论泵送砼施工中裂缝产生的原因及防范策略

论泵送砼施工中裂缝产生的原因及防范策略

　　论文摘 要：本文首先阐述泵送砼的特点，进而阐述泵送砼产生裂缝的类型及其成因，最后提出泵送砼裂缝的防范策略，以供参考。

泵送砼是施工技术进步发展而来的一项施工技术，它可一次连续完成水平和垂直运输，并可连续浇筑，具有工艺简单、施工速度快、适用范围广、占用场地小、操作便捷、大大降低劳动强度等优点，在高层、桥梁、地铁等工程中被广泛应用。但由于泵送混凝土本身的工艺特点及施工工艺等原因，泵送砼施工的工程往往会出现一些裂缝，其在很大程度上影响结构的抗渗和耐久性能。本文就泵送砼施工易产生裂缝的原因和防范措施进行探讨，以供参考。
　　1 泵送砼的特点
　　1.1水泥用量多：为保证砼具有良好的可泵性，强度等级为C20～C60的砼中水泥用量一般为350～550kg/m3；最小水泥用量宜为300kg/m3；
1.2砂率高、用砂量多：为保证砼的流动性、粘聚性和保水性及便于运输、泵送和浇筑，泵送砼的砂率要比普通砼流动性大，约为38％～45％；通过0.315筛孔的砂不应小于15％；
1.3粗骨料粒径较小：为满足泵送要求粗骨料粒径往往较小，碎石不宜大于1：3，卵石不宜大于1：2.5，泵送砼的石子粒径不得大于泵送管道直径的1/4；
1.4添加剂：为改善砼性能，节约水泥和降低，施工时常掺加粉煤灰、矿渣等；
1.5水灰比宜为0.4～0.6；砼的坍落宜为80～180mm；
1.6泵送剂：多为高效减水剂、复合缓凝剂、引气剂等，对砼拌和物流动性和硬化性能有影响，因而对裂缝也有影响；
2 泵送砼产生裂缝的类型及其成因
2.1因素引起的温度裂缝
水泥水化过程中产生大量的热量，每立方米砼将放出17500～27500kJ的热量，砼内部温度升高30℃左右，—般在1～3d即释放50%以上热能。大体积砼，其形成的温度应力与其结构尺寸有关。在一定尺寸范围内，砼结构尺寸越大，温度应力也越大，因而引起裂缝的危险性也越大。
2.2砼塑性（沉陷）收缩裂缝
在板、墙等表面系数大的结构中使用泵送砼现浇施工，会经常出现一种早期裂缝。当砼沉陷时受到钢筋、模板抑制以及模板移动、基础沉陷所引起的裂缝。
2.3砼的干缩裂缝
干燥收缩的主要原因是砼在硬化后较长时间产生内水分蒸发引起的。砼的干燥收缩主要是由于水泥石干燥收缩造成的，砼的水分蒸发、干燥过程是由表及里逐渐发展的。
砼的干缩裂缝发生在表层很浅的位置，裂缝细微，有时呈平行线状或网状，常常不被人们注意。但须注意的是，干缩裂缝不仅严重损害薄壁结构的抗渗性和耐久性，也会使大体积砼的表面裂缝发展成为更严重的裂缝，影响结构的耐久性和承载能力。
　3 泵送砼裂缝的防范策略
3.1砼内部的温度与砼厚度及水泥品种、用量有关。在添加泵送剂或粉煤灰时，也可选用矿渣硅酸盐水泥。另外，在施工时，可充分利用砼后期强度，或是改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量，降低水化热。
3.2砼的干燥收缩受用水量的影响最大。因此，应严格控制泵送砼的用水量，即在砼配合比设计中，应尽可能将单方砼用水量控制在170kg/m3以下。
3.3选用合理的粗细骨料
3.3.1粗骨料：根据结构最小断面尺寸和泵送管道内径，选择合理的最大粒径，尽可能选用较大的粒径。实验表明：粗骨料5～40mm粒径可比525mm粒径的碎石或卵石砼可减少用水量6～8kg/rn3，降低水泥用量15kg/m3，因而可减少泌水、收缩和水化热；
3.3.2细骨料：以级配良好的中砂为宜，采用细度模数2．8的中砂比采用细度模数2.3的中砂，可减少用水量20～25kg/m3，可降低水泥用量28～35kg/m3，因而降低了水泥水化热、砼温升和收缩。所以选用合理砂率是必要的。如果砂率过大，就会影响砼的工作性和强度，而且能增大砼的收缩和裂缝。
3.4掺加掺合料
