泵送混凝土裂縫的防治

馬春莉　丁洪明

摘 要 ：本文論述了泵送砼結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因及對裂縫的具體防治措施。

關(guān)鍵詞 ：泵送砼；裂縫；塑性收縮裂縫；沉降裂縫；溫度裂縫；防治

隨著建筑技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步泵送砼在現(xiàn)代建筑中已占據(jù)了主要地位，尤其是在高層、大體積和大跨度砼施工的方向，都得到了廣泛的應(yīng)用，它有集中攪拌、封閉運(yùn)輸、利于環(huán)保、節(jié)省人工、降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高工作效率等有點(diǎn)。但是在工程施工中出現(xiàn)砼裂縫也是最常見的質(zhì)量問題。

對于表面系數(shù)大的板、墻表面及大體積砼產(chǎn)生裂縫的可能性很大。這是因?yàn)轫庞晒獭⒁?、氣三相組成的非均質(zhì)復(fù)合材料，在成型之后受自然環(huán)境中多種因素影響而形成肉眼看不到的微小縫隙。但因沉陷、塑性收縮、干燥收縮和內(nèi)外溫差引起的裂縫是可以通過技術(shù)措施來限制和減少的。

1 塑性收縮裂縫

澆筑后砼表面蒸發(fā)過快和被基礎(chǔ)模板吸收過快，造成初始凝固砼急劇脫水而產(chǎn)生的收縮裂縫屬塑性收縮，當(dāng)這種塑性收縮受基礎(chǔ)、模板或鋼盤的約束，因砼強(qiáng)度趨于零而產(chǎn)生裂縫。從砼中蒸發(fā)和吸收水分的速度越快，裂縫越容易產(chǎn)生。降低單位用水量，減少坍落度是防止塑性收縮的根本途徑；增加環(huán)境溫度降低氣溫減少蒸發(fā)量和良好的養(yǎng)生也是非常重要的。

2 沉降裂縫

產(chǎn)生沉降裂縫的主要原因是砼拌和料太稀坍落度過大沉降量過高。這種裂縫在坍落度過大的商品砼澆筑的結(jié)構(gòu)中特別是板、墻表面系數(shù)過大的結(jié)構(gòu)中容易出現(xiàn)。在砼沉陷時(shí)受到鋼筋抑制或模板、基礎(chǔ)沉陷或表面不平未壓實(shí)沉陷所致。這種裂縫在砼澆筑2~3h后表面明水消失時(shí)即出現(xiàn)。其防止方法是將單位用水量控制在170~175kg/m3以下，基本滿足泵送需要將坍落度控制在最小。對已出現(xiàn)的沉降裂縫在停止后，將裂縫附近砼表面重新抹壓，使之愈合。

3 干縮裂縫

水分蒸發(fā)是造成干縮和塑性裂縫的重要原因，但塑性是在硬化前短期內(nèi)產(chǎn)生的，而干縮是在硬化后較長時(shí)間產(chǎn)生的。砼干縮是因?yàn)樗嗍稍镌斐傻?。這種干燥、蒸發(fā)是由表面及里逐漸發(fā)展的。這種裂縫發(fā)生在距表層很淺的位置，常被人們所忽視。但必須注意的是干縮裂縫不僅嚴(yán)重?fù)p害薄壁結(jié)構(gòu)的滲透和耐久性，也會(huì)使大體積砼的表面裂縫發(fā)展成更嚴(yán)重的裂縫，對結(jié)構(gòu)的承載力和安全使用影響嚴(yán)重。

影響砼干燥、干裂的主要因素是：

3.1 水泥品種。水泥需水量越大，砼的干縮率越大，不同水泥砼干縮大小順序?yàn)椋旱V渣硅酸鹽、普通硅酸鹽、中低熱粉煤灰水泥。從減少收縮考慮，采用中低熱粉煤灰水泥。

3.2 水泥用量。干縮隨水泥用量的增大而加大，減少水泥用量可減少干縮量。

3.3 用水量。砼干縮受用水量影響最大，干縮同用水量成正比關(guān)系；隨用水量的增加而急劇增加。

3.4 砂率。砼干縮隨砂率的增大而增加，但增加的數(shù)值不大。

3.5 摻合料和外加劑。礦渣、硅藻土、赤頁巖等摻合料在砼中會(huì)增大干縮；但適量膨脹劑能起到補(bǔ)償作用，利于防止裂縫產(chǎn)生；減水劑、泵送劑和引氣劑有增大砼干縮的作用。

3.6 養(yǎng)護(hù)。早期養(yǎng)護(hù)對減少收縮干裂有一定作用。

4 溫度裂縫

水泥水化過程中產(chǎn)生大量的熱能，內(nèi)部溫度會(huì)超過30℃以上，一般在1~3d即釋放50%以上熱能。由于熱的傳遞、積存，砼內(nèi)最高溫度多發(fā)生在澆筑后3~5d，因?yàn)橥馍釛l件不同，中心溫度高，表面溫度低形成溫度梯度，造成溫度變形和應(yīng)力。溫度應(yīng)力和溫度差成正比，溫差越大應(yīng)力越大；當(dāng)溫度應(yīng)力大于內(nèi)外約束應(yīng)力時(shí)產(chǎn)生裂縫。

