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2010-05-10 13:48 【大 中 小】【打印】【我要糾錯】
一、泵送混凝土的特點
1.水泥用量較多,為保證混凝土具有良好的可泵性,混凝土中的水泥用量多為350~550千克/立方米。
2.常添加摻合料,為改善混凝土的性能、節(jié)約水泥和降低造價,混凝土中時常摻加粉煤灰、礦渣、滑石粉等摻合料。
3.砂率偏高、砂用量多。為保證混凝土的流動性、粘聚性和保水性,以便運輸、泵送和澆筑,泵送混凝土的砂率一般要比普通流動性混凝土大,約為38%~45%.
4.粗骨料最大粒徑為滿足泵送和抗壓強度要求,規(guī)范規(guī)定粗骨料最大粒徑與普通直徑比≤1/3。
5.水灰比宜為0.4~0.6.水灰比<0.4時,混凝土的泵送阻力急劇增大;水灰比>0.6時,混凝土則易泌水、分層、離析,也影響泵送。
6.泵送劑:多為高效減少劑復合以緩凝劑、引氣劑等,對混凝土拌合物流動性和硬化混凝土的性能有影響,因而對裂縫也有影響。
二、裂縫原因分析和防治措施
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1.產(chǎn)生的原因
水泥在水化過程中產(chǎn)生大量的熱量,若按502焦/克的熱量釋放計算,如水泥按350~550千克/立方米來計算,則釋放的熱量每立方米為17500~27500千焦的熱量,從而使混凝土內(nèi)部溫度升高。如果按照我國施工驗收規(guī)范規(guī)定混凝土澆筑溫度為28℃,則可使混凝土內(nèi)部溫度達到65℃左右,如果沒有降溫措施,混凝土內(nèi)部溫度有時還會更高。水泥水化熱在1~3天可放出熱量的50%.由于熱量的傳遞、積存,混凝土內(nèi)部的最高溫度大約發(fā)生在澆筑后的3~5天,因為混凝土內(nèi)部和表面的散熱條件不同,所以混凝土中心溫度低,形成溫度梯度,造成溫度應力。當這種溫度應力超過混凝土的內(nèi)外約束力(包括混凝土抗拉強度)時,就會產(chǎn)生裂縫。一般認為,混凝土的內(nèi)外溫差超過25℃,極易產(chǎn)生溫度裂縫,這種裂縫出現(xiàn)在混凝土澆筑后的3~5天,初期出現(xiàn)的裂縫很細,隨著時間的發(fā)展而繼續(xù)擴大,甚至達到貫穿的情況。
混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土澆筑厚度及水泥品種、用量有關(guān);炷练謱釉胶瘢嘤昧吭酱,水化熱越高的水泥,其內(nèi)部溫度越高,形成溫度應力越大,產(chǎn)生裂縫的可能性也越大。
對于大體積混凝土,其形成的溫度應力與其結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān),在一定尺寸范圍內(nèi),混凝土結(jié)構(gòu)尺寸越大,溫度應力也越大,因而引起裂縫的危險性也越大,這就是大體積混凝土易產(chǎn)生溫度裂縫的主要原因。
2.防治措施
防止大體積混凝土出現(xiàn)裂縫最根本的措施就是合理進行混凝土分層分塊,并在混凝土原材料及配合比選用、泵送混凝土澆筑工藝等方面控制混凝土內(nèi)部和表面的溫度差。
(1)合理進行混凝土分層分塊
混凝土澆筑前,應根據(jù)結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)尺寸、倉面大小及約束情況等合理進行混凝土澆筑的倉面劃分,保證分層分塊滿足設計及規(guī)范要求,大體積混凝土分層分塊不宜過大,以避免產(chǎn)生溫度裂縫。
(2)混凝土原材料和配合比的選用
水泥品種選擇和水泥用量控制:大體積混凝土施工宜選用中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥,在摻加泵送劑或粉煤灰時,也可選用礦渣硅酸鹽水泥。在滿足強度的條件下,盡可能減少水泥用量,控制在450克/立方米以下,經(jīng)研究和經(jīng)驗表明,每立方米混凝土的水泥用量增減10千克,其水化熱將使混凝土的溫度相應升高或降低1℃。
選擇質(zhì)量優(yōu)良的粗細骨料:根據(jù)結(jié)構(gòu)最小斷面尺寸和泵送管道內(nèi)徑,選擇合理的最大粒徑的粗骨料。天然連續(xù)級配的粗骨料可使混凝土具有較好的可泵性,減少用水量、水泥用量,進而減少水化熱。例如5~40毫米粒徑比5~25毫米粒徑的碎石或卵石混凝土可減少用水量6~8千克/立方米,降低水泥用量15千克/立方米,因而減少泌水、收縮和水化熱。細骨料采用級配良好的中砂為宜。實踐證明,采用細度模數(shù)2.8的中砂比采用細度模數(shù)2.3的中砂,可減少用水量20~25千克/立方米,可降低水泥用量28~35千克/立方米,因而降低了水泥水化熱,混凝土溫升和收縮。
