泵送混凝土工艺施工裂缝的成因和防治措施

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泵送混凝土工艺施工裂缝的成因和防治措施

泵送混凝土工艺在现代建筑工程中广泛应用,但由于其施工特点和材料特性,容易产生裂缝问题。裂缝的成因主要包括以下几个方面:

1.水化热效应:*体积混凝土中水泥水化产生的热量难以散发,导致内外温差过*,从而引发温度裂缝。2.收缩变形:混凝土在硬化过程中会发生干缩和塑性收缩,特别是在泵送混凝土中,由于水灰比*、坍落度*,收缩现象更为显著。3.原材料质量:砂石骨料级配不良、含泥量过*或外加剂选择不当,都会影响混凝土的抗裂性能。4.施工管理不当:如振捣不密实、养护不到位或拆模过早,均可能引起裂缝。

针对上述成因,可采取以下防治措施:

通过以上措施,可以有效减少泵送混凝土施工中的裂缝问题,提*工程质量。

1有关混凝土裂缝的介绍

(1)由变形变化引起的裂缝:这类裂缝包括结构因温度、湿度 变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝。其特征是结构 要求变形,当受到约束和限制时产生内应力,应力超过一定数值 后产生裂缝,裂缝出现后变形得到满足,内应力松弛。这种裂缝 宽度*、内应力小,对荷载的影响小,但对耐久性损害*。 (2)由外荷载(静、动荷载)直接应力引起的裂缝和次应力引 起的裂缝,这类裂缝属于外因引起。 据国内外调查资料表明,工程结构产生属于变形变化(温湿 度、收缩与膨胀、不均匀沉降)引起的裂缝约占80%:属于荷载引 起的裂缝约占20%。 对于处于运动和不稳定扩展状态的裂缝,应考虑加固和补 救措施。而对于稳定、闭合、愈合的裂缝则可持久的应用。例如 有些具有防渗要求的混凝土结构中出现0.1~0.2mm裂缝时,可 能开始时有轻微渗漏,但经过一段时间后,裂缝处的水泥水化析 出Ca(OH)2,逐渐弥合了裂缝,并与*气中CO作用,形成CaCO 结晶,封闭和自愈合裂缝(钙化),防止了渗漏的产生。这种裂缝 是稳定的,不会影响工程结构的使用和耐久性。 下面针对泵送混凝土的特点着重对变形变化引起的裂缝产 生的原因、影响因素及防治措施进行分析。

(1)水泥用量较多。为保证混凝土具有良好的可泵性,强度 等级为C~C的混凝土中水泥用量多为350~550kg/㎡”。 (2)常添加掺合料。为改善混凝土性能,节约水泥和降低造 价,混凝土中时常掺加粉煤灰、矿渣、沸石粉等掺合料。 (3)砂率偏*、砂用量多。为保证混凝土的流动性、粘聚性和 保水性,以便于运输、泵送和浇筑泵送混凝土的砂率一般要比普

通流动性混凝土*,约为38%~45%。 (4)粗骨料**粒径。为满足泵送和抗压强度要求,规范规 定粗骨料**粒径与管道直径比≤13。 (5)水灰比宜为0.4~0.6。水灰比<0.4时,混凝土的泵送 阻力急剧增*;>0.6时,混凝土则易泌水、分层、离析,也影响泵 送。 (6)泵送剂。多为*效减水剂复合以缓凝剂、引气剂等,对混 凝土拌合物流动性和硬化混凝土的性能有影响,因而对裂缝也 有影响。

(1)混凝土拌制在搅拌站进行,原材料计量准确,搅拌均匀,但 也偶有失控情况,使计量与分散存在问题,影响混凝土的均匀性; (2)当混凝土拌合物过干、过稀,运输时间过长、停留时间过 长且未进行搅拌均匀前入泵时,混凝土拌合物干稀不匀; (3)每个运输车中混凝土的坍落度相差过*,加入泵车内输 送时,会使浇筑的混凝土均匀性变坏: (4)*体积混凝土施工,当技术措施不当或不完善时,易产生 温度裂缝; (5)*面积混凝土结构,在浇筑后防风、防晒、养护不足时,易 产生干缩裂缝; (6)混凝土拌合物过干、人工、无称量的加入*效减水剂或水 时.混凝土质量不易保证

水泥水化过程中产生*量的热量,每克水泥释放出5021的 热量,如果以水泥用量350~550kg/㎡来计算,每立方米混凝土将 放出17500~27500k的热量,从而使混凝土内部温度升*,在浇 筑温度的基础上,通常升*35°左右。如果按着我国施工验收 规范规定浇筑温度为28°℃,则可使混凝土内部温度达到65°左 右,在没有降温措施或浇筑温度过*,混凝土内部温度有时还会 更*。水泥水化热在1~3d可放出热量的50%,由于热量的传 递、积存,混凝土内部的**温度*约发生在浇筑后的3~5d.因 为混凝土内部和表面的散热条件不同,所以混凝土中心温度低 形成温度梯度,造成温度变形和温度应力。温度应力和温差成正 比.温差越*.温度应力也越*。当这种温度应力超过混凝土的

