泵送混凝土裂縫的防治措施
泵送混凝土屬于大流態(tài)的混凝土，它與過去現(xiàn)場自拌的混凝土相比，具有坍落度大、砂率大、水泥用量多等顯著特點。筆者結合多個項目泵送混凝土的施工實踐發(fā)現(xiàn)，泵送混凝土施工出現(xiàn)的裂縫普遍存在，在一定程度上影響結構的抗?jié)B性和耐久性。本文主要論述混凝土裂縫的形成原因及其防治措施。
一、泵送混凝土的特點
1.水泥用量較多，為保證混凝土具有良好的可泵性，混凝土中的水泥用量多為350～550千克/立方米。
2.常添加摻合料，為改善混凝土的性能、節(jié)約水泥和降低造價，混凝土中時常摻加粉煤灰、礦渣、滑石粉等摻合料。
3.砂率偏高、砂用量多。為保證混凝土的流動性、粘聚性和保水性，以便運輸、泵送和澆筑，泵送混凝土的砂率一般要比普通流動性混凝土大，約為38%～45%。
4.粗骨料最大粒徑為滿足泵送和抗壓強度要求，規(guī)范規(guī)定粗骨料最大粒徑與普通直徑比≤1/3。
5.水灰比宜為0.4～0.6。水灰比＜0.4時，混凝土的泵送阻力急劇增大；水灰比＞0.6時，混凝土則易泌水、分層、離析，也影響泵送。
6.泵送劑：多為高效減少劑復合以緩凝劑、引氣劑等，對混凝土拌合物流動性和硬化混凝土的性能有影響，因而對裂縫也有影響。
二、裂縫原因分析和防治措施
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1.產(chǎn)生的原因
水泥在水化過程中產(chǎn)生大量的熱量，若按502焦/克的熱量釋放計算，如水泥按350～550千克/立方米來計算，則釋放的熱量每立方米為17500～27500千焦的熱量，從而使混凝土內(nèi)部溫度升高。如果按照我國施工驗收規(guī)范規(guī)定混凝土澆筑溫度為28℃，則可使混凝土內(nèi)部溫度達到65℃左右，如果沒有降溫措施，混凝土內(nèi)部溫度有時還會更高。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，造成溫度應力。當這種溫度應力超過混凝土的內(nèi)外約束力（包括混凝土抗拉強度）時，就會產(chǎn)生裂縫。一般認為，混凝土的內(nèi)外溫差超過25℃，極易產(chǎn)生溫度裂縫，這種裂縫出現(xiàn)在混凝土澆筑后的3～5天，初期出現(xiàn)的裂縫很細，隨著時間的發(fā)展而繼續(xù)擴大，甚至達到貫穿的情況。
混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土澆筑厚度及水泥品種、用量有關?；炷练謱釉胶瘢嘤昧吭酱?，水化熱越高的水泥，其內(nèi)部溫度越高，形成溫度應力越大，產(chǎn)生裂縫的可能性也越大。
對于大體積混凝土，其形成的溫度應力與其結構尺寸相關，在一定尺寸范圍內(nèi)，混凝土結構尺寸越大，溫度應力也越大，因而引起裂縫的危險性也越大，這就是大體積混凝土易產(chǎn)生溫度裂縫的主要原因。
2.防治措施
防止大體積混凝土出現(xiàn)裂縫最根本的措施就是合理進行混凝土分層分塊，并在混凝土原材料及配合比選用、泵送混凝土澆筑工藝等方面控制混凝土內(nèi)部和表面的溫度差。
（1）合理進行混凝土分層分塊
混凝土澆筑前，應根據(jù)結構物的結構尺寸、倉面大小及約束情況等合理進行混凝土澆筑的倉面劃分，保證分層分塊滿足設計及規(guī)范要求，大體積混凝土分層分塊不宜過大，以避免產(chǎn)生溫度裂縫。
?。?）混凝土原材料和配合比的選用
水泥品種選擇和水泥用量控制：大體積混凝土施工宜選用中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥，在摻加泵送劑或粉煤灰時，也可選用礦渣硅酸鹽水泥。在滿足強度的條件下，盡可能減少水泥用量，控制在450克/立方米以下，經(jīng)研究和經(jīng)驗表明，每立方米混凝土的水泥用量增減10千克，其水化熱將使混凝土的溫度相應升高或降低1℃。
