水工建筑工程泵送混凝土裂縫的預(yù)防與處理

李景成

摘 要：隨著城鄉(xiāng)建設(shè)的迅速發(fā)展，近年來，機(jī)械泵送混凝土在我市各種水利水電建筑施工中得到廣泛應(yīng)用，不但提高了工效，節(jié)約了施工成本。同時，還有許多技術(shù)問題，需要在施工中加以注意。本文對泵送混凝土一些裂縫的通病及其防治措施作以闡述。

關(guān)鍵詞：泵送混凝土； 混凝土裂縫； 裂縫預(yù)防；補(bǔ)救措施

Prevention and treatment of Hydraulic Construction pumping concrete cracks

Li Jing-cheng

（ Hubei Technology University，Wuhan，430068，China ）

Abstract： With the rapid development of urban and rural construction， in recent years， the mechanical pumping concrete in the city's water conservancy and hydropower construction is widely used， not only to improve the work efficiency， saving the cost of construction. At the same time， there are many technical problems， the need in the construction attention. Pumping concrete cracks common problem and its prevention measures to illustrate.

Key words： pumping concrete； concrete cracks； prevention of cracks； remedies

近年來，泵送混凝土在水利水電建筑施工中得到廣泛應(yīng)用，不但提高了工效，節(jié)約了施工成本，同時還解決了施工現(xiàn)場復(fù)雜、高空施工輸送混凝土的問題。但是由于泵送混凝土凝固有的收縮特性，且屬于大流態(tài)性的混凝土，具有坍落度大，含砂率高，水泥用量較大等特點(diǎn)，使得泵送混凝土凝固過程中容易產(chǎn)生裂縫。裂縫的出現(xiàn)，不僅會降低混凝土建筑物的抗?jié)B能力，影響其使用功能，而且能引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性。因此認(rèn)真對待泵送混凝土裂縫的研究，采取合理的處理方法對泵送混凝土施工過程中裂縫的預(yù)防與處理作以探討：

1.干縮裂縫：

干縮裂縫的產(chǎn)生是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果?，F(xiàn)澆混凝土完畢，若不及時采取恰當(dāng)措施，極易失水過快產(chǎn)生干裂縫；混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束后一段時間或混凝土的澆筑完畢后的一周左右，也極易產(chǎn)生干縮裂縫。干裂縫多為表面性線狀或網(wǎng)狀細(xì)小裂縫，寬度在0.05mm～0.2mm?？諝庀鄬穸容^低時裂縫也易產(chǎn)生。因此，必須進(jìn)行恰當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)，保證現(xiàn)澆混凝土有適宜的硬化條件。在混凝土澆筑完畢后，及時覆蓋塑料薄膜、濕草袋，對混凝土進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，接縫處搭接嚴(yán)密。避免混凝土水分蒸發(fā)，使混凝土表面濕潤?；炷两K凝后，繼續(xù)澆水養(yǎng)護(hù)7d。需要時適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時間。經(jīng)過二次抹壓混凝土初凝后，灑水潤濕，混凝土凝后，每天分幾次灑水，或用草柵、土工布、塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)7d。

干縮裂縫其它主要預(yù)防措施有：一是采用收縮量較小的水泥，降低水泥用量；二是混凝土裂縫受水灰比的影響，水灰比越大，干縮越大。因此在混凝土配合比設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量控制好水灰比。同時摻加適量的減水劑；三是摻加泵送劑，混凝土材料摻入泵送劑可以配制出不離析、聚性好、和易性、可泵性好，具有一定含氣量和緩凝性，能有大坍落度的混凝土，且能起到減水劑的作用；四是為防止墻、柱、水工基礎(chǔ)等側(cè)模板過早拆卸， 導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生干空裂縫，應(yīng)在混凝土表面刷養(yǎng)護(hù)液，有條件的用土木包，塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)；五是根據(jù)混凝土體積的大小，適當(dāng)增設(shè)伸縮縫。

2.塑性收縮裂縫

塑性收縮是指混凝土在凝結(jié)之前，表現(xiàn)因失水較快而產(chǎn)生的收縮。塑性收縮一般在干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫中間寬、兩端細(xì)、長短不一，互不連貫。較短的裂縫一般長10cm～40cm，較長的裂縫一般長1m～3.5m，寬1mm～5mm。其產(chǎn)生原因?yàn)椋罕盟突炷猎诮K凝前幾乎沒有強(qiáng)度或強(qiáng)度小，或者混凝土剛剛終凝而強(qiáng)度很小時，受高溫或較大風(fēng)力的影響混凝土表面失水過快，造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時混凝土的強(qiáng)度又無法抵抗收縮，因此產(chǎn)生龜裂。影響泵送混凝土塑性收縮開裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝結(jié)時間、環(huán)境溫度、風(fēng)速等等。

