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随着我国经济建设快速的发展,工程建设规模越来越大型化、复杂化,泵送混凝土的施工技术得到普遍应用。目前,我国在高层建筑施工中广泛使用,并取得较好的效果,泵送混凝土主要用于现浇梁、板、柱、墙等现浇混凝土构件中。
泵送混凝土是指混凝土从混凝土搅拌运输车或储料斗中卸入混凝土泵的料斗中,利用泵的压力将混凝土沿管道直接水平或垂直输送到浇灌地点的工艺。它不但具有输送能力大、速度快、效率高、节省人力、连续作业等特点,而且降低了施工成本。泵送混凝土不仅能改善混凝土的施工性能,对薄壁密肋结构少振捣或不振捣施工,具有提高抗渗性、改善耐久性等特点。但是,泵送混凝土受骨料级配的限制,胶凝材料的大量使用,以及具有高塌落度、高流动性及高水泥用量原因,在水泥硬化过程中易产生泌水现象,并产生大量水化热,特别是温度裂缝普遍存在,影响了混凝土结构的抗渗性和耐久性,应当在施工中引起高度重视。所以本文对这一问题产生原因进行分析,从而找出有效控制裂缝的措施。
1.温度裂缝产生的原因
泵送混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥因水化而产生大量的水化热,由于混凝土体积较大,大量的水化热凝聚在混凝土内部不易散发,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快,使得混凝土结构内外出现较大的温差,造成内部与外部热胀冷缩的程度不同,导致混凝土表面产生一定拉应力。当拉应力超过混凝土本身的抗拉强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝,这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土施工中当温度变化较大,或者是受到冷空气的侵袭时,会导致混凝土表面温度急剧下降,而产生收缩,表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束,混凝土内部与表面散热条件不同产生温差,形成温度梯度和温度应力,温差大,将产生很大的拉力而产生裂缝,这种裂缝通常只产生在混凝土表面较浅的范围内,但是如果不加以控制,将很快发展形成贯通裂缝,形成贯穿裂缝。混凝土的温度裂缝的走向一般无一定规律,大面积混凝土结构裂缝通常纵横交错;梁板类长度尺寸较大的结构,裂纹多平行于短边;深入和贯穿性温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行,裂缝沿长边分段出现,中间较密,裂缝宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬季裂缝较宽,夏季裂缝较窄。高温膨胀引起的混凝土裂缝一般是中间粗两头细,而冷缩裂缝的粗细变化一般不太明显。由于混凝土表面出现裂缝,造成钢筋产生锈蚀,混凝土碳化,大大降低了混凝土抗冻融、抗疲劳及抗渗能力,影响了建筑物结构安全和合理的使用寿命。
2.影响因素和防治措施
2.1影响因素主要是混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥品种、用量有关
混凝土越厚,水泥用量越大,水化热越高的水泥,其内部温度越高,形成温度应力越大,产生裂缝的可能性越大。
对于大体积混凝土,其形成的温度应力与其结构尺寸相关,在一定尺寸范围内,混凝土结构尺寸越大,温度应力也越大,因而引起裂缝的危险性也越大,这就是大体积混凝土易产生温度裂缝的主要原因。因此防止大体积混凝土出现裂缝最根本的措施就是控制混凝土内部和表面的温度差。
2.2防治措施
2.2.1混凝土原材料和配合比的选用
a.水泥品种选择和水泥用量控制
选用低热或中热水泥,并且减少水泥用量,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。再有,可充分利用混凝土后期强度,以减少水泥用量。因此,在取得设计单位的同意后,可用56天或90天抗压强度代替28天抗压强度作为设计强度。
b.掺加掺合料
国内外大量试验研究和工程实践表明,混凝土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,可改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性,从而改善了可泵性。
特别重要的效果是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。在混凝土中掺加一定比率的外加剂 ,具有减水、增塑、缓凝等作用,改善了混凝土 ,改善混凝土拌合物的流动性、保水性,降低水化热,推迟热峰的出现时间。
2.2.2混凝土施工工艺流程改进
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
严格控制浇筑流程 合理安排施工工序,分层、分块浇筑,以利于散热,减小约束。对于已浇筑的混凝土,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。 在高温季节泵送,宜用温草袋覆盖管道进行降温,以降低混凝土的入模温度。
c.养护工艺