内外约束应力(包括混凝土抗拉强度)时,就会产生裂缝,一般认 为混凝土内外温差超过25°℃,极易产生温度裂缝。这种裂缝的 特点是裂缝出现在混凝土浇筑后的3~5d,初期出现的裂缝很 细,随着时间的发展而继续扩*,甚至达到贯穿的情况。 混凝土内部的温度与混凝土浇筑厚度及水泥品种、用量有 关。混凝土分仓越厚,水泥用量越*,水化热越*的水泥,其内部 温度越*,形成温度应力越*,产生裂缝的可能性越*。 对于*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*,温度应力也越*.因而 引起裂缝的危险性也越*,这就是*体积混凝土易产生温度裂 缝的主要原因。

防止*体积混凝土出现裂缝*根本的措施就是合理进行混 凝土分层分块,并在混凝土原材料及配合比选用、泵送混凝土浇 筑工艺等方面控制混凝土内部和表面的温度差。

3.1.2.1合理进行混凝土分层分块

混凝土浇筑前,应根据结构物结构尺寸、仓面*小及约束情 况等合理进行混凝土浇筑的仓面划分,保证分层分块满足设计 及规范要求,*体积混凝土分层分块不宜过厚过*,以避免产生 温度裂缝

3.1.2.2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:*体积钢筋混凝土施工 宜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。根据*量试验研究和工程实践表 明,每立方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*或降低1°℃C。因此,为更好的控制水化热所造成的 温度升*、减少温度应力,可以根据工程结构实际承受荷载的情 况,对工程结构的强度和刚度进行复核与验算,并取得设计单位 的同意后,可用60d或90d抗压强度代替28d抗压强度作为设计 强度。*后,为减少水泥水化热和降低内外温差,宜将水泥用量 尽量控制在450kg/㎡以下,如果强度允许,尽量考虑采用掺加粉 煤灰来调整。 (2)掺加掺合料: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, 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 占15%的要求,从而改善了可泵性。同时,依照*体积混凝土所 具有的强度特点,初期处于较*温度条件下,强度增长较快、较 *,但是后期强度增长缓慢。掺加粉煤灰后,其中的活性AlO、 SiO与水泥水化析出的CaO作用,形成新的水化产物,填充孔隙、 增加密实度,从而改善了混凝土的后期强度。但是值得注意的 是,掺加粉煤灰混凝土的早期抗拉强度和极限变形略有降低。因 此,对早期抗裂要求较*的混凝土,粉煤灰掺量不宜太多,宜在 10%~15%以内。 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*。掺加粉煤灰 的水泥混凝土的温度和水化热,在1~28d龄期内,*致为:掺入 粉煤灰的百分数就是温度和水化热降低的百分数.即掺加20%

Sep.2004 No. 9

粉煤灰的水泥混凝土,其温升和水化热约为未掺粉煤灰的水泥 混凝土的80%,可见掺加粉煤灰对降低混凝土的水化热和温升 的效果是非常显著的。 (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。由于其减水 作用和分散作用,在降低用水量和提*强度的同时,还可以降低 水化热,推迟放热峰出现的时间,因而减少温度裂缝。 (4)选用质量优良的粗细骨料: ①粗骨料:根据结构*小断面尺寸和泵送管道内径,选择合 理的**粒径,尽可能选用较*的粒径。天然连续级配的粗骨料 可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。例如5~40mm粒径可比5~25mmm粒径的碎石或卵石混 凝土可减少用水量6~8kg/㎡,降低水泥用量15kg/㎡.因而减少 泌水、收缩和水化热。 ②细骨料: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20 ~25kg/㎡,可降低水泥用量28~35kg/㎡,因而降低了水泥水化 热、混凝土温升和收缩。泵送混凝土也宜选用合理砂率,其砂率 值较低流动性混凝土适当提*是必要的,但是砂率过*,不仅会 影响混凝土的工作度和强度,而且能增*收缩和裂缝。

花园住宅楼工程施工组织设计本毕业设计课题3.1.2.3泵送混凝土施工工艺改进

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。

采用泵送混凝土现浇的各种钢筋混凝土结构中(特别是板、 墙等表面系数*的结构),经常出现一种早期裂缝。这种裂缝为 断续的水平裂缝,裂缝中部较宽、两端较窄、呈梭状,裂缝经常发 生在板结构的钢筋部位、板肋交接处、梁板交接处、梁柱交接处、 结构变截面的地方。这种裂缝产生的原因主要是混凝土流动性 过*或流动性不足或混凝土拌制不均匀,在凝结硬化前没有沉 实或者沉实不够,当混凝土沉陷时受到钢筋、模板抑制以及模板 移动、基础沉陷所致。裂缝在混凝土浇筑后1~3h出现,裂缝的 深度通常达到钢筋上表面

(1)严格控制混凝土单位用水量及水灰比.在满足泵送和浇 筑要求时,尽可能减小坍落度: (2)掺加适量、质量良好的泵送剂和掺合料,可改善工作性、 减少沉陷: (3)混凝土搅拌时间要适当,时间过短、过长都会造成拌合物 均匀性变坏而增*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)混凝土应分层浇筑、振捣密实,振捣时间以10~15s/次为 宜,在混凝土浇筑1~1.5h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*风天气.为防止水分急剧蒸发形成内外 硬化不均和异常收缩引起裂缝,应采取措施缓凝和表面覆盖措施。

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