選擇質(zhì)量優(yōu)良的粗細骨料：根據(jù)結構最小斷面尺寸和泵送管道內(nèi)徑，選擇合理的最大粒徑的粗骨料。天然連續(xù)級配的粗骨料可使混凝土具有較好的可泵性，減少用水量、水泥用量，進而減少水化熱。例如5～40毫米粒徑比5～25毫米粒徑的碎石或卵石混凝土可減少用水量6～8千克/立方米，降低水泥用量15千克/立方米，因而減少泌水、收縮和水化熱。細骨料采用級配良好的中砂為宜。實踐證明，采用細度模數(shù)2.8的中砂比采用細度模數(shù)2.3的中砂，可減少用水量20～25千克/立方米，可降低水泥用量28～35千克/立方米，因而降低了水泥水化熱，混凝土溫升和收縮。
添加摻合料：除了摻加具有減水、增塑、緩凝、引氣的泵送劑，混凝土中摻入一定數(shù)量優(yōu)質(zhì)的粉煤灰后，不但能代替部分水泥，而且能起到潤滑作用，可改善混凝土拌合物的流動性、粘聚性和保水性，并且能夠補充泵送混凝土中粒徑在0.315毫米以下的細集料達到占15%的要求，從而改善了可泵性。特別重要的效果是摻加粉煤灰之后，可以降低混凝土中水泥水化熱，減少絕熱條件下的溫度升高，如混凝土在1～28天齡期內(nèi)，摻加20%粉煤灰的水泥混凝土，其溫升和水化熱約為未摻加粉煤灰的水泥混凝土的80%?？梢?，添加粉煤灰對降低混凝土的水化熱和溫升的效果是非常顯著的。
?。?）泵送混凝土施工工藝改進
控制混凝土出機溫度和澆筑溫度：對于澆筑溫度的控制，規(guī)范中有明確規(guī)定，高溫季節(jié)施工時，混凝土最高澆筑溫度應≤28℃。降低混凝土的出機溫度，最有效的方法是降低原材料溫度，根據(jù)測溫掌握溫度變化情況，采用冰水攪拌混凝土，粗細骨料遮陽防曬或灑冷水降溫等措施降低混凝土的澆筑溫度。除此之外，攪拌運輸車罐體、泵送管道保溫、冷卻也是必要的措施。
改進工藝：振動工藝，對已澆筑的混凝土，在終凝前進行二次振動，可排除混凝土因泌水而在石子、水平鋼筋下部形成的空隙和水分，提高粘結力和抗拉強度，并減少內(nèi)部裂縫與氣孔，提高抗裂性。養(yǎng)護工藝，為了嚴格控制大體積混凝土的內(nèi)外溫差，確保混凝土質(zhì)量，減少裂縫，必須切實做好養(yǎng)護工作，養(yǎng)護要做到使混凝土表面經(jīng)常保持濕潤，養(yǎng)護時間為28天。通過養(yǎng)護、保持了適當?shù)臏囟群蜐穸葪l件，降低混凝土表層的溫度差，防止表面裂縫。
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1.產(chǎn)生的原因
采用泵送混凝土現(xiàn)澆的各種鋼筋混凝土結構中，經(jīng)常出現(xiàn)一種早期裂縫，即塑性收縮裂縫，造成混凝土塑性收縮裂縫的主要原因是混凝土在塑性狀態(tài)時混凝土表面失水過快造成的，常發(fā)生在混凝土板或表面積較大的墻面上，一般長度大約0.2～2米，寬度為1～5毫米，從外觀分為無規(guī)則網(wǎng)絡狀和混凝土構件截面變化等規(guī)則的形狀，深度一般3～10厘米，裂縫在混凝土澆筑后1～3小時內(nèi)出現(xiàn)。
2.防治措施
嚴格控制混凝土單位用水量及水灰比，在滿足泵送和澆筑要求時，盡可能減少坍落度；摻加適量、質(zhì)量良好的泵送劑和摻合料，可改善工作性，減少沉陷；混凝土攪拌時間要適當，時間過短、過長都會造成拌合物均勻性變壞而增大沉陷；混凝土應分層澆筑、振搗密實，振搗時間以10～15秒/次為宜，在混凝土澆筑1～1.5小時后，混凝土尚未凝結之前，對混凝土進行二次振搗，表面要壓實抹光；在澆筑混凝土前，對模板進行預濕，混凝土澆筑成型后，采取措施，有利于降低混凝土表面的溫度，如覆蓋塑料薄膜等，防止因水分急劇蒸發(fā)而形成內(nèi)外硬化不均和異常收縮引起的裂縫。
