论文部分内容阅读
[摘 要]本文分析了泵送混凝土裂缝的危害，并对不同地裂缝提出了相应的预防措施，供大家参考。
[关键词]泵送混凝土 成因 裂缝防治 坍落度
中图分类号：F284 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0061-01
1 前言
预拌泵送混凝土在高层建筑中广泛应用，收到了提高工效、节约施工成本的良好效果。但是，由于泵送混凝土有固有的收缩性，又属于大流态的混凝土，具有坍落度大、水泥用量大、砂率高等特点，因此在施工中产生裂缝的概率较高。本文重点分析其产生的原因，找出防止裂缝的措施。
2 裂缝及危害
2.1 裂缝的基本概念
结构物裂缝是一个普遍性技术问题，是混凝土的重要缺陷之一，结构的破坏和倒塌也都是从裂缝的扩展开始的。所谓裂缝是指固体材料中的某种不连续现象。混凝土是由粗集料、细集料、水泥石、水和气体所组成的非均质堆聚结构，混凝土混合料在不同温度条件下凝结硬化，并同时产生体积变形。水泥石的干燥冷却收缩大，集料的干燥和冷却收缩小，同时水泥石和集料之间相互粘结而约束，由于变形而产生微裂缝。几乎所有混凝土工程都有不同程度的裂缝，只是裂缝多少、大小不同而已。科学的态度是将裂控制在允许的范围内。
2.2 裂缝的危害
混凝土有了裂缝，水即能渗入，即使渗入不深，当气温降到一2℃以下时，水将会结冰，体积膨胀约9%，导致沿裂缝边缘的散裂。冻融循环重复一次，这种散裂现象就会发生一次，如此反复作用，裂缝将逐渐加宽。同时，一旦水分或有腐蚀的气体到达钢筋，锈蚀就会开始。锈蚀削减了钢筋的受力截面积，而且会生膨胀，致使混凝土裂缝继续扩展，影响钢筋和混凝土的粘结力，降低结构的承载力。裂缝会加快混凝土碳化剥落，降低结构抗疲劳能力，影响结构的耐久性。裂缝的发展将削弱混凝土结构的抗渗透能力，引起渗漏，影响结构的正常使用功能 。
3 不同裂缝防治措施
3.1 温度裂缝防治措施
（1）混凝土原材料和配合比的选用
1）水泥品种选择和水泥用量控制。大体积钢筋混凝土引起裂缝的主要原因是水泥水化热的大量积聚，使混凝土出现早期升温和后期降温，产生内部和表面的温差。减少温差的措施是选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，在掺加泵送剂或粉煤灰时，也可选用矿渣硅酸盐水泥。另外，可充分利用混凝土后期强度，以减少水泥用量。根据大量试验研究和工程实践表明，每m混凝土的水泥用量增减10kg，其水化热将使混凝土的温度相应升高或降低1℃。
2）掺加掺合料。混凝土中掺入一定数量的优质粉煤灰后，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，可改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性，并且能够补充泵送混凝土中粒径在0.315mm以下的细集料达到15%的要求，从而改善了可泵性。在混凝土中掺加原状或磨细粉煤灰之后，可以降低混凝土中水泥水化热，减少绝热条件下的温度升高。
3）掺加外加剂。掺加具有减水、增塑、缓凝、引气的泵送剂，可以改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性。
4）选用质量优良的粗细集料。a.粗集料。要优先选用天然连续级配的粗集料，使混凝土具有较好的可泵性，减少用水量、水泥用量，进而减少水化热。b.细集料。以采用级配良好的中砂为宜。实践证明，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20kg/m3-25kg/m3，可降低水泥用量28kg/m3～35kg/m3，因而降低了水泥水化热、混凝土温升和收缩。
（2）泵送混凝土施工工艺改进
1）控制混凝土出机温度和浇筑温度。为了降低混凝土的出机温度和浇筑温度。最有效的方法是降低原料温度，混凝土中石子比热较小，但每立方混凝土中石子所占重量最大，所以最有效的办法是降低石子温度。在气温较高时，为了防止太阳直接照射，可以在砂石堆场搭设简易遮阳棚，必要时可向集料喷淋雾状水，或在使用前用冷水冲洗集料。除此之外，搅拌运输车罐体、泵送管道保温、冷却也是必要的措施。
2）改进工艺。a.搅拌工艺。采用二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺，可以有效地防止水分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，从而提高混凝土强度10%或节约水泥5%，并进一步减少水化热和裂缝。b.振动工艺。对已浇筑的混凝土，在终凝前进行二次振动，可排除混凝土因泌水，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。C.养护工艺。混凝土养护主要是保持适当的温度和湿度条件。保温能减少混凝土表面的热扩散，降低混凝土表层的温差，防止表面裂缝。由于散热时问延长，混凝土强度和松弛作用得到充分发挥，使混凝土总温差产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度，防止了贯穿裂缝的产生。