注重浇筑完毕后养护, 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。混凝土浇筑后,及时用湿润的草帘、麻片等覆盖,并注意洒水养护,适当延长养护时间,保证混凝土表面缓慢冷却。在寒冷季节,混凝土表面应设置保温措施,以防止寒潮袭击。为了严格控制大体积混凝土的内外温差,确保混凝土质量,减少裂缝,养护是一个十分重要和关键的工序,必须切实做好。
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。
3.裂缝的处理措施
混凝土裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度,还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此根据裂缝的性质和具体情况,我们要区别对待、及时处理,以保证建筑物的安全使用。
混凝土裂缝的修补措施主要有以下一些方法:表面修补法、嵌缝法、结构加固法、混凝土置换法等。
3.1表面修补法
表面修补法是一种最简单、最常见的修补方法,它主要适用于稳定和结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料,在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。
3.2嵌缝法
嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,沿混凝土裂缝凿一条深槽,槽内嵌水泥砂浆或环氧胶泥、聚氯乙烯胶泥、沥青油膏等,表面作砂浆保护层。槽内混凝土面应修理平整并清洗干净,不平处用水泥砂浆填补,保持槽内干燥,否则应先导渗、烘干,待槽内干燥后再行嵌补。环氧煤焦油胶泥可在潮湿情况下填补,但不能有淌水现象。嵌补前先用素水泥浆或稀胶泥在基层刷一层,然后用抹子或刮刀将砂浆或环氧胶泥、聚氯乙烯胶泥嵌入槽内压实,最后用1:2水泥砂浆抹平压光。在侧面或顶面嵌填时,应使用封槽托板逐段嵌托并压紧,待凝固后再将托板去掉。
3.3结构加固法
当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采用加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法:加大混凝土结构的截面面积,在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。
3.4混凝土置换法
混凝土置换法是处理非常严重损坏混凝土的一种有效方法,此方法是先将损坏的混凝土全部剔除干净,然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有:普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。
温度裂缝的产生是混凝土施工中不可避免的普遍现象,泵送混凝土施工也同样如此。 我们在施工中,应充分认识到裂缝的出现对建筑物的危害性,必须采取各种有效的措施,才能最大限度地预防和控制裂缝的产生,避免由于混凝土裂缝给工程和建筑物带来不必要的损失。
泵送混凝土是指混凝土从混凝土搅拌运输车或储料斗中卸入混凝土泵的料斗中,利用泵的压力将混凝土沿管道直接水平或垂直输送到浇灌地点的工艺。它不但具有输送能力大、速度快、效率高、节省人力、连续作业等特点,而且降低了施工成本。泵送混凝土不仅能改善混凝土的施工性能,对薄壁密肋结构少振捣或不振捣施工,具有提高抗渗性、改善耐久性等特点。但是,泵送混凝土受骨料级配的限制,胶凝材料的大量使用,以及具有高塌落度、高流动性及高水泥用量原因,在水泥硬化过程中易产生泌水现象,并产生大量水化热,特别是温度裂缝普遍存在,影响了混凝土结构的抗渗性和耐久性,应当在施工中引起高度重视。所以本文对这一问题产生原因进行分析,从而找出有效控制裂缝的措施。
1.温度裂缝产生的原因
泵送混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥因水化而产生大量的水化热,由于混凝土体积较大,大量的水化热凝聚在混凝土内部不易散发,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快,使得混凝土结构内外出现较大的温差,造成内部与外部热胀冷缩的程度不同,导致混凝土表面产生一定拉应力。当拉应力超过混凝土本身的抗拉强度极限时,混凝土表面就会产生裂缝,这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土施工中当温度变化较大,或者是受到冷空气的侵袭时,会导致混凝土表面温度急剧下降,而产生收缩,表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束,混凝土内部与表面散热条件不同产生温差,形成温度梯度和温度应力,温差大,将产生很大的拉力而产生裂缝,这种裂缝通常只产生在混凝土表面较浅的范围内,但是如果不加以控制,将很快发展形成贯通裂缝,形成贯穿裂缝。混凝土的温度裂缝的走向一般无一定规律,大面积混凝土结构裂缝通常纵横交错;梁板类长度尺寸较大的结构,裂纹多平行于短边;深入和贯穿性温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行,裂缝沿长边分段出现,中间较密,裂缝宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬季裂缝较宽,夏季裂缝较窄。高温膨胀引起的混凝土裂缝一般是中间粗两头细,而冷缩裂缝的粗细变化一般不太明显。由于混凝土表面出现裂缝,造成钢筋产生锈蚀,混凝土碳化,大大降低了混凝土抗冻融、抗疲劳及抗渗能力,影响了建筑物结构安全和合理的使用寿命。