添加摻合料:除了摻加具有減水、增塑、緩凝、引氣的泵送劑,混凝土中摻入一定數(shù)量優(yōu)質(zhì)的粉煤灰后,不但能代替部分水泥,而且能起到潤滑作用,可改善混凝土拌合物的流動性、粘聚性和保水性,并且能夠補充泵送混凝土中粒徑在0.315毫米以下的細集料達到占15%的要求,從而改善了可泵性。特別重要的效果是摻加粉煤灰之后,可以降低混凝土中水泥水化熱,減少絕熱條件下的溫度升高,如混凝土在1~28天齡期內(nèi),摻加20%粉煤灰的水泥混凝土,其溫升和水化熱約為未摻加粉煤灰的水泥混凝土的80%.可見,添加粉煤灰對降低混凝土的水化熱和溫升的效果是非常顯著的。
(3)泵送混凝土施工工藝改進控制混凝土出機溫度和澆筑溫度:對于澆筑溫度的控制,規(guī)范中有明確規(guī)定,高溫季節(jié)施工時,混凝土最高澆筑溫度應≤28℃。降低混凝土的出機溫度,最有效的方法是降低原材料溫度,根據(jù)測溫掌握溫度變化情況,采用冰水攪拌混凝土,粗細骨料遮陽防曬或灑冷水降溫等措施降低混凝土的澆筑溫度。除此之外,攪拌運輸車罐體、泵送管道保溫、冷卻也是必要的措施。
改進工藝:振動工藝,對已澆筑的混凝土,在終凝前進行二次振動,可排除混凝土因泌水而在石子、水平鋼筋下部形成的空隙和水分,提高粘結(jié)力和抗拉強度,并減少內(nèi)部裂縫與氣孔,提高抗裂性。養(yǎng)護工藝,為了嚴格控制大體積混凝土的內(nèi)外溫差,確保混凝土質(zhì)量,減少裂縫,必須切實做好養(yǎng)護工作,養(yǎng)護要做到使混凝土表面經(jīng)常保持濕潤,養(yǎng)護時間為28天。通過養(yǎng)護、保持了適當?shù)臏囟群蜐穸葪l件,降低混凝土表層的溫度差,防止表面裂縫。
(二)塑性收縮裂縫
1.產(chǎn)生的原因采用泵送混凝土現(xiàn)澆的各種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中,經(jīng)常出現(xiàn)一種早期裂縫,即塑性收縮裂縫,造成混凝土塑性收縮裂縫的主要原因是混凝土在塑性狀態(tài)時混凝土表面失水過快造成的,常發(fā)生在混凝土板或表面積較大的墻面上,一般長度大約0.2~2米,寬度為1~5毫米,從外觀分為無規(guī)則網(wǎng)絡狀和混凝土構(gòu)件截面變化等規(guī)則的形狀,深度一般3~10厘米,裂縫在混凝土澆筑后1~3小時內(nèi)出現(xiàn)。
2.防治措施嚴格控制混凝土單位用水量及水灰比,在滿足泵送和澆筑要求時,盡可能減少坍落度;摻加適量、質(zhì)量良好的泵送劑和摻合料,可改善工作性,減少沉陷;混凝土攪拌時間要適當,時間過短、過長都會造成拌合物均勻性變壞而增大沉陷;混凝土應分層澆筑、振搗密實,振搗時間以10~15秒/次為宜,在混凝土澆筑1~1.5小時后,混凝土尚未凝結(jié)之前,對混凝土進行二次振搗,表面要壓實抹光;在澆筑混凝土前,對模板進行預濕,混凝土澆筑成型后,采取措施,有利于降低混凝土表面的溫度,如覆蓋塑料薄膜等,防止因水分急劇蒸發(fā)而形成內(nèi)外硬化不均和異常收縮引起的裂縫。
(三)干燥收縮裂縫
1.產(chǎn)生原因當混凝土因養(yǎng)護不夠,表面水分蒸發(fā)過快,混凝土表面收縮加快,受混凝土內(nèi)部的約束,將在表面產(chǎn)生拉應力,便產(chǎn)生裂縫。水泥水化反應,使混凝土內(nèi)部和表面形成很大的溫差,混凝土抗拉強度不足以抵抗因收縮產(chǎn)生的拉應力時,便產(chǎn)生表面裂縫。
2.防治措施水泥用量的控制,混凝土干燥收縮隨著水泥用量的增大而增大,因泵送混凝土的水泥用量偏高,在滿足強度質(zhì)量的前提下,在有可能減少水泥用量時,還是盡可能降低水泥用量。
用水量控制,混凝土的干燥收縮受用水量的影響很大,在同一水泥用量條件下,混凝土的干燥收縮和用水量成正比,當水泥用量較高的條件下,混凝土的干燥收縮隨著用水量的增加而急劇增大。即水灰比越大,干燥收縮越大。因此嚴格控制泵送混凝土的用水量是減少裂縫的根本措施。
砂率控制:混凝土的干燥收縮隨著砂率的增大而增大,但增加的數(shù)值不大。泵送混凝土宜加大砂率,使其控制在最佳砂率范圍內(nèi),可通過理論計算和工程實踐確定。
摻合料控制:質(zhì)量良好,含有大量球形顆粒的一級粉煤灰,由于內(nèi)比表面積小、需水量少,能降低混凝土干燥收縮值。
養(yǎng)護時間和方法控制:混凝土澆筑面表面干燥過快,產(chǎn)生較大的收縮,受到內(nèi)部混凝土的約束,在表面產(chǎn)生拉應力而開裂。如果混凝土終凝之前進行早期保溫養(yǎng)護,對減少干燥收縮有一定作用。
三、結(jié)論
綜上所述,泵送混凝土,特別是在高強度、大流動性條件下,由于水泥用量多、單位用水量大、砂率高和摻化學外加劑,使混凝土干燥收縮,產(chǎn)生裂縫的潛在危險大,對此必須引起足夠重視。為此要按施工要求選擇較低坍落度,在滿足流動性和泵送性的條件下,使單位用水量降低,在滿足強度質(zhì)量條件下,盡可能降低水泥用量。同時應選用對混凝土干燥收縮影響小的泵送劑,摻加適量膨脹劑,在施工中采用二次振搗,加強抹面和養(yǎng)護也是必不可少的技術(shù)措施。
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