論述泵送混凝土工藝施工裂縫的成因及防治措施

摘 要：泵送混凝土是隨著現代施工技術進步而發展進來的一種較為先進的混凝土進倉方式，該工藝具有工藝簡單、覆蓋范圍廣、便于現場操作等優點。但是根據筆者參建在建的程等多項采用泵送混凝土的工程施工過程中出現的一些情況來看，泵送混凝土因本身的工藝特點及施工工藝等因素造成裂縫普遍存在，在一定程度上影響結構的抗滲性和耐久性，值得引起足夠的重視。

關鍵詞：混凝土裂縫；泵送混凝土；原因；防治措施

一、有關混凝土裂縫的簡介

混凝土裂縫按其產生原因可分為兩類：

（一）由變形變化引起的裂縫：這類裂縫包括結構因溫度、濕度變化、收縮、膨脹不均勻沉降等原因引起的裂縫。這種裂縫寬度大、內應力小，對荷載的影響小，但對耐久性損害大。

（二）由外荷載（靜、動荷載）直接應力引起的裂縫和次應力引起的裂縫，這類裂縫屬于外因引起的。

據國內外調查資料表明，工程結構產生屬于（溫濕度、收縮與膨脹、不均勻沉降）引起的裂縫約占80%；屬于荷載引起的裂縫約占20%。

對于處于運動和不穩定擴展狀態的裂縫，應考慮加固和補救措施。而對于穩定、閉合、愈合的裂縫則可持久的應用。這種裂縫是穩定的，不會影響工程結構的使用和耐久性。

下面針對泵送混凝土的特點著重對變形變化硬氣的裂縫產生的原因、影響因素及防治措施進行分析。

二、泵送混凝土的特點

（一）原材料和配合比

1.水泥用量較多：為保證混凝土具有良好的可泵性，強度等級為C20-C60的混凝土中水泥用量多為350-550kg/m3.

2.常添加摻和料：為改善混凝土性能，節約水泥和降低造價，混凝土中時常摻加粉煤灰、礦渣、沸石粉等摻和料。

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，以便于運輸、泵送和澆筑，泵送混凝土的砂率一般要比普通混凝土流動性大，約為38%-45%。

4.粗骨料最大粒徑：為滿足泵送和抗壓強度要求，規范規定粗骨料粒徑與管道直徑比≤1.3。

5.水灰比宜為0.4-0.6：水灰比<4時，混凝土的泵送阻力急劇增大；>6時，混凝土則易泌水、分層、離析，也影響泵送。

6.泵送劑：多為高效減水劑復合以緩凝劑引氣劑等，對混凝土拌和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）工藝

1.混凝土拌制在攪拌站進行，原材料計量準確，攪拌均勻，但也偶有失控情況，使計量與分散存在問題，影響混凝土的均勻性；

2.當混凝土拌和物過干、過稀、運輸時間長、停留時間過長且未進行攪拌均勻前入泵時，混凝土拌和物干稀不均勻；

3.每個運輸車中混凝土的塌落度相差過大，加入泵車內輸送時，會使澆筑的混凝土均勻性變壞；

4.大體積混凝土施工，當技術措施不當或不完善時，易產生溫度裂縫；

5.大面積混凝土結構，在澆筑后防風、防曬、養護不足時易產生干縮裂縫；

6. 混凝土拌和物過干、人工、無稱量的加入高效減水劑或水時，混凝土質量不易保證。

三、變形裂縫產生的原因和防治措施

（一）溫度裂縫

1.產生的原因和特征

水泥水化過程中產生大量的熱量，每克水泥釋放出502J的熱量，如果以水泥用量 350-550Kg/M3來計算，每立方米將放出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.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，溫差越大，溫度應力越大.當這種溫度應力超過混凝土的內外約束應力（包括混凝土抗拉強度）時，就會產生裂縫，一般認為混凝土內外溫差超過25℃，極易產生溫度裂縫。這種裂縫的特點是裂縫出現在混凝土澆筑后的3-5d，初期出現的裂縫很細，隨著時間的發展而繼續擴大，甚至達到貫穿的情況。

混凝土內部的溫度與混凝土澆筑厚度及水泥品種、用量有關。混凝土分倉越厚，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。

2.防治措施

防止大體積混凝土出現裂縫的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部和表面的溫度差。

3.合理進行混凝土分層分塊

混凝土澆筑前，應根據結構物結構尺寸、倉面大小及約束情況進行混凝土澆筑的倉面劃分，保證分層分塊滿足設計及規范要求，大體積混凝土分層分塊不宜過厚過大，以避免產生溫度裂縫。

4.混凝土原材料和配合比的選用

（1）水泥品種選擇和水泥用量控制：大體積鋼筋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。再有，可充分利用混凝土后期強度，以減少水泥用量。最后，為減少水泥水熱化忽然降低內外溫差，宜將水泥用量盡量控制在450kg/m3以下，如果強度允許，盡量考慮采用摻加粉煤灰來調整。

（2）摻加摻合料：混凝土中摻入一定數量優質的粉煤灰后，不但能代替部分水泥，而且由于粉煤灰顆粒呈球狀具有滾珠效應，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0.315mm以下的細集料達到占15%的要求，但是值得注意的是，摻加粉煤灰混凝土的早期抗拉強度和極限變形略有降低。因此。對早期抗裂要求較高的混凝土，粉煤灰摻量不宜太多，宜在10%--15%以內。

特別重要的效果是摻加原狀或磨細粉煤灰之后，可以降低混凝土中水泥水熱化，減少絕熱化條件下的溫度升高。其溫度和水熱化約為未摻粉煤灰的水泥混凝土的80%，可見摻加粉煤灰對降低混凝土的水熱化和溫升的效果是非常顯著的。

