泵送混凝土施工裂縫的探討

摘要:混凝土是粗集料、細集料、水泥石、水和氣體所組成的非均質堆聚結構。混凝土混合料在不同溫濕度條件下凝結硬化，并同時產生體積變形。

關鍵詞:混凝土 施工 裂縫 探討

0 引言

混凝土混合料在不同溫濕度條件下凝結硬化，并同時產生體積變形。水泥石的干燥和冷卻收縮大，集料的干燥和冷卻收縮小，同時水泥石和集料之間相互粘結而約束，由于變形產生微裂縫。

1 溫度裂縫產生的原因和特征

水泥水化過程中產生大量的熱量，每克水泥放出502J的熱量，如果以水泥用量350～550kg/m3來計算，每m3混凝土將放出17500～27500KJ的熱量，從而使混凝土內部溫度升高，在澆筑溫度的基礎上，通常升高35℃左右。如果按著我國施工驗收規范規定澆筑溫度為28℃則可使混凝土內部溫度達到65℃左右。但是，如果沒有降溫措施或澆筑溫度過高，混凝土內部溫度高達80～90℃的情況也時有發生，例如在澆筑筏板反梁基礎的大體積混凝土的內部溫度，經實際測定高達95℃。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，混凝土內部的最高溫度大約發生在澆筑后的3～5天，因為混凝土內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，造成溫度變形和溫度應力。溫度應力和溫差成正比，溫度越大，溫度應力也越大。

防治措施:混凝土內部的溫度與混凝土厚度及水泥品種、用量有關。混凝土越厚，水泥用量越大，水化熱越高的水泥，其內部溫度越高，形成溫度應力越大，產生裂縫的可能性越大。對于大體積混凝土，其形成的溫度應力與其結構尺寸相關，在一定尺寸范圍內，混凝土結構尺寸越大，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生溫度裂縫的主要原因。因此防止大體積混凝土出現裂縫最根本的措施就是控制混凝土內部和表面的溫度差。

2 沉陷(塑性)收縮裂縫產生的原因和特征

在泵送混凝土現澆的各種鋼筋混凝土結構中，特別是板、墻等表面系數大的結構之中，經常出現一種早期裂縫。這種裂縫為斷續的水平裂縫，裂縫中部較寬、兩端較窄、呈梭狀。裂縫經常發生在板結構的鋼筋部位、板肋交接處、梁板交接處、梁柱交接處、結構變截面的地方。這種裂縫產生的原因主要是混動性過大和流動性不足以及不均勻，在凝結硬化前沒有沉實或者沉實不夠，當混凝土沉陷時受到鋼筋、模板抑制以及模板移動、基礎沉陷所致。裂縫在混凝土澆筑后1～3小時出現，裂縫的深度通常達到鋼筋上表面。

防治措施:①要嚴格控制混凝土單位用水量在170kg/m3以下，水灰比在0.6以下，在滿足泵送和澆筑要求時，宜盡可能減少坍落度;②摻加適量、質量良好的泵送劑和摻合料，可改善工作性和減少沉陷;③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;④混凝土澆筑時，下料不宜太快，防止堆積或振搗不充分;⑤混凝土應振搗密實，時間以10～15秒/次為宜，在柱、梁、墻和板的變截面處宜分層澆筑、振搗。在混凝土澆筑1～1.5小時后，混凝土尚未凝結之前，對混凝土進行兩次振搗，表面要壓實抹光;⑥在炎熱的夏季和大風天氣，為防止水分激烈蒸發，形成內外硬化不均和異常收縮引起裂縫，應采取措施緩凝和覆蓋。

3 干縮裂縫產生的原因和特征

干燥收縮的主要原因是水分在硬化后較長時間產生的水分蒸發引起的。混凝土的干燥收縮由于集料的干燥收縮很小，因此主要是由于水泥石干燥收縮造成的。水泥石干燥收縮理論有毛細管張力學說、表面吸附學說和夾層水學說等，不論哪種學說，都是水分蒸發引起的。混凝土的水分蒸發、干燥過程是由外向內、由表及里，逐漸發展的。

3.1 水泥品種一般來說，水泥的需水量越大，混凝土的干燥收縮越大，不同水泥混凝土的干燥收縮按其大小順序排列為:礦渣硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、中低熱水泥和粉煤灰水泥。所以，從減少收縮的角度出發，宜采用中低熱水泥和粉煤灰水泥。

3.2 水泥用量:混凝土干燥收縮隨著水泥用量的增加而增大，但是增加量不顯著。在有可能減少水泥用量時，還是盡可能降低水泥用量，因為泵送混凝土的水泥用量偏高，C20～C60混凝土的水泥用量一般約為350～600kg/m3。

3.3 用水量:混凝土的干燥收縮受用水量的影響最大，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、為直線關系;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。綜合水泥用量和用水量來說，水灰比越大，干燥收縮越大。

3.4 砂率:混凝土的干燥收縮隨著砂率的增大而增大，但增加的數值不大。泵送混凝土宜加大砂率，但不是籠統的和無限的，也應在最佳砂率范圍內，可以通過理論計算和工程實踐確定。

3.5 摻合料:礦渣、硅藻土、煤矸石、火山灰、赤頁巖等粉狀摻合料，摻加到混凝土中，一般都會增大混凝土的干燥收縮值。但是質量良好、含有大量球形顆粒的一級粉煤灰，由于內比表面積小、需水量少，故能降低混凝土干燥收縮值。

3.6 化學外加劑:摻加減水劑、泵送劑，特別是同時摻加粉煤灰的雙摻技術不會增大干燥收縮，但是對于某些減水劑、泵送劑，尤其是具有引氣作用時，有增大混凝土干燥收縮的趨勢。因此在選用外加劑時，必須選用干燥收縮小的減水劑或泵送劑。

3.7 膨脹劑。在地下室和防水工程中，混凝土中摻加膨脹劑，摻加適量的膨脹劑可以起到收縮補償作用，有利于防止裂縫。但是使用混凝土膨脹劑，一定要嚴格控制摻量和保證混凝土有足夠強度，否則會使混凝土腫脹和開裂。

3.8 養護時間和方法。混凝土澆筑面受到風吹日曬，表面干燥過快，產生較大的收縮，受到內部混凝土的約束，在表面產生拉應力而開裂。如果混凝土終凝之前進行早期保溫、保溫養護，對減少干燥收縮有一定作用。

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，產生裂縫的潛在危險大，對此必須引起足夠重視。