大體積砼一定尺寸范圍內(nèi)其結(jié)構(gòu)尺寸越大，引起裂縫的危險(xiǎn)也越大，防止出現(xiàn)溫差的根本措施是控制砼內(nèi)部和表面溫差。包括：

4.1 砼原材料和配合比的選擇

4.1.1 水泥。宜選用中熱或地?zé)岬乃?，摻粉煤灰和泵送劑時(shí)，也可選用礦渣硅酸鹽水泥。

4.2.2 充分利用砼后期強(qiáng)度，大量研究數(shù)據(jù)表明：每1m3砼水泥用量增減10kg，其水化熱將砼的溫度相應(yīng)升高或降低1℃。因此，為進(jìn)一步控制水化熱造成的溫度升高，對工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算，由設(shè)計(jì)同意后采用60d或90d強(qiáng)度代替28d抗壓強(qiáng)度。充分利用后期強(qiáng)度，使每1m3砼減少水泥用量50~80kg，砼溫度降低5~8℃。

4.1.3 水泥用量盡量控制在450kg/m3以下，如果強(qiáng)度過高用摻粉煤灰來調(diào)整。

4.2 摻合料合理配用。砼中滲入適量的優(yōu)質(zhì)粉煤灰，不僅能代替水泥，而且因粉煤灰顆粒呈球狀具滾動(dòng)效應(yīng)，改善砼流動(dòng)性、粘聚性和保水性，并能補(bǔ)充泵送砼達(dá)到粒徑在31.5mm以下的細(xì)集料應(yīng)占15%的要求，改善可泵性。

摻加粉煤灰的砼的溫度和水化熱，1~28d齡期間大致為：摻入粉煤灰的百分?jǐn)?shù)，就是溫升和水化熱降低的百分?jǐn)?shù)，即摻入20%的粉煤灰，其溫升和水化熱約為不摻粉煤灰的水泥砼的80%，其效果是非常顯著的。

4.3 摻入外加劑。摻加具有減水、增塑、緩凝、引氣的泵送劑，改善流動(dòng)性、粘聚性和保水性，由于分散和減水作用，在降低用水量和提高強(qiáng)度的同時(shí)，還可降低水化熱，推遲放熱峰出現(xiàn)的時(shí)間，因而減小溫度裂縫。

4.4 選擇優(yōu)質(zhì)粗細(xì)集料。細(xì)集料以采用中砂為宜，采用模數(shù)2.8的砂較細(xì)度模數(shù)2.3的砂可減少用水量20~25kg/m3，水泥用量相應(yīng)減少25~35kg/m3，因而降低水化熱。

粗集料如采用5~40mm粒徑的可比5~25mm粒徑的減少用水量7kg/m3，水泥用量相應(yīng)減少15kg/m3，因而減少泌水收縮水化熱。

4.5 控制攪拌機(jī)出口溫度及澆筑溫度。出機(jī)溫度和澆筑溫度的控制，世界各國均重視。例如日本規(guī)定暑期攪拌溫度為30℃以下，砼澆筑溫度應(yīng)低于35℃；美國規(guī)范要求在炎熱季節(jié)不超過32℃；德國規(guī)定在炎熱季節(jié)新拌砼卸車時(shí)不超過30℃，我國“水工砼施工規(guī)范”（SDJ207-82）規(guī)定：高溫季節(jié)施工時(shí)，砼澆筑最高溫度不超過28℃，規(guī)范（GB50204-92）也規(guī)定了相同的溫度限值。

4.6 改進(jìn)施工工藝

4.6.1 攪拌工藝。采用二次投料的凈漿裹石或砂裹石攪拌工藝，可有效阻止水分聚集在水泥砂漿和石子界面上，使硬化后界面過渡層結(jié)構(gòu)致密，增大粘結(jié)力，提高砼強(qiáng)度10%或節(jié)省水泥5%以減少水化熱和裂縫。

4.6.2 振搗工藝。在終凝之前進(jìn)行二次振搗可排出砼因泌水在石子、水平筋下部形成的空隙和水分，提高粘結(jié)和握裹力，防止沉陷開裂。

4.6.3 養(yǎng)護(hù)工藝。澆筑不久的砼處于凝結(jié)硬化過程，水化速度快，適宜的潮濕環(huán)境可防止砼表面脫水產(chǎn)生收縮開裂，對空氣水化，提高砼極限抗拉，養(yǎng)護(hù)是一個(gè)重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

產(chǎn)生砼的沉陷、塑性、干縮裂縫均因其單位立方米用水量過大、拌和料過稀、坍落度過大、水分蒸發(fā)過快所致。因此，嚴(yán)格控制用水量是減少裂縫開裂的根本措施。