（3）摻加外加劑：摻加具有減水、增型、緩凝、引氣的泵送劑，可以改善混凝土拌合物的流動性、粘聚性和保水性。由于其減水作用和分散作用，在降低用水量和提高強度的同時，還可以降低水熱化，推遲放熱峰出現的時間，因而減少溫度裂縫。

（4）選用質量優良的粗細骨料：

①粗骨料：根據結構最小斷面尺寸和泵送管道內徑，選擇合理的最大粒徑，盡可能選用較大的粒徑。天然連續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，進而減少水熱化。例如5—40mm粒徑可比5—25mm粒徑的碎石或卵石混凝土可減少用水量6—8kg/m3，降低水泥用量15kg/m3，因而減少泌水、收縮和水熱化。

②細骨料：以采用級配良好的中砂為宜。實踐證明，采用細度模數2.8的中砂比采用細度模數2.3的中砂，可減少用水量20—25kg/m3，可降低水泥用量28—35kg/m3，因而降低了水泥水熱化、混凝土溫升和收縮。泵送混凝土也宜選用合理砂率，其砂率值較低流動性混凝土適當提高是必要的，但是砂率過大，不僅會影響混凝土的工作度和強度，而且能增大收縮和裂縫。

5.泵送混凝土施工工藝改進

（1）控制混凝土出機溫度和澆筑溫度：為了降低混凝土的總溫升，減少大體積工程結構的內外溫差，控制混凝土的出機溫度和澆筑溫度也是一個重要的措施。

對于澆筑溫度的控制，我國《水工混凝土施工規范》（SDJ207-82）中明確規定：高溫季節施工時，混凝土最高澆筑溫度應≦28℃。

（2）改進工藝：

①攪拌工藝：采用二次投料的凈漿裹石或砂漿裹石工藝，可以有效地防止水分聚集在水泥砂漿和石子界面上，使硬化后界面過渡層結構密致、粘結力增大，從而提高混凝土強度10%或節約水泥5%，并進一步減少水熱化和裂縫。

②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，提高粘結力和抗拉強度，并減少內部裂縫與氣孔，提高抗裂性。

③養護工藝：為了嚴格控制大體積混凝土的內外溫差，確保混凝土質量，減少裂縫，養護是一個十分重要和關鍵的工序，必須切實做好，養護要做到使混凝土表面經常保持濕潤，根據新的混凝土施工規范，養護時間為28d，必要時還需延長養護期。

混凝土養護主要是保持適當的溫度和濕度條件。保溫能減少混凝土表面的熱擴散，降低混凝土表層的溫差，防止表面裂縫。由于散熱時間延長，混凝土強度和松弛作用得到充分發揮，使混凝土總溫差產生的拉應力小于混凝土的抗拉強度，防止了貫穿裂縫的產生.

（二）沉陷（塑性）收縮裂縫

1.產生的原因和特征

采用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），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、板肋交接處、梁板交接處、結構變截面的地方.在凝結硬化之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.

2.防治措施

（1）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，盡可能見效塌落度；

（2）摻加適量、質量良好的泵送劑和摻和料，可改善工作性、減少沉陷；

（3）混凝土攪拌時間要適當，時間過短、過長都會造成拌和物均勻性變壞而增大沉陷；

（4）混凝土澆筑是，下了不宜太快，防止堆積或真到不充分；

（5）混凝土應分層澆筑、振搗密實，真到時間以10-15s/次為宜，在混凝土澆筑1-1.5小時后混凝土尚未凝結之前，對混凝土進行二次振搗，表面要壓實抹光；

（6）在炎熱的夏季和大風天氣，為防止水分急劇蒸發，形成內外硬化不均勻和異常收縮引起的裂縫，應采取措施緩凝和表面覆蓋措施.

（三）干縮裂縫

1.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.由于水泥石干燥收縮造成的.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，而且裂縫繁盛在表層很淺的位置，裂縫些微，有時呈平行線狀或網狀，常常不被人們重視.也會使大體積混凝土的表面裂縫發展成為更嚴重的裂縫，影響結構的耐久性和承載能力。

2.防治措施

（1）水泥品種：一般說來，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.所以，從減少收縮的角度出發，宜采用中底熱水泥和粉煤灰水泥.

（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.盡管如此，因泵送混凝土的水泥用量偏高，在有可能減少水泥用量是，還是盡可能降低水泥用量。

（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；綜合水泥用量和用水量來說，水灰比越大，干燥收縮越大。

沉陷裂縫、干縮裂縫、都是由于混凝土單方用水量過大、混凝土過稀、坍落度太大，水分蒸發過快、過多造成的.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，為此，在混凝土配合比設計中應盡可能將單方混凝土用水量控制在170Kg/M3以下。

（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時間確定。

（5） 摻和料：質量良好、含有大量球型顆粒的一級粉煤灰，由于內比表面積小、需水量少，能減低混凝土干燥收縮值。

（6）化學外加劑：為了降低用水量，摻加適當數量減水率高、分散性能好的外加劑是非常必要的.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。

（7）養護時間和方法：混凝土澆注面表面干燥過快，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養護，對減少干縮有一定作用.

四、結語

綜上所述，泵送混凝土，要按施工要求選擇較低的塌落度，在滿足流動性和泵送性的條件下，使單位用水量降低到170Kg/M3以下，在滿足強度條件下，盡可能的降低水泥用量.同時，應選用對混凝土干燥收縮影響小的泵送劑，必要是摻適量膨脹劑.在施工中采用二次振搗，加強抹面和養護也是必不可少的技術措施.

參考文獻：

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