3.4.1大量试验研究和工程实践表明，砼中掺入一定数量优质的粉煤灰后，不但能代替部分水泥，而且由于粉煤灰颗粒呈球状具有滚珠效应，起到润滑作用，可改善砼拌和物的流动性、粘聚性和保水性，从而改善了可泵性。砼在1～28天龄期内，添加粉煤灰的百分数大致就是温度和水化热降低的百分数，即掺加20％粉煤灰的水泥砼，其温升和水化热约为未掺粉煤灰的水泥砼的80％，可见添加粉煤灰对降低砼的水化热和温升的效果是非常显著的。
3.4.2在砼中添加具有减水、增塑、缓凝、引气的外加剂，可以改善砼拌和物的流动性、粘聚性和保水性。同时，掺加外加剂，可使砼密实性好，可有效地提高砼的抗碳化性，可改善水泥浆的稠度，可提高水泥浆与骨料的粘结力，并可有效地提高的砼抗拉强度，提高其耐久性。但在选用外加剂时，须注意的是，必须选用干燥收缩小的减水剂或泵送剂。
3.5改善搅拌工艺
采用二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺，可以有效地防止水份聚集在水泥砂浆和石子的界面上，使硬化后界面过渡层结构致密、粘结力增大，从而提高砼强度10％或节约水泥5％，并进一步减少水化热和裂缝。另外，砼搅拌时间要适当，搅拌时间过短、过长，都会造成拌和物均匀性变坏而增大沉陷。
3.6严格控制和改善浇筑工艺
3.6.1合理安排施工工艺，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束。砼浇筑前，应根据结构物结构尺寸、浇注面积的大小及约束情况等合理进行砼浇筑的工作面划分，保证分层分块满足设计及规范要求；大体积砼分层分块不宜过厚过大，以避免产生温度裂缝；
3.6.2振捣时间以10～15s/次为宜。对已浇筑的砼，在砼浇筑1～1.5h后，在终凝前进行二次振捣，表面压实，可排除砼因泌水，在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分，提高粘结力和抗拉强度，并减少内部裂缝与气孔，提高抗裂性。
3.6.3为了控制砼的总温升，减少大体积工程构件的内外温差，控制砼的出机温度和浇筑温度是一个重要措施。根据（DLT5144-2001）《水工混凝土施工规范》中的规定：高温季节施工时，砼最高浇筑温度应≤28℃。或在砂石堆场搭设简易遮阳棚并采用地弄供料，必要时可向料堆喷水，在搅拌砼时加冰块拌和，对降低砼入仓温度十分重要。
3.6.4砼浇筑时，下料不宜太快，防止堆积或振捣不充分。
3.7规定合理的拆模时间，及时进行表面保温
在泵送砼的施工中，为了提高模板的周转率，往往要求新浇筑的砼尽早拆模。当砼温度高于外界气温时应适当考虑推迟拆模时间，以免引起砼表面的早期裂缝。同时，在拆模时，为避免表面温度骤降而引起温度梯度，可在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温，如泡沫海绵等，从而防止砼表面产生过大的拉应力，防止裂缝的产生。
3.8注重浇筑完毕后养护
砼养护主要是保温和保湿，以减少砼表面的热扩散，降低砼表层的温差，减少砼的干燥收缩，防止表面裂缝。必要时可以埋管在砼内通水冷却降温，效果十分明显。在寒冷季节，砼表面应设置保温措施，以防止寒潮袭击。
4 结束语
综上所述，泵送商品混凝土，因水泥用量多，单位用水量大，对砂率的要求又较高又添加化学外加剂，致使砼干燥收缩，产生裂缝的潜在危险较大，应引起足够重视。为此，在施工时，应选用适宜的水泥品种、减小水泥用量、选用合理的粗细骨料、掺加掺合剂、改善搅拌工艺、严格控制和改善浇筑工艺、规定合理的拆模时间及注重浇筑完毕后养护等，以提高混凝土的密实性和抗拉强度，防止裂缝的产生。
参考文献：
1. DL/T5144-2001.水工混凝土施工规范[S].
2.姚雪飞.防止泵送砼施工中出现裂缝的措施[J].水电施工，2007，（B07）.
3.何如海.浅析泵送砼施工易产生裂缝的原因和防范措施[J].沿海企业与科技，2010，（07）.

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