1 泵送混凝土的特点
泵送混凝土能改善混凝土的施工性能,可一次连续浇筑大方量混凝土,效率高,节省劳动力。但是和普通混凝土相比,其坍落度大,水泥用量多,砂率大,使得其裂缝普遍存在,在一定程度上影响结构的抗渗性和耐久性,应引起足够的重视。
-
裂缝的分类
混凝土是一种由多种材料组成的人造石材,它具有抗压强度高与耐久性良好等特性,但也存在着抗拉强度很低,受拉时变形能力小,容易开裂等缺点。
2.1按其宽度可分为(裂缝宽度是指一条裂缝中较宽区段的平均值):微观裂缝和宏观裂缝。混凝土的微观裂缝也可称为“肉眼不可见裂缝”,一般肉眼可见裂缝的宽度约在0.02-0.05mm之内,所以取0.05mm为可见裂缝的“宏观裂缝”的起始宽度。宏观裂缝可以避免,但不是所有的宏观裂缝都是有害的。大量研究证明:结构物产生的肉眼可见裂缝或导致的严重破坏,都可以看做是微观裂缝扩展和增加的结果。
2.2 按其成因可分为:由外荷载的应力引起的裂缝、由变形引起的裂缝(即主要由温度、收缩、不均匀沉降或膨胀等变形产生应力而引起的裂缝)。
2.3 按其深度不同可分为:贯穿裂缝、深层裂缝和表面裂缝。贯穿裂缝切断了结构断面,可能破坏结构的整体性和稳定性,其危害是较严重的;深层裂缝部分切断了结构断面,也有一定危害性;表面裂缝一般危害较小,但处于基础或混凝土约束范围以内的表面裂缝,在内部混凝土降温过程中,可能发展为贯穿裂缝。
2.4 按其形状又可分为:表面的、贯穿的、纵向的、横向的、斜向的;上宽下窄的或上窄下宽的,以及梭形的。
3 裂缝产生的原因
3.1 收缩裂缝
3.1.1失水收缩:开始凝结的混凝土在强烈风、阳光照射等因素影响下,外露表面的水分迅速蒸发,产生收缩应力,导致裂缝产生,这种裂缝一般是不规则的表面龟裂。已凝结的防水混凝土由于养护不及时,早期失水,也会产生不规则的收缩裂缝,而且易贯通结构而引起渗漏。
3.1.2温度收缩:混凝土浇筑后,初期由于水泥水化热的作用,其内部温升很快,超出了最初的浇筑入模温度和当时的气温。当有约束时,混凝土热胀冷缩所产生的体积胀缩因为受到约束力的限制,在内部产生了温度应力,由于混凝土抗拉强度较低,容易被温度引起的拉应力拉裂从而产生温度裂缝。
3.2 移动裂缝
模板强度或刚度不够,尚未凝固的混凝土在自重和振捣器作用下,很容易因变形而引起裂缝。
3.3 结构裂缝
结构设计考虑不周,如钢筋用量不足、配筋错误、地基不均匀下沉、超荷载、过度振动(如地震)等,都会使混凝土拉应力过大而产生裂缝。
总之,引起混凝土裂缝的原因是非常复杂的。但总体上讲,裂缝主要可分为受力裂缝和其他因素如收缩、温度、不均匀沉陷等引起的裂缝。工程实践中结构物由变形引起的裂缝几乎占80%以上,而其中混凝土收缩又是占主要的。属于由外力引起的裂缝约占20%左右,这类裂缝在设计上是可以避免和控制的。
以下,将主要针对混凝土收缩裂缝的控制展开讨论。
4 收缩裂缝影响因素和控制措施
4.1
结构物裂缝应控制在如下范围:
(1)无侵蚀介质,无抗渗要求; 0.3mm
(2)轻微侵蚀,无抗渗要求; 0.2mm
(3)轻微侵蚀,有抗渗要求; 0.1mm
4.2 水泥品种
不同水泥混凝土的收缩各不相同,按其收缩率大小顺序排列为: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。
4.3 水泥用量
混凝土收缩随着水泥用量的增加而增大,因此配合比在满足设计要求的前提下,应尽可能减少水泥用量,泵送混凝土的水泥用量比普通混凝土偏高,C20~C60混凝土的水泥用量一般约为350~600kg/m3。
4.4 用水量