2.影响因素和防治措施
2.1影响因素主要是混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥品种、用量有关
混凝土越厚,水泥用量越大,水化热越高的水泥,其内部温度越高,形成温度应力越大,产生裂缝的可能性越大。
对于大体积混凝土,其形成的温度应力与其结构尺寸相关,在一定尺寸范围内,混凝土结构尺寸越大,温度应力也越大,因而引起裂缝的危险性也越大,这就是大体积混凝土易产生温度裂缝的主要原因。因此防止大体积混凝土出现裂缝最根本的措施就是控制混凝土内部和表面的温度差。
2.2防治措施
2.2.1混凝土原材料和配合比的选用
a.水泥品种选择和水泥用量控制
选用低热或中热水泥,并且减少水泥用量,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。再有,可充分利用混凝土后期强度,以减少水泥用量。因此,在取得设计单位的同意后,可用56天或90天抗压强度代替28天抗压强度作为设计强度。
b.掺加掺合料
国内外大量试验研究和工程实践表明,混凝土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,可改善混凝土拌合物的流动性、粘聚性和保水性,从而改善了可泵性。
特别重要的效果是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。在混凝土中掺加一定比率的外加剂 ,具有减水、增塑、缓凝等作用,改善了混凝土 ,改善混凝土拌合物的流动性、保水性,降低水化热,推迟热峰的出现时间。
2.2.2混凝土施工工艺流程改进
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
严格控制浇筑流程 合理安排施工工序,分层、分块浇筑,以利于散热,减小约束。对于已浇筑的混凝土,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。 在高温季节泵送,宜用温草袋覆盖管道进行降温,以降低混凝土的入模温度。
c.养护工艺
注重浇筑完毕后养护, 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。混凝土浇筑后,及时用湿润的草帘、麻片等覆盖,并注意洒水养护,适当延长养护时间,保证混凝土表面缓慢冷却。在寒冷季节,混凝土表面应设置保温措施,以防止寒潮袭击。为了严格控制大体积混凝土的内外温差,确保混凝土质量,减少裂缝,养护是一个十分重要和关键的工序,必须切实做好。
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。
3.裂缝的处理措施
混凝土裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度,还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此根据裂缝的性质和具体情况,我们要区别对待、及时处理,以保证建筑物的安全使用。
混凝土裂缝的修补措施主要有以下一些方法:表面修补法、嵌缝法、结构加固法、混凝土置换法等。
3.1表面修补法
表面修补法是一种最简单、最常见的修补方法,它主要适用于稳定和结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料,在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。
3.2嵌缝法
嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,沿混凝土裂缝凿一条深槽,槽内嵌水泥砂浆或环氧胶泥、聚氯乙烯胶泥、沥青油膏等,表面作砂浆保护层。槽内混凝土面应修理平整并清洗干净,不平处用水泥砂浆填补,保持槽内干燥,否则应先导渗、烘干,待槽内干燥后再行嵌补。环氧煤焦油胶泥可在潮湿情况下填补,但不能有淌水现象。嵌补前先用素水泥浆或稀胶泥在基层刷一层,然后用抹子或刮刀将砂浆或环氧胶泥、聚氯乙烯胶泥嵌入槽内压实,最后用1:2水泥砂浆抹平压光。在侧面或顶面嵌填时,应使用封槽托板逐段嵌托并压紧,待凝固后再将托板去掉。
3.3结构加固法
当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采用加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法:加大混凝土结构的截面面积,在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。
3.4混凝土置换法
混凝土置换法是处理非常严重损坏混凝土的一种有效方法,此方法是先将损坏的混凝土全部剔除干净,然后再置换入新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有:普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。
温度裂缝的产生是混凝土施工中不可避免的普遍现象,泵送混凝土施工也同样如此。 我们在施工中,应充分认识到裂缝的出现对建筑物的危害性,必须采取各种有效的措施,才能最大限度地预防和控制裂缝的产生,避免由于混凝土裂缝给工程和建筑物带来不必要的损失。