隧道泵送混凝土施工收縮裂縫控制

第二炮兵青州士官學(xué)校四系 鄒學(xué)鑫 肖海清 孫翠蓮

隧道泵送混凝土施工收縮裂縫控制

第二炮兵青州士官學(xué)校四系 鄒學(xué)鑫 肖海清 孫翠蓮

本文深入分析了隧道泵送混凝土施工收縮裂縫產(chǎn)生的原因，描述了隧道泵送混凝土收縮裂縫的特征，為提高泵送混凝土施工質(zhì)量，提出了控制泵送混凝土收縮裂縫質(zhì)量通病的幾點措施。

泵送混凝土 收縮裂縫 控制

隨著隧道施工機(jī)械化程度的提高，在隧道混凝土澆筑施工中，泵送混凝土以其快速高效，質(zhì)量穩(wěn)定的特點得到了廣泛應(yīng)用。由于施工設(shè)計和施工工藝上的原因，造成泵送混凝土產(chǎn)生裂縫，成為隧道工程混凝土施工的質(zhì)量通病。

一、泵送混凝土收縮裂縫產(chǎn)生的原因

1. 水化反應(yīng)。混凝土的水化反應(yīng)是產(chǎn)生泵送混凝土收縮裂縫的主要原因。隧道泵送混凝土一般是大體積澆筑，水泥的水化熱很大，且聚集在混凝土內(nèi)部的水泥水化熱不容易散發(fā)出去，加之混凝土內(nèi)部和表面升溫降溫速度不同，混凝土表面的拉應(yīng)力增大，就造成了混凝土的脹縮變形的不同，從而產(chǎn)生表面裂縫甚至貫穿裂縫。同時，混凝土澆筑后，逐漸散熱收縮，伴隨混凝土的硬化過程中內(nèi)部拌合水逐漸水化、蒸發(fā)以及膠質(zhì)體的膠凝作用，混凝土硬化也將產(chǎn)生收縮。在實際作業(yè)中，雖然設(shè)置了施工縫或伸縮縫，但混凝土自收縮應(yīng)力較大，而實際工程中出現(xiàn)的混凝土收縮裂縫間距較小。因此，設(shè)置施工縫或伸縮縫還不能完全消除混凝土收縮應(yīng)力。

2. 水分蒸發(fā)。混凝土硬化后較長時間產(chǎn)生的水分蒸發(fā)會引起干燥收縮。由于集料的干燥收縮很小，因此混凝土的干燥收縮主要是由于水泥石干燥收縮造成的。

3. 混凝土沉陷?；炷亮鲃有赃^大或不足以及不均勻，在凝結(jié)硬化前沒有沉實或者沉實不夠，當(dāng)混凝土沉陷時受到鋼筋、模板抑制以及模板移動、基礎(chǔ)沉陷會導(dǎo)致產(chǎn)生沉陷（塑性）收縮裂縫。

二、泵送混凝土收縮裂縫的特征

1. 溫度裂縫。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，因為混凝土內(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，造成溫度變形和溫度應(yīng)力。溫度應(yīng)力和溫差成正比，溫度越大，溫度應(yīng)力也越大。當(dāng)這種溫度應(yīng)力超過混凝土的內(nèi)外約束應(yīng)力時，則會產(chǎn)生溫度裂縫。溫度裂縫出現(xiàn)在混凝土澆筑后的3～5天，初期出現(xiàn)的裂縫很細(xì)，隨著時間的發(fā)展而逐漸擴(kuò)大，甚至達(dá)到貫穿的情況。

2. 干縮裂縫?；炷粮煽s裂縫是由于水分蒸發(fā)而引起的?；炷恋乃终舭l(fā)、干燥過程是由外向內(nèi)、由表及里逐漸發(fā)展的。由于混凝土蒸發(fā)干燥非常緩慢，產(chǎn)生干燥收縮裂縫多數(shù)在一個月以上，有時甚至一年半載，而且裂縫發(fā)生在表層很淺的位置，裂縫細(xì)微，有時呈平行線狀或網(wǎng)狀，常常不被人們重視。但是應(yīng)當(dāng)特別注意，由于碳化和鋼筋銹蝕的作用，干縮裂縫不僅會嚴(yán)重?fù)p害薄壁結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性和耐久性，也會使大體積混凝土的表面裂縫發(fā)展成更為嚴(yán)重的裂縫，影響結(jié)構(gòu)的耐久性及承載能力。