3.2 沉陷收缩裂缝防止措施
（1）要严格控制混凝土单位用水量在170kg/m3以下，水灰比在0.6以下，在满足泵送和浇筑要求时，宜尽可能减少坍落度。（2）掺加适量、质量良好的泵送剂和掺合料，可改善工作性能和减少沉陷。（3）混凝土搅拌时间要适当，时问过短、过长都会造成拌合物均匀性变化而增大沉陷。（4）混凝土浇筑时，下料不宜太快，防止堆积或振捣不充分。（5）混凝土应振捣密实，时间以10s做～15s做为宜，在柱、梁、墙和板的变截面处宜分层浇筑、振捣。在混凝土浇筑1h-1.5h后，混凝土尚未凝结之前，对混凝土进行二次振捣，表面要压实抹光。（6）在炎热的夏季和大风天氣，为防止水分激烈蒸发，形成内外硬化不均和异常收缩引起裂缝，应采取措施缓凝和覆盖。
3.3 干缩裂缝防止措施
（1）水泥品种
一般来说，水泥的需水量越大，混凝土的干燥收缩越大，不同水泥混凝土的干燥收缩按其大小顺序排列为：矿渣硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中低热水泥和粉煤灰水泥。所以，从减少收缩的角度出发，宜采用中低热水泥和粉煤灰水泥。
（2）水泥用量
混凝土干燥收缩随着水泥用量的增加而增大，但是增加量不显著。在有可能减少水泥用量时，还是尽可能降低水泥用量，因为泵送混凝土的水泥用量偏高，C20～C60混凝土的水泥用量一般约为350 kg/m3～600 kg/m3。
（3）用水量
混凝土的干燥收缩受用水量的影响最大，在同一水泥用量条件下，混凝土的干燥收缩和用水量成正比，为直线关系；在水泥用量较高的条件下，混凝土的干燥收缩随着用水量的增加而急剧增大。综合水泥用量和用水量来说，水灰比越大，干燥收缩越大。为了降低用水量，掺加适量减水率高、分散性能好的外加剂是非常必要的。
（4）砂率
混凝土的干燥收缩随着砂率的增大而增大，但增加的数值不大。泵送混凝土宜加大砂率，但也应在最佳砂率范围内，可以通过理论计算和工程实践确定。
（5）掺合料
矿渣、硅藻土、煤矸石、火山灰、赤页岩等粉状掺合料，掺加到混凝土中，一般都会增大混凝土的干燥收缩值。但是质量良好、含有大量球形颗粒的一级粉煤灰，由于内比表面积小、需水量少，故能降低混凝土干燥收缩值。
4 结束语
综上所述，泵送商品混凝土，特别是在高强度、大流动性条件下，由于水泥用量多，单位用水量大，砂率高和掺化学外加剂，使混凝土干燥收缩、产生裂缝的潜在危险大，对此必须引起足够重视。
[关键词]泵送混凝土 成因 裂缝防治 坍落度
中图分类号：F284 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0061-01
1 前言
预拌泵送混凝土在高层建筑中广泛应用，收到了提高工效、节约施工成本的良好效果。但是，由于泵送混凝土有固有的收缩性，又属于大流态的混凝土，具有坍落度大、水泥用量大、砂率高等特点，因此在施工中产生裂缝的概率较高。本文重点分析其产生的原因，找出防止裂缝的措施。
2 裂缝及危害
2.1 裂缝的基本概念
结构物裂缝是一个普遍性技术问题，是混凝土的重要缺陷之一，结构的破坏和倒塌也都是从裂缝的扩展开始的。所谓裂缝是指固体材料中的某种不连续现象。混凝土是由粗集料、细集料、水泥石、水和气体所组成的非均质堆聚结构，混凝土混合料在不同温度条件下凝结硬化，并同时产生体积变形。水泥石的干燥冷却收缩大，集料的干燥和冷却收缩小，同时水泥石和集料之间相互粘结而约束，由于变形而产生微裂缝。几乎所有混凝土工程都有不同程度的裂缝，只是裂缝多少、大小不同而已。科学的态度是将裂控制在允许的范围内。
2.2 裂缝的危害
混凝土有了裂缝，水即能渗入，即使渗入不深，当气温降到一2℃以下时，水将会结冰，体积膨胀约9%，导致沿裂缝边缘的散裂。冻融循环重复一次，这种散裂现象就会发生一次，如此反复作用，裂缝将逐渐加宽。同时，一旦水分或有腐蚀的气体到达钢筋，锈蚀就会开始。锈蚀削减了钢筋的受力截面积，而且会生膨胀，致使混凝土裂缝继续扩展，影响钢筋和混凝土的粘结力，降低结构的承载力。裂缝会加快混凝土碳化剥落，降低结构抗疲劳能力，影响结构的耐久性。裂缝的发展将削弱混凝土结构的抗渗透能力，引起渗漏，影响结构的正常使用功能 。
3 不同裂缝防治措施
3.1 温度裂缝防治措施
（1）混凝土原材料和配合比的选用
1）水泥品种选择和水泥用量控制。大体积钢筋混凝土引起裂缝的主要原因是水泥水化热的大量积聚，使混凝土出现早期升温和后期降温，产生内部和表面的温差。减少温差的措施是选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，在掺加泵送剂或粉煤灰时，也可选用矿渣硅酸盐水泥。另外，可充分利用混凝土后期强度，以减少水泥用量。根据大量试验研究和工程实践表明，每m混凝土的水泥用量增减10kg，其水化热将使混凝土的温度相应升高或降低1℃。
