隧道泵送混凝土施工收縮裂縫控制

第二炮兵青州士官學校四系 鄒學鑫 肖海清 孫翠蓮

隧道泵送混凝土施工收縮裂縫控制

第二炮兵青州士官學校四系 鄒學鑫 肖海清 孫翠蓮

本文深入分析了隧道泵送混凝土施工收縮裂縫產生的原因，描述了隧道泵送混凝土收縮裂縫的特征，為提高泵送混凝土施工質量，提出了控制泵送混凝土收縮裂縫質量通病的幾點措施。

泵送混凝土 收縮裂縫 控制

隨著隧道施工機械化程度的提高，在隧道混凝土澆筑施工中，泵送混凝土以其快速高效，質量穩定的特點得到了廣泛應用。由于施工設計和施工工藝上的原因，造成泵送混凝土產生裂縫，成為隧道工程混凝土施工的質量通病。

一、泵送混凝土收縮裂縫產生的原因

1. 水化反應。混凝土的水化反應是產生泵送混凝土收縮裂縫的主要原因。隧道泵送混凝土一般是大體積澆筑，水泥的水化熱很大，且聚集在混凝土內部的水泥水化熱不容易散發出去，加之混凝土內部和表面升溫降溫速度不同，混凝土表面的拉應力增大，就造成了混凝土的脹縮變形的不同，從而產生表面裂縫甚至貫穿裂縫。同時，混凝土澆筑后，逐漸散熱收縮，伴隨混凝土的硬化過程中內部拌合水逐漸水化、蒸發以及膠質體的膠凝作用，混凝土硬化也將產生收縮。在實際作業中，雖然設置了施工縫或伸縮縫，但混凝土自收縮應力較大，而實際工程中出現的混凝土收縮裂縫間距較小。因此，設置施工縫或伸縮縫還不能完全消除混凝土收縮應力。

2. 水分蒸發。混凝土硬化后較長時間產生的水分蒸發會引起干燥收縮。由于集料的干燥收縮很小，因此混凝土的干燥收縮主要是由于水泥石干燥收縮造成的。

3. 混凝土沉陷。混凝土流動性過大或不足以及不均勻，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、基礎沉陷會導致產生沉陷（塑性）收縮裂縫。

二、泵送混凝土收縮裂縫的特征

1. 溫度裂縫。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。當這種溫度應力超過混凝土的內外約束應力時，則會產生溫度裂縫。溫度裂縫出現在混凝土澆筑后的3～5天，初期出現的裂縫很細，隨著時間的發展而逐漸擴大，甚至達到貫穿的情況。

2. 干縮裂縫。混凝土干縮裂縫是由于水分蒸發而引起的。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。由于混凝土蒸發干燥非常緩慢，產生干燥收縮裂縫多數在一個月以上，有時甚至一年半載，而且裂縫發生在表層很淺的位置，裂縫細微，有時呈平行線狀或網狀，常常不被人們重視。但是應當特別注意，由于碳化和鋼筋銹蝕的作用，干縮裂縫不僅會嚴重損害薄壁結構的抗滲性和耐久性，也會使大體積混凝土的表面裂縫發展成更為嚴重的裂縫，影響結構的耐久性及承載能力。

3. 沉陷收縮裂縫。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中，經常出現沉陷收縮裂縫。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。沉陷收縮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。沉陷收縮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。

三、泵送混凝土收縮裂縫質量通病的控制

1. 嚴格控制泵送混凝土的水泥用量。隧道泵送混凝土施工水泥用量不宜超過400kg／m3，減小因水泥漿過剩，遺留收縮裂縫產生的隱患。宜采用低水化熱、細度不過細、礦渣含量不過多的水泥。為降低水泥用量，可在混凝土配比中盡量選用高標號水泥，內摻適量的超細粉煤灰和高效減水劑。減水劑的使用可采用后摻法，按照石子、砂子、水泥的順序同時投入攪拌機。

2. 嚴格控制混凝土的水灰比。泵送混凝土要求有較好的和易性。和易性好的混凝土，不僅可泵性良好，不堵管，且有良好的可振動性，可使澆筑的混凝土獲得高密實度。混凝土中參與水化反應的水量一般為用量的20%～25%，其余的大部水是為了滿足混凝土和易性要求，這些水在蒸發后會在混凝土中產生大量的毛細孔，導致混凝土結構的強度和耐久性下降，干縮率增大。因此，泵送混凝土的水灰比不宜過大，水灰比越大，干燥收縮越大。

3. 嚴格控制集料的質量。為了確保混凝土的可泵性，工程中常選用較小粒徑的粗骨料，因為粗骨料的粒徑較小時，其用水量和水泥用量均要增加，同樣會引起混凝土收縮的增加，所以隧道工程襯砌混凝土的粗骨料應選5mm～40mm為宜。細集料宜選用中砂、粗砂，其含泥量不得大于2%。

4. 注意提高混凝土施工質量。混凝土泵送的各個環節都可能影響最后控制裂縫的質量，因此，控制隧道工程泵送混凝土收縮裂縫，必須抓好施工過程的各個環節，工程技術人員要以認真負責的態度，做好預控，加強質量檢查，施工人員要嚴格按照規程操作，將隧道工程泵送混凝土收縮裂縮減少到最小范圍。

要消除泵送混凝土施工裂縫的產生，應注意原材料質量的把關和混凝土配合比的設計。盡量選用低中水化熱水泥，以降低水化熱；采用高強水泥以減少水泥用量。根據情況，摻入粉煤灰等摻合材料，則可以改善混凝土的和易性和可泵性，降低水化熱，從而增強密實度，提高混凝土強度和耐久性，保證混凝土拌合物的均勻性。泵送預拌混凝土配合比設計應符合國家現行有關標準，除滿足用戶提出的強度、耐久性要求外，還要考慮運距、泵送距離、具體施工條件等因素。科學設計配合比，確定適宜的坍落度，適當的砂率、水灰比、水泥用量，選用適宜的摻合料。總之，在保證強度的前提下，不宜過多增加水泥用量；在保證泵送和澆筑的前提下，坍落度不宜過大。高度重視泵送混凝土的施工質量，除控制混凝土的制備及運輸外，還要注意混凝土澆筑時防止產生離析現象，要加強搗固，保證混凝土的均勻密實。

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