主要預(yù)防措施：一是選用干縮值較小，早期強(qiáng)度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥；二是嚴(yán)格控制水灰比，摻高效減水劑或泵送劑來增加混凝土的坍落度和和易性，減少水泥及水的用量；三是澆筑混凝土之前，將基層和模板均勻澆水濕透；四是覆蓋塑料布或者潮濕的草墊、麻片等，保持混凝土終凝前表面濕潤，或者在混凝土表面噴灑養(yǎng)護(hù)劑等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

3.水化熱引起的裂縫（溫度裂縫）

大體積混凝土在水利水電工程中比較常見，預(yù)防水化熱引起的裂縫尤為重要。大體積混凝土由于水化熱產(chǎn)生的升溫較高、降溫幅度大、速率快，使混凝土產(chǎn)生較大的溫度和收縮應(yīng)力是導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂的主要原因。因此，為防治水化熱引起的裂縫，施工前應(yīng)計(jì)算升溫峰值、內(nèi)外溫差及降溫速率，制定相應(yīng)的技術(shù)措施，防止和控制溫度裂縫，確保工程質(zhì)量。

（1）降低原材料進(jìn)入攪拌機(jī)的溫度，如夏季在水箱內(nèi)加冰塊，降低水溫；粗骨料遮陽防曬；散裝水泥提前儲備，避免新出廠水泥溫度過高。采取以上措施最大限度降低混凝土出機(jī)溫度。

（2）夏季泵送混凝土運(yùn)輸車加保溫套或?qū)摅w噴淋冷水降溫?；炷帘盟凸艿勒陉柗罆?。合理部署施工，盡量避免在炎熱天氣澆筑大體積混凝土。如果根據(jù)工程總體安排，必須在炎熱天氣澆筑時，可通過調(diào)整工序，使混凝土澆筑時間，避開當(dāng)天的高溫時段；在夏季采用混凝土輸送泵進(jìn)行澆筑時，對處于日照中的泵管，要采取遮蓋或包裹等降溫措施；另外，采用商品混凝土?xí)r，在其罐車上也要加設(shè)防曬裝置。

（3）混凝土澆筑作業(yè)面遮陽，防止暴曬而使混凝土溫度升高。

3.1降低混凝土水化熱

（1）選擇中低熱品種水泥，優(yōu)先選用礦渣硅酸鹽水泥。結(jié)構(gòu)工程中的大體積混凝土，大多采用水化熱較低的礦渣硅酸鹽水泥，因其水泥熟料含量較少，且混合材料中的活性氧化硅、活氧化鋁與氫氧化鈣、石膏的化合作用在常溫下進(jìn)行比較緩慢，早期強(qiáng)度（三天和七天）較低，但在硬化后期（28天后），由于經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)生成的水泥凝膠不斷擴(kuò)展，使水泥石（水泥漿凝結(jié)后變成的堅(jiān)固石狀物質(zhì)）強(qiáng)度不斷增長，最后甚至超過同標(biāo)號的普通硅酸鹽水泥，故可充分利用其后期強(qiáng)度。

（2）利用混凝土后期強(qiáng)度用R60或R90替代R28作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

（3）摻入一定比例的粉煤灰。

（4）摻入高效減水劑、緩凝劑。

3.2摻UEA膨脹劑

摻入UEA膨脹劑在最初14d潮濕養(yǎng)護(hù)中，使混凝土體積微膨脹，補(bǔ)償混凝土早期失水收縮產(chǎn)生的收縮裂縫。

3.3采用二次抹壓技術(shù)

混凝土入模振搗，表層刮平1～2小時后，即在混凝土初凝前在混凝土表面進(jìn)行二次抹壓，消除混凝土干縮和塑性收縮產(chǎn)生的表面裂縫，增加混凝土內(nèi)部的實(shí)心密實(shí)度。但是，二次抹壓時間必須掌握恰當(dāng)，過早抹壓沒有效果；過晚抹壓混凝土已進(jìn)入初凝狀態(tài)，失去塑性，消除不了混凝土表面已出現(xiàn)的裂縫。

3.4采用二次振搗法，從而提高混凝土的抗裂性。通過試驗(yàn)證明，對澆筑后尚未初凝的混凝土進(jìn)行二次振搗，能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平鋼筋下部生成的水分和空隙，減少混凝土內(nèi)部微裂，增強(qiáng)混凝土的密實(shí)度，從而可提高混凝土的抗裂性。