混凝土的收缩受用水量的影响最大,在同一水泥用量条件下,混凝土的收缩和用水量成正比,为直线关系,因此严格控制泵送混凝土的用水量是减少裂缝的根本措施。混凝土用水量应控制在170kg/m3以下。特别值得注意的是,混凝土的施工坍落度不得大于设计坍落度。
为了降低用水量,掺加适当数量减水率高、分散性能好的外加剂是很必要的。
4.5 骨料
混凝土的收缩随着砂率的增大而增大,但增加的数值不大。碎石混凝土强度高,抗裂性好,当强度、坍落度相等时,卵石混凝土的水泥用量较少。骨料的选择和用量可以通过理论计算和工程实践确定。
4.6 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收缩值。但是质量良好、含有大量球形颗粒的粉煤灰,由于内比表面积小、需水量少,故能降低混凝土收缩值。
4.7 化学外加剂
某些减水剂、泵送剂,尤其是具有引气作用时,有增大混凝土干燥收缩的趋势。因此在选用外加剂时,必须选用收缩性小的减水剂或泵送剂。
4.8 膨胀剂
在地下室和防水工程中,混凝土中掺加适量的膨胀剂,可以利用其微膨胀作用,补偿混凝土的收缩,防止裂缝出现。一定要严格控制其掺量,用量过大会使混凝土肿胀和开裂。
4.9 养护时间和方法
混凝土终凝之前进行早期保温、保温养护,对减少干燥收缩有一定作用。在施工中采用二次振捣,加强抹面和湿养护也是必不可少的技术措施。
4.10
一般来说,由于收缩引起的初始裂缝,不影响结构物的承载能力(瞬时强度),仅对耐久年限有所影响。对不影响结构物的承载能力的裂缝,为防止钢筋锈蚀、混凝土碳化、酥松剥落,导致防水、防渗、抗冻融、抗疲劳等性能降低而影响结构的耐久年限,应对裂缝加以封闭或补强加固处理。对于半地下或地下结构来说,混凝土的裂缝主要影响其防水性能。一般当裂缝宽度在0.1~0.2mm时,虽然早期有轻微渗水,但经过一段时间后,裂缝可以自愈。如超过0.2~0.3mm,则渗水量与裂缝宽度的三次方按比例增加,所以在地下过程中,应尽量避免超过0.3mm贯穿全断面的裂缝。如出现这种裂缝,必须进行化学灌浆处理。
5 实例
某公安交通信息指挥中心大楼筏板基础(C35混凝土):
原材料及配合比:坍落度为160~180mm,选用42.5R粉煤灰硅酸盐水泥,中砂(粒径在0.315以下的砂不小于15%,砂率40%~50%),碎石(连续级配,粒径在5mm~20mm内),Ⅱ级粉煤灰(掺量为水泥用量的10%~15%),另选用木钙减水剂、UEA膨胀剂(正常部位掺量8%,后浇带掺量15%)、缓凝剂等外加剂。
技术措施:降低入模温度,把混凝土入模温度控制在33℃;在混凝土预拌中心,对砂石料及搅拌运输车筒体淋水降温(相应减少搅拌用水),在搅拌系统增设水箱,放入冰块,使用冷却水搅拌混凝土;在施工现场,在泵和搅拌运输车位置搭设防晒遮雨棚,对搅拌运输车淋水降温;用保持湿润的麻袋包裹混凝土输送管,克服摩擦引起的热量。
经过连续50小时完成了该筏板的浇筑,经相关各方检查检测后,认为其裂缝控制在规范允许的范围内,强度及抗渗性能满足设计要求。
6 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,使混凝土收缩变形,产生裂缝的潜在危险大,必须引起足够重视。裂缝的控制涉及设计、施工、原材料、混凝土配合比等诸多因素,需要全面考虑。
参考资料:
《建筑施工手册》 (第四版),中国建筑工业出版社 2004年
《工程结构裂缝控制》 王铁梦,中国建筑工业出版社 2000年
期刊VIP网,您身边的高端学术顾问
文章名称:
泵送混凝土施工质量通病的预防措施
文章地址:
http://www.qikanvip.com/jianzhugongcheng/243.html