（三）干燥收縮裂縫
1.產(chǎn)生原因
當混凝土因養(yǎng)護不夠，表面水分蒸發(fā)過快，混凝土表面收縮加快，受混凝土內(nèi)部的約束，將在表面產(chǎn)生拉應力，便產(chǎn)生裂縫。水泥水化反應，使混凝土內(nèi)部和表面形成很大的溫差，混凝土抗拉強度不足以抵抗因收縮產(chǎn)生的拉應力時，便產(chǎn)生表面裂縫。
2.防治措施
水泥用量的控制，混凝土干燥收縮隨著水泥用量的增大而增大，因泵送混凝土的水泥用量偏高，在滿足強度質(zhì)量的前提下，在有可能減少水泥用量時，還是盡可能降低水泥用量。
用水量控制，混凝土的干燥收縮受用水量的影響很大，在同一水泥用量條件下，混凝土的干燥收縮和用水量成正比，當水泥用量較高的條件下，混凝土的干燥收縮隨著用水量的增加而急劇增大。即水灰比越大，干燥收縮越大。因此嚴格控制泵送混凝土的用水量是減少裂縫的根本措施。
砂率控制：混凝土的干燥收縮隨著砂率的增大而增大，但增加的數(shù)值不大。泵送混凝土宜加大砂率，使其控制在最佳砂率范圍內(nèi)，可通過理論計算和工程實踐確定。
摻合料控制：質(zhì)量良好，含有大量球形顆粒的一級粉煤灰，由于內(nèi)比表面積小、需水量少，能降低混凝土干燥收縮值。
養(yǎng)護時間和方法控制：混凝土澆筑面表面干燥過快，產(chǎn)生較大的收縮，受到內(nèi)部混凝土的約束，在表面產(chǎn)生拉應力而開裂。如果混凝土終凝之前進行早期保溫養(yǎng)護，對減少干燥收縮有一定作用。
三、結論
綜上所述，泵送混凝土，特別是在高強度、大流動性條件下，由于水泥用量多、單位用水量大、砂率高和摻化學外加劑，使混凝土干燥收縮，產(chǎn)生裂縫的潛在危險大，對此必須引起足夠重視。為此要按施工要求選擇較低坍落度，在滿足流動性和泵送性的條件下，使單位用水量降低，在滿足強度質(zhì)量條件下，盡可能降低水泥用量。同時應選用對混凝土干燥收縮影響小的泵送劑，摻加適量膨脹劑，在施工中采用二次振搗，加強抹面和養(yǎng)護也是必不可少的技術措施。
（中國混凝土與水泥制品網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請注明出處）
一、泵送混凝土的特點
1.水泥用量較多，為保證混凝土具有良好的可泵性，混凝土中的水泥用量多為350～550千克/立方米。
2.常添加摻合料，為改善混凝土的性能、節(jié)約水泥和降低造價，混凝土中時常摻加粉煤灰、礦渣、滑石粉等摻合料。
3.砂率偏高、砂用量多。為保證混凝土的流動性、粘聚性和保水性，以便運輸、泵送和澆筑，泵送混凝土的砂率一般要比普通流動性混凝土大，約為38%～45%。
4.粗骨料最大粒徑為滿足泵送和抗壓強度要求，規(guī)范規(guī)定粗骨料最大粒徑與普通直徑比≤1/3。
5.水灰比宜為0.4～0.6。水灰比＜0.4時，混凝土的泵送阻力急劇增大；水灰比＞0.6時，混凝土則易泌水、分層、離析，也影響泵送。
6.泵送劑：多為高效減少劑復合以緩凝劑、引氣劑等，對混凝土拌合物流動性和硬化混凝土的性能有影響，因而對裂縫也有影響。
二、裂縫原因分析和防治措施
?。ㄒ唬囟攘芽p
1.產(chǎn)生的原因
水泥在水化過程中產(chǎn)生大量的熱量，若按502焦/克的熱量釋放計算，如水泥按350～550千克/立方米來計算，則釋放的熱量每立方米為17500～27500千焦的熱量，從而使混凝土內(nèi)部溫度升高。如果按照我國施工驗收規(guī)范規(guī)定混凝土澆筑溫度為28℃，則可使混凝土內(nèi)部溫度達到65℃左右，如果沒有降溫措施，混凝土內(nèi)部溫度有時還會更高。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，造成溫度應力。當這種溫度應力超過混凝土的內(nèi)外約束力（包括混凝土抗拉強度）時，就會產(chǎn)生裂縫。一般認為，混凝土的內(nèi)外溫差超過25℃，極易產(chǎn)生溫度裂縫，這種裂縫出現(xiàn)在混凝土澆筑后的3～5天，初期出現(xiàn)的裂縫很細，隨著時間的發(fā)展而繼續(xù)擴大，甚至達到貫穿的情況。