采用二次振搗法控制混凝土的溫度裂縫在確定二次振搗時間時，除了要考慮混凝土本身的特性外，還要結(jié)合分層澆筑速度以及混凝土振搗澆筑路線的安排，在操作時間上留有余地，避免混凝土上下層在澆筑時發(fā)生脫節(jié)，從而形成施工冷縫。

3.5減小內(nèi)外溫差法

保溫養(yǎng)護(hù)：大體積混凝土在澆筑后，選擇適當(dāng)?shù)牟牧霞右愿采w，盡量減少混凝土的暴露時間，這樣既可避免夏季遭受暴曬，又防止冬季經(jīng)受寒潮沖擊，導(dǎo)致混凝土面產(chǎn)生急劇的溫度梯度，以延緩混凝土的降溫速率。

保濕養(yǎng)護(hù)：由于水的導(dǎo)熱系數(shù)較小，可對混凝土起到一定的隔熱保溫作用，所以通過加長養(yǎng)護(hù)時間，可以使混凝土表面蓄存一定深度的水分，這樣可以延緩混凝土內(nèi)部水化熱的降溫速度，從而縮小混凝土中心和表面的溫度差值。

內(nèi)部降溫：在大體積塊體內(nèi)預(yù)留一些孔道，在內(nèi)部通循環(huán)冷水或冷氣冷卻，但必須控制降溫速度，不能超過0.5～1.0攝氏度/小時。

3.6混凝土自然養(yǎng)護(hù)

（1）保濕養(yǎng)護(hù)混凝土表面經(jīng)過二次抹壓后，立即覆蓋塑料薄膜，防止表面水分蒸發(fā)，保持混凝土處于潮濕狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)。特別是對于摻入UEA膨脹劑的混凝土，在最初14d內(nèi)，必須潮濕養(yǎng)護(hù)，方能促使膨脹劑充分發(fā)揮作用。（2）保濕養(yǎng)護(hù)根據(jù)混凝土絕熱溫升計(jì)算，確定中心最高溫度，按實(shí)際溫度控制技術(shù)措施，確定養(yǎng)護(hù)材料及覆蓋厚度和養(yǎng)擴(kuò)時間。保溫養(yǎng)護(hù)的目的：A減少混凝土表面熱量擴(kuò)散，減少內(nèi)外溫差；B延緩散熱時間，控制降溫速率，有利于混凝土強(qiáng)度增長，避免產(chǎn)生貫穿裂縫。養(yǎng)護(hù)一般不少于15d。（3）在常溫季節(jié)，混凝土終凝后也可采取蓄水養(yǎng)護(hù)的辦法，替代前兩種保溫保濕養(yǎng)護(hù)辦法。根據(jù)混凝土內(nèi)外溫差數(shù)據(jù)，及時調(diào)整蓄水高度，也能收到預(yù)期效果。

4.沉陷裂縫

沉陷裂縫的產(chǎn)生是由于結(jié)構(gòu)地基土質(zhì)不勻、松軟，或回填土不實(shí)或巖石沉降導(dǎo)致；或者因?yàn)槟０鍎偠炔蛔?，模板支撐間距過大或支撐底部松動等導(dǎo)致。特別是在冬季，模板支撐在凍土上，凍土化凍后產(chǎn)生不均勻沉降從而使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。此類裂縫多為深進(jìn)或貫穿性裂縫，其走向與沉降量成正比關(guān)系。地基變形穩(wěn)定后，沉陷裂縫也基本趨于穩(wěn)定。

主要預(yù)防措施：一是對松軟土、填土地基上部結(jié)構(gòu)施工前應(yīng)做好地基強(qiáng)度試驗(yàn)，進(jìn)行必要的夯實(shí)和加固，滿足工程設(shè)計(jì)需要。二是保證模板有足夠的強(qiáng)度，且支撐牢固，并使地基受力均勻。三是防止混凝土澆灌過程中地基被水浸泡。四是模板拆除的時間不能太早，注意拆模的先后次序。

5.化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫及預(yù)防

堿骨料反應(yīng)裂縫和鋼筋銹蝕引起的裂縫是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中最常見的由于化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫。

