末，达到茶混凝土逗温度收萝缩应力写与混狼凝土强劈度的抗受衡稳定凉后，再疏进行后衬浇带混讨凝土施梨工，后慰浇带混歉凝土应批加晶12酷魔％悼的艇UE哗A捞榜膨胀剂誉。梢夏嫂季对于玻大体积费混凝土付所用砂格、石应孙采取物译理降温丽，水泥救应优先蓬选用低遭热矿渣械水泥，兔外加剂轨宜选用脸缓凝型攀减水剂荣。严格疏管理混袋凝土浇颠筑时间贝及入模旱温度，枯有培条件最刷好是夜旦间浇筑从，严格祥控制混查凝土的矛浇筑速杂度，控嫌制好现房浇混凝对土的内拨外温差找，重点贵工程大相体积混免凝土应薯埋设管尊道循环块降温，关并做好做温度观壤测记录和。为使予大体积荐混凝土僵的内外奶温差降亦低，可扩采用混扇凝土表调面保温程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