泵送混凝土常見技術(shù)問題及分析

王澍 譚聰睿 劉順萍

泵送混凝土常見技術(shù)問題及分析

王澍 譚聰睿 劉順萍

闡述了泵送混凝土在施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)的一些技術(shù)問題，以及產(chǎn)生這些問題的原因，提出了在施工過程中應(yīng)該采取的技術(shù)和組織防治措施，以提高泵送混凝土的施工質(zhì)量。

泵送混凝土 水灰比 裂縫

1 工程概況

邢臺市南水北調(diào)配套工程第一設(shè)計單元（隆華線、臨城線）是邢臺市南水北調(diào)配套工程的重要組成部分，其主要任務(wù)向隆堯縣、華龍工業(yè)區(qū)及臨城縣的3個水廠供水。通過南水北調(diào)來水與當(dāng)?shù)厮穆?lián)合調(diào)度運用，基本解決上述供水目標(biāo)的城市生活及工業(yè)用水，緩解當(dāng)?shù)厮Y源緊缺狀況，改善水環(huán)境，保障當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

隆華線有隆堯縣水廠和華龍工業(yè)區(qū)水廠2個供水目標(biāo)，輸水管線由黑沙村口門取水后，與寧柏線共用長1.418 km隧洞段（洞內(nèi)鋪設(shè)DN1 400 mm鋼管）進行輸水，在隧洞出口設(shè)置豎井對隆華線和寧柏線進行分水，分水后隆華線線路一路向東南到達隆堯地表水廠和華龍地表水廠，隆華線輸水線路總長38.035 km，設(shè)計流量1.01 m3/s，年供水量2 458萬m3。臨城線有一個供水目標(biāo)即臨城縣地表水廠，輸水管線由北盤石分水口門取水后，采用泵站進行揚水至水廠，臨城線輸水線路總長0.78 km，設(shè)計流量0.22 m3/s，年供水量539萬m3。

黑沙村隧洞位于隆華線首端，前接南水北調(diào)總干渠黑沙村分水口，后接隆華線和寧柏線，為隆華線和寧柏線的公用段。黑沙村隧洞段長1.418 km，設(shè)計流量1.9 m3/s，年供水量4 614萬m3。

工程起點樁號為（LY0+000），工程終點樁號(LY隧1+418.036)，本工程全長1 418.036 m，其中洞身段長1 372.236 m，隧洞進口段長21.20 m，隧洞出口段長24.60 m。

2 工程施工中出現(xiàn)的技術(shù)問題

2.1 混凝土施工時水灰比過大

集中攪拌站提供的混凝土坍落度較大，泵送不出。由于用水量和水泥用量較大，混凝土產(chǎn)生裂縫的機會增多。造成實際生產(chǎn)的混凝土強度低于配制強度，其造成的損失是較大的。影響混凝土強度的因素有原材料、配合比、施工方法和養(yǎng)護方法。而水泥品種和強度、水灰比是最重要的因素。

2.2 水泥活性低于水泥強度

水泥活性低于或高于水泥標(biāo)號對混凝土強度的影響與水灰比有關(guān)。在水灰比為0.3、0.35、0.40時，水泥強度每增減1 MPa，混凝土強度增減1.29、1.1、0.9 MPa。由此可見，水泥活性對混凝土強度的影響是明顯的。水泥強度均有出廠合格證和復(fù)試檢驗結(jié)果，一般配合比設(shè)計時要用水泥活性來計算，關(guān)鍵是水泥存放時間較長，活性大大降低時，再用出廠的強度計算，就可能降低混凝土的強度。

2.3 骨料質(zhì)量差

砂石級配不良，含泥量過大、石子針片狀較多、軟弱顆粒多、砂過細或砂率過低，均會造成混凝土強度降低，特別是C40以上強度的混凝土。2.4泵送劑質(zhì)量與摻量影響

泵送劑對混凝土強度的影響較大。質(zhì)量優(yōu)異的泵送劑必須在滿足坍落度增加值的同時減少10%～12%的水，使單位用水量降低，相應(yīng)降低水灰比，并達到抗壓強度比不小于115%。否則泵送劑的減水率低，在不減水的情況下，只能加大坍落度，而使抗壓強度比達不到不小于115%的合格標(biāo)準(zhǔn)?；炷帘盟蛣ζ滟|(zhì)量的影響不僅是泵送劑的品種，更與摻量有關(guān)。超大摻量在技術(shù)和經(jīng)濟上均不合理。因此選擇泵送劑的品種和摻量，必須針對工程具體實際和采用的原材料、配合比、攪拌、運輸成型方式及環(huán)境而定。不能借用以往資料，不經(jīng)試配即用于工程。

3 混凝土的可泵性問題

混凝土的可泵性是滿足拌和物在泵的輸送下順利進行的指標(biāo)，包括：混凝土拌和物在泵腔內(nèi)易于流動并充滿所有空間；有良好的黏聚性、保水性，在輸送中不分層離析和泌水；混凝土與管壁之間以及混凝土內(nèi)摩擦阻力小。從使用角度分析，混凝土拌和物的可泵性應(yīng)以流變形式表達；根據(jù)經(jīng)驗得到一定量值的方法來測定。最常用的測量方法是坍落度測量法，由于設(shè)備簡單、測量容易，既可測出流動性大小，又能判別黏聚性和保水性好壞，因而測定流動性混凝土工作性的標(biāo)準(zhǔn)方法。最適宜泵送混凝土的最大坍落度值，世界各國均有一定的要求值。為使混凝土具有良好的可泵性并達到設(shè)計強度、耐久性和經(jīng)濟性，對混凝土的最小坍落度應(yīng)嚴格控制。