泵送混凝土拌和后會產(chǎn)生一些堿性離子，這些離子與某些活性骨料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)并吸收周圍環(huán)境中的水使體積增大，混凝土酥松、膨脹開裂。這種裂縫一般出現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)使用期間，一旦出現(xiàn)很難補(bǔ)救，因此應(yīng)在施工中采取有效措施進(jìn)行預(yù)防。主要的預(yù)防措施：一是選用堿活性小的砂石骨料。二是選用低堿水泥和低堿或無堿的外加劑。三是選用摻和料抑制堿骨料反應(yīng)。

由于混凝土澆筑、振搗不良或者鋼筋保護(hù)層較薄，有害物質(zhì)進(jìn)入混凝土使鋼筋銹蝕，銹蝕的鋼筋體積膨脹把混凝土脹裂，此種類型的裂縫，沿鋼筋的位置出現(xiàn)。通常的預(yù)防措施有：一是保證鋼筋保護(hù)層的厚度，二是泵送混凝土級配要良好。三是可泵混凝土澆注要振搗密實(shí)。四是鋼筋表層涂刷防腐涂料。

總之，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(jì)。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)實(shí)際情況，摻入適量粉煤灰等摻合材料，則可改善混凝土和易性可泵性，降低水化熱，從而增強(qiáng)密實(shí)度，提高混凝土強(qiáng)度和耐久性。保證混凝土的拌合物的均勻性。泵送預(yù)拌混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，商混除滿足用戶提出的強(qiáng)度、耐久性要求外，還要考慮運(yùn)距、泵送距離、具體施工條件等因素?？茖W(xué)設(shè)計(jì)配合比，確定適宜的坍落度，適當(dāng)?shù)纳奥省⑺冶?、水泥用量，選用適宜摻合料。總之，在保證強(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。

混凝土裂縫修補(bǔ)措施主要有以下一些方法：表面修補(bǔ)法，灌漿、嵌縫封堵法，結(jié)構(gòu)加固法，混凝土置換法，電化學(xué)防護(hù)法以及仿生自愈合法。

5.1 表面修補(bǔ)法

表面修補(bǔ)法是一種簡單、常見的修補(bǔ)方法，它主要適用于穩(wěn)定的和對結(jié)構(gòu)承載力沒有影響的表面裂縫，通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥之后在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，或在表面裂縫處涂刷107膠或清水，然后均勻涂抹水泥。待水泥初凝固后用砂紙等物品，把表面打磨平整。為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂，通?？赡懿捎迷诹芽p的表面粘玻璃纖維等措施。

5.2 灌漿、嵌縫封堵法

灌漿法主要適用于對結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補(bǔ)，它是利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓入混凝土裂縫中，膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成一個整體，從而起到封堵加固的目的。常用的膠結(jié)材料有水泥漿、環(huán)氧樹脂基丙烯酸酯、聚氨脂等化學(xué)材料。

嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，它通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達(dá)到封閉裂縫的目的。常用的塑性在聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等；常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。

5.3 結(jié)構(gòu)加固法

當(dāng)裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)性能時，就要考慮采取加固法對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下幾種方法：加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積，在構(gòu)件的角部外包型鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固。

5.4 混凝土置換法

混凝土置換法是處理嚴(yán)重?fù)p壞混凝土的一種有效方法，此方法是先將損壞的混凝土剔除，然后再置換入新的混凝土材料。常用的置換材料有：普通混凝土或水泥砂漿、聚合物或改性聚合物混凝土或砂漿。

5.5 電化學(xué)防護(hù)法

電化學(xué)防腐是利用施加電場介質(zhì)中的電化學(xué)作用，改變混凝土或鋼筋混凝土所處的環(huán)境狀態(tài)，鈍化鋼筋，以達(dá)到防止銹蝕的目的。陰極防護(hù)法、氯鹽提取法、堿性復(fù)原法是化學(xué)防護(hù)法中常用而有效的三種方法。適用鋼筋、混凝土的長期防腐，既可用于已裂結(jié)構(gòu)也可以用于新建結(jié)構(gòu)。

5.6 仿生自愈合法

仿生自愈合法是一種新的裂縫處理方法，它模仿生物組織對受創(chuàng)傷部位自動分泌某種物質(zhì)，而使創(chuàng)傷部位得到愈合功能，在混凝土的傳統(tǒng)組分中加入某些特殊組分（如含粘結(jié)劑的液芯纖維或膠囊），在混凝土內(nèi)部形成智能型仿生自愈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂縫時，分泌出部分液芯纖維使裂縫重新愈合。從而達(dá)到處理裂縫的目的。

參考文獻(xiàn)

水利建筑材料應(yīng)用技術(shù).中國建筑工業(yè)出版，2004.11