混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土澆筑厚度及水泥品種、用量有關?；炷练謱釉胶瘢嘤昧吭酱?，水化熱越高的水泥，其內(nèi)部溫度越高，形成溫度應力越大，產(chǎn)生裂縫的可能性也越大。
對于大體積混凝土，其形成的溫度應力與其結構尺寸相關，在一定尺寸范圍內(nèi)，混凝土結構尺寸越大，溫度應力也越大，因而引起裂縫的危險性也越大，這就是大體積混凝土易產(chǎn)生溫度裂縫的主要原因。
2.防治措施
防止大體積混凝土出現(xiàn)裂縫最根本的措施就是合理進行混凝土分層分塊，并在混凝土原材料及配合比選用、泵送混凝土澆筑工藝等方面控制混凝土內(nèi)部和表面的溫度差。
（1）合理進行混凝土分層分塊
混凝土澆筑前，應根據(jù)結構物的結構尺寸、倉面大小及約束情況等合理進行混凝土澆筑的倉面劃分，保證分層分塊滿足設計及規(guī)范要求，大體積混凝土分層分塊不宜過大，以避免產(chǎn)生溫度裂縫。
?。?）混凝土原材料和配合比的選用
水泥品種選擇和水泥用量控制：大體積混凝土施工宜選用中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥，在摻加泵送劑或粉煤灰時，也可選用礦渣硅酸鹽水泥。在滿足強度的條件下，盡可能減少水泥用量，控制在450克/立方米以下，經(jīng)研究和經(jīng)驗表明，每立方米混凝土的水泥用量增減10千克，其水化熱將使混凝土的溫度相應升高或降低1℃。
選擇質(zhì)量優(yōu)良的粗細骨料：根據(jù)結構最小斷面尺寸和泵送管道內(nèi)徑，選擇合理的最大粒徑的粗骨料。天然連續(xù)級配的粗骨料可使混凝土具有較好的可泵性，減少用水量、水泥用量，進而減少水化熱。例如5～40毫米粒徑比5～25毫米粒徑的碎石或卵石混凝土可減少用水量6～8千克/立方米，降低水泥用量15千克/立方米，因而減少泌水、收縮和水化熱。細骨料采用級配良好的中砂為宜。實踐證明，采用細度模數(shù)2.8的中砂比采用細度模數(shù)2.3的中砂，可減少用水量20～25千克/立方米，可降低水泥用量28～35千克/立方米，因而降低了水泥水化熱，混凝土溫升和收縮。
添加摻合料：除了摻加具有減水、增塑、緩凝、引氣的泵送劑，混凝土中摻入一定數(shù)量優(yōu)質(zhì)的粉煤灰后，不但能代替部分水泥，而且能起到潤滑作用，可改善混凝土拌合物的流動性、粘聚性和保水性，并且能夠補充泵送混凝土中粒徑在0.315毫米以下的細集料達到占15%的要求，從而改善了可泵性。特別重要的效果是摻加粉煤灰之后，可以降低混凝土中水泥水化熱，減少絕熱條件下的溫度升高，如混凝土在1～28天齡期內(nèi)，摻加20%粉煤灰的水泥混凝土，其溫升和水化熱約為未摻加粉煤灰的水泥混凝土的80%?？梢?，添加粉煤灰對降低混凝土的水化熱和溫升的效果是非常顯著的。
?。?）泵送混凝土施工工藝改進
控制混凝土出機溫度和澆筑溫度：對于澆筑溫度的控制，規(guī)范中有明確規(guī)定，高溫季節(jié)施工時，混凝土最高澆筑溫度應≤28℃。降低混凝土的出機溫度，最有效的方法是降低原材料溫度，根據(jù)測溫掌握溫度變化情況，采用冰水攪拌混凝土，粗細骨料遮陽防曬或灑冷水降溫等措施降低混凝土的澆筑溫度。除此之外，攪拌運輸車罐體、泵送管道保溫、冷卻也是必要的措施。