4 泵送混凝土的裂縫問題

4.1 塑性收縮裂縫

澆筑后混凝土表面水分蒸發(fā)過快或被基礎(chǔ)、模板吸水過快，造成初始凝固混凝土急劇脫水而產(chǎn)生的收縮裂縫屬塑性收縮。這種塑性收縮受基礎(chǔ)、模板或鋼筋的約束，因混凝土強度大于零而產(chǎn)生裂縫。從混凝土中蒸發(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、減小坍落度是防止塑性收縮的根本途徑；適當(dāng)增加環(huán)境濕度、降低氣溫、減小蒸發(fā)量是解決這一問題的重要方法。

4.2 沉降裂縫

產(chǎn)生沉降裂縫的主要原因是混凝土拌和料坍落度過大，沉陷量過高。這種裂縫在坍落度過大的商品混凝土澆筑結(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)。在混凝土沉陷時受到鋼筋抑制或模板、基礎(chǔ)沉陷或表面不平未壓實沉陷所致。這種裂縫在混凝土澆筑后2～3 h，表面明水消失時即出現(xiàn)。其防止辦法是將單位用水量控制在170～175 kg/m2以下，基本滿足泵送需要坍落度降至最小。對已出現(xiàn)的沉陷裂縫在停止后，將裂縫附近混凝土表面重新抹壓，使之愈合。

4.3 干縮裂縫問題

水分蒸發(fā)是造成干縮裂縫的主要原因。干縮是在硬化較長時間后產(chǎn)生的。是因水泥石干燥造成的，這種干燥、蒸發(fā)是由表及里逐漸發(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，干縮裂縫不僅嚴重損害薄壁結(jié)構(gòu)的滲透和耐久性，也會使大體積混凝土的表面裂縫發(fā)展成更嚴重的裂縫，對結(jié)構(gòu)的承載力和安全使用影響嚴重。

影響混凝土干燥開裂的主要因素有如下幾點：

（1）水泥品種。水泥需水量越大，混凝土的干縮率越大，不同水泥混凝土干縮大小順序為：礦渣硅酸鹽類、普通硅酸鹽類、中低熱和粉煤灰水泥，從減少收縮考慮，采用中低熱水泥和粉煤灰水泥。

（2）水泥用量。干縮隨水泥用量的增加而加大，減少水泥用量可減少干縮量。

（3）用水量。混凝土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大。

（4）砂率?；炷粮煽s隨砂率的增大而增加，但增加的數(shù)值不大。

（5）摻合料及外加劑。礦渣、硅藻土、赤頁巖等摻合料在混凝土中會增大干縮；但適量膨脹劑能起補償作用，利于防止裂縫產(chǎn)生；減水劑、泵送劑和引氣劑有增大混凝土干縮的作用。

（6）養(yǎng)護。早期養(yǎng)護對減少收縮開裂有一定作用。

5 凝結(jié)異常問題

泵送混凝土一般要采用特種水泥和摻外加劑及摻合料，否則混凝土品質(zhì)變壞并發(fā)生異常凝結(jié)會影響泵送質(zhì)量的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

5.1 緩凝問題

（1）泵送劑中緩凝成分過多。為增加泵送流動性，減少泌水和坍落度損失，要摻入緩凝劑含量較多的木質(zhì)、糖鈣類復(fù)合劑。當(dāng)泵送組分不匹配、摻量不適或氣溫低時，會使混凝土緩凝嚴重。

（2）減水組分超臨界摻量。木質(zhì)磺酸鈣類緩凝型減水劑的緩凝已被人們所知，但對茶磺酸甲醛和三聚氰胺類也會造成緩凝作用知之甚少。實際上這2種減水劑的緩凝性小，減水作用大，促進早強而緩凝作用未引起重視。當(dāng)摻量達臨界量時，由于減水作用，強度不會增加而緩凝泌水作用呈現(xiàn)出來，使混凝土凝結(jié)遲緩。

（3）緩凝摻合料超量會造成混凝土凝結(jié)遲緩。5.2速凝、假凝問題

（1）在常溫和夏季多采用有早強組分的硫酸鈉泵送劑，因凝結(jié)時間短、坍落度損失快，即使可以出泵但澆筑振搗困難，容易形成蜂窩、孔洞、麻面或露筋。

（2）用硬石膏作為調(diào)凝劑的硅酸鹽類水泥，當(dāng)采用含有木質(zhì)硫酸鈣或糖類的復(fù)合泵送劑時，會引起初凝時間過短或速凝。

6 結(jié)語

泵送混凝土強度不足、凝結(jié)異常時有發(fā)生，特別是裂縫普遍存在，在一定程度上影響結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性和耐久性，值得引起足夠的重視。

王澍 男 助理工程師 中水北方勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司 天津 300222

譚聰睿 女 工程師 中水北方勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司 天津 300222

劉順萍 女 工程師 中水北方勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司 天津 300222

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