3. 沉陷收縮裂縫。在泵送混凝土現(xiàn)澆的各種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，特別是板、墻等表面系數(shù)大的結(jié)構(gòu)中，經(jīng)常出現(xiàn)沉陷收縮裂縫。這種裂縫為斷續(xù)的水平裂縫，裂縫中部較寬、兩端較窄、呈梭狀。沉陷收縮裂縫經(jīng)常發(fā)生在板結(jié)構(gòu)的鋼筋部位、板肋交接處、梁板交接處、梁柱交接處、結(jié)構(gòu)變截面的地方。沉陷收縮裂縫在混凝土澆筑后1～3小時出現(xiàn)，裂縫的深度通常達(dá)到鋼筋上表面。

三、泵送混凝土收縮裂縫質(zhì)量通病的控制

1. 嚴(yán)格控制泵送混凝土的水泥用量。隧道泵送混凝土施工水泥用量不宜超過400kg／m3，減小因水泥漿過剩，遺留收縮裂縫產(chǎn)生的隱患。宜采用低水化熱、細(xì)度不過細(xì)、礦渣含量不過多的水泥。為降低水泥用量，可在混凝土配比中盡量選用高標(biāo)號水泥，內(nèi)摻適量的超細(xì)粉煤灰和高效減水劑。減水劑的使用可采用后摻法，按照石子、砂子、水泥的順序同時投入攪拌機(jī)。

2. 嚴(yán)格控制混凝土的水灰比。泵送混凝土要求有較好的和易性。和易性好的混凝土，不僅可泵性良好，不堵管，且有良好的可振動性，可使?jié)仓幕炷莲@得高密實度?；炷林袇⑴c水化反應(yīng)的水量一般為用量的20%～25%，其余的大部水是為了滿足混凝土和易性要求，這些水在蒸發(fā)后會在混凝土中產(chǎn)生大量的毛細(xì)孔，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性下降，干縮率增大。因此，泵送混凝土的水灰比不宜過大，水灰比越大，干燥收縮越大。

3. 嚴(yán)格控制集料的質(zhì)量。為了確保混凝土的可泵性，工程中常選用較小粒徑的粗骨料，因為粗骨料的粒徑較小時，其用水量和水泥用量均要增加，同樣會引起混凝土收縮的增加，所以隧道工程襯砌混凝土的粗骨料應(yīng)選5mm～40mm為宜。細(xì)集料宜選用中砂、粗砂，其含泥量不得大于2%。

4. 注意提高混凝土施工質(zhì)量?；炷帘盟偷母鱾€環(huán)節(jié)都可能影響最后控制裂縫的質(zhì)量，因此，控制隧道工程泵送混凝土收縮裂縫，必須抓好施工過程的各個環(huán)節(jié)，工程技術(shù)人員要以認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，做好預(yù)控，加強(qiáng)質(zhì)量檢查，施工人員要嚴(yán)格按照規(guī)程操作，將隧道工程泵送混凝土收縮裂縮減少到最小范圍。

要消除泵送混凝土施工裂縫的產(chǎn)生，應(yīng)注意原材料質(zhì)量的把關(guān)和混凝土配合比的設(shè)計。盡量選用低中水化熱水泥，以降低水化熱；采用高強(qiáng)水泥以減少水泥用量。根據(jù)情況，摻入粉煤灰等摻合材料，則可以改善混凝土的和易性和可泵性，降低水化熱，從而增強(qiáng)密實度，提高混凝土強(qiáng)度和耐久性，保證混凝土拌合物的均勻性。泵送預(yù)拌混凝土配合比設(shè)計應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，除滿足用戶提出的強(qiáng)度、耐久性要求外，還要考慮運距、泵送距離、具體施工條件等因素。科學(xué)設(shè)計配合比，確定適宜的坍落度，適當(dāng)?shù)纳奥省⑺冶?、水泥用量，選用適宜的摻合料?？傊诒ＷC強(qiáng)度的前提下，不宜過多增加水泥用量；在保證泵送和澆筑的前提下，坍落度不宜過大。高度重視泵送混凝土的施工質(zhì)量，除控制混凝土的制備及運輸外，還要注意混凝土澆筑時防止產(chǎn)生離析現(xiàn)象，要加強(qiáng)搗固，保證混凝土的均勻密實。

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