改進工藝：振動工藝，對已澆筑的混凝土，在終凝前進行二次振動，可排除混凝土因泌水而在石子、水平鋼筋下部形成的空隙和水分，提高粘結力和抗拉強度，并減少內(nèi)部裂縫與氣孔，提高抗裂性。養(yǎng)護工藝，為了嚴格控制大體積混凝土的內(nèi)外溫差，確保混凝土質(zhì)量，減少裂縫，必須切實做好養(yǎng)護工作，養(yǎng)護要做到使混凝土表面經(jīng)常保持濕潤，養(yǎng)護時間為28天。通過養(yǎng)護、保持了適當?shù)臏囟群蜐穸葪l件，降低混凝土表層的溫度差，防止表面裂縫。
?。ǘ┧苄允湛s裂縫
1.產(chǎn)生的原因
采用泵送混凝土現(xiàn)澆的各種鋼筋混凝土結構中，經(jīng)常出現(xiàn)一種早期裂縫，即塑性收縮裂縫，造成混凝土塑性收縮裂縫的主要原因是混凝土在塑性狀態(tài)時混凝土表面失水過快造成的，常發(fā)生在混凝土板或表面積較大的墻面上，一般長度大約0.2～2米，寬度為1～5毫米，從外觀分為無規(guī)則網(wǎng)絡狀和混凝土構件截面變化等規(guī)則的形狀，深度一般3～10厘米，裂縫在混凝土澆筑后1～3小時內(nèi)出現(xiàn)。
2.防治措施
嚴格控制混凝土單位用水量及水灰比，在滿足泵送和澆筑要求時，盡可能減少坍落度；摻加適量、質(zhì)量良好的泵送劑和摻合料，可改善工作性，減少沉陷；混凝土攪拌時間要適當，時間過短、過長都會造成拌合物均勻性變壞而增大沉陷；混凝土應分層澆筑、振搗密實，振搗時間以10～15秒/次為宜，在混凝土澆筑1～1.5小時后，混凝土尚未凝結之前，對混凝土進行二次振搗，表面要壓實抹光；在澆筑混凝土前，對模板進行預濕，混凝土澆筑成型后，采取措施，有利于降低混凝土表面的溫度，如覆蓋塑料薄膜等，防止因水分急劇蒸發(fā)而形成內(nèi)外硬化不均和異常收縮引起的裂縫。
（三）干燥收縮裂縫
1.產(chǎn)生原因
當混凝土因養(yǎng)護不夠，表面水分蒸發(fā)過快，混凝土表面收縮加快，受混凝土內(nèi)部的約束，將在表面產(chǎn)生拉應力，便產(chǎn)生裂縫。水泥水化反應，使混凝土內(nèi)部和表面形成很大的溫差，混凝土抗拉強度不足以抵抗因收縮產(chǎn)生的拉應力時，便產(chǎn)生表面裂縫。
2.防治措施
水泥用量的控制，混凝土干燥收縮隨著水泥用量的增大而增大，因泵送混凝土的水泥用量偏高，在滿足強度質(zhì)量的前提下，在有可能減少水泥用量時，還是盡可能降低水泥用量。
用水量控制，混凝土的干燥收縮受用水量的影響很大，在同一水泥用量條件下，混凝土的干燥收縮和用水量成正比，當水泥用量較高的條件下，混凝土的干燥收縮隨著用水量的增加而急劇增大。即水灰比越大，干燥收縮越大。因此嚴格控制泵送混凝土的用水量是減少裂縫的根本措施。
砂率控制：混凝土的干燥收縮隨著砂率的增大而增大，但增加的數(shù)值不大。泵送混凝土宜加大砂率，使其控制在最佳砂率范圍內(nèi)，可通過理論計算和工程實踐確定。
摻合料控制：質(zhì)量良好，含有大量球形顆粒的一級粉煤灰，由于內(nèi)比表面積小、需水量少，能降低混凝土干燥收縮值。
養(yǎng)護時間和方法控制：混凝土澆筑面表面干燥過快，產(chǎn)生較大的收縮，受到內(nèi)部混凝土的約束，在表面產(chǎn)生拉應力而開裂。如果混凝土終凝之前進行早期保溫養(yǎng)護，對減少干燥收縮有一定作用。
三、結論
綜上所述，泵送混凝土，特別是在高強度、大流動性條件下，由于水泥用量多、單位用水量大、砂率高和摻化學外加劑，使混凝土干燥收縮，產(chǎn)生裂縫的潛在危險大，對此必須引起足夠重視。為此要按施工要求選擇較低坍落度，在滿足流動性和泵送性的條件下，使單位用水量降低，在滿足強度質(zhì)量條件下，盡可能降低水泥用量。同時應選用對混凝土干燥收縮影響小的泵送劑，摻加適量膨脹劑，在施工中采用二次振搗，加強抹面和養(yǎng)護也是必不可少的技術措施。
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