2）掺加掺合料。混凝土中掺入一定数量的优质粉煤灰后，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，可改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性，并且能够补充泵送混凝土中粒径在0.315mm以下的细集料达到15%的要求，从而改善了可泵性。在混凝土中掺加原状或磨细粉煤灰之后，可以降低混凝土中水泥水化热，减少绝热条件下的温度升高。
3）掺加外加剂。掺加具有减水、增塑、缓凝、引气的泵送剂，可以改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性。
4）选用质量优良的粗细集料。a.粗集料。要优先选用天然连续级配的粗集料，使混凝土具有较好的可泵性，减少用水量、水泥用量，进而减少水化热。b.细集料。以采用级配良好的中砂为宜。实践证明，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20kg/m3-25kg/m3，可降低水泥用量28kg/m3～35kg/m3，因而降低了水泥水化热、混凝土温升和收缩。
（2）泵送混凝土施工工艺改进
1）控制混凝土出机温度和浇筑温度。为了降低混凝土的出机温度和浇筑温度。最有效的方法是降低原料温度，混凝土中石子比热较小，但每立方混凝土中石子所占重量最大，所以最有效的办法是降低石子温度。在气温较高时，为了防止太阳直接照射，可以在砂石堆场搭设简易遮阳棚，必要时可向集料喷淋雾状水，或在使用前用冷水冲洗集料。除此之外，搅拌运输车罐体、泵送管道保温、冷却也是必要的措施。
2）改进工艺。a.搅拌工艺。采用二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺，可以有效地防止水分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，从而提高混凝土强度10%或节约水泥5%，并进一步减少水化热和裂缝。b.振动工艺。对已浇筑的混凝土，在终凝前进行二次振动，可排除混凝土因泌水，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。C.养护工艺。混凝土养护主要是保持适当的温度和湿度条件。保温能减少混凝土表面的热扩散，降低混凝土表层的温差，防止表面裂缝。由于散热时问延长，混凝土强度和松弛作用得到充分发挥，使混凝土总温差产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度，防止了贯穿裂缝的产生。
3.2 沉陷收缩裂缝防止措施
（1）要严格控制混凝土单位用水量在170kg/m3以下，水灰比在0.6以下，在满足泵送和浇筑要求时，宜尽可能减少坍落度。（2）掺加适量、质量良好的泵送剂和掺合料，可改善工作性能和减少沉陷。（3）混凝土搅拌时间要适当，时问过短、过长都会造成拌合物均匀性变化而增大沉陷。（4）混凝土浇筑时，下料不宜太快，防止堆积或振捣不充分。（5）混凝土应振捣密实，时间以10s做～15s做为宜，在柱、梁、墙和板的变截面处宜分层浇筑、振捣。在混凝土浇筑1h-1.5h后，混凝土尚未凝结之前，对混凝土进行二次振捣，表面要压实抹光。（6）在炎热的夏季和大风天氣，为防止水分激烈蒸发，形成内外硬化不均和异常收缩引起裂缝，应采取措施缓凝和覆盖。
3.3 干缩裂缝防止措施
（1）水泥品种
一般来说，水泥的需水量越大，混凝土的干燥收缩越大，不同水泥混凝土的干燥收缩按其大小顺序排列为：矿渣硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中低热水泥和粉煤灰水泥。所以，从减少收缩的角度出发，宜采用中低热水泥和粉煤灰水泥。
（2）水泥用量
混凝土干燥收缩随着水泥用量的增加而增大，但是增加量不显著。在有可能减少水泥用量时，还是尽可能降低水泥用量，因为泵送混凝土的水泥用量偏高，C20～C60混凝土的水泥用量一般约为350 kg/m3～600 kg/m3。
（3）用水量
混凝土的干燥收缩受用水量的影响最大，在同一水泥用量条件下，混凝土的干燥收缩和用水量成正比，为直线关系；在水泥用量较高的条件下，混凝土的干燥收缩随着用水量的增加而急剧增大。综合水泥用量和用水量来说，水灰比越大，干燥收缩越大。为了降低用水量，掺加适量减水率高、分散性能好的外加剂是非常必要的。
（4）砂率
混凝土的干燥收缩随着砂率的增大而增大，但增加的数值不大。泵送混凝土宜加大砂率，但也应在最佳砂率范围内，可以通过理论计算和工程实践确定。
（5）掺合料
矿渣、硅藻土、煤矸石、火山灰、赤页岩等粉状掺合料，掺加到混凝土中，一般都会增大混凝土的干燥收缩值。但是质量良好、含有大量球形颗粒的一级粉煤灰，由于内比表面积小、需水量少，故能降低混凝土干燥收缩值。
4 结束语
综上所述，泵送商品混凝土，特别是在高强度、大流动性条件下，由于水泥用量多，单位用水量大，砂率高和掺化学外加剂，使混凝土干燥收缩、产生裂缝的潜在危险大，对此必须引起足够重视。