泵送混凝土與裂縫類型的關系

泵送混凝土與裂縫類型的關系城市現(xiàn)代化建設正向新的領域發(fā)展，在高性能混凝土高強度、高流動性的研究方面取得了顯著成果。本世紀高性能聚羧酸外加劑在泵送混凝土中的應用，水膠比最小達到0．25，混凝土抗壓強度達到了110MPa以上。泵送混凝土具有便于城市運輸，便于垂直供料，已是當代建設不可缺少的主要方式。隨著商品混凝土的發(fā)展，混凝土塑性收縮裂縫及其它原因引起的裂縫卻日益突出，成為影響工程結構耐久性的焦點，也是當前工程技術人員十分關注的問題。一、產生裂縫原因分析根據筆者近幾年對本市現(xiàn)澆混凝土工程裂縫長度、寬度、深度檢測，對裂縫的種類歸納為：混凝土收縮有早期收縮，它包括塑性收縮、干燥收縮和化學收縮，溫度變形收縮及碳化收縮?；炷亮芽p產生的原因又分為：結構不均勻沉降裂縫、外力結構荷載作用裂縫、混凝土粗骨料塑性沉降裂縫、溫差裂縫、收縮裂縫、干燥裂縫及凍融侵蝕、硫酸鹽侵蝕、鋼筋銹蝕等引起的裂縫。早期收縮—早期混凝土由于技術或施工不當引起的缺陷將使混凝土的質量遭受不可彌補的損害。早期收縮是引起混凝土早期開裂的主要原因，因此時的混凝土抗拉強度較低、抵抗力很弱。1．塑性收縮裂縫。由于新澆筑的混凝土骨料下沉，引起泌水，一般發(fā)生在新拌混凝土3～12h以內，在終凝前比較明顯。因此，混凝土塑性收縮裂縫是混凝土在塑性狀態(tài)時表面失水過快造成的。2．干燥收縮裂縫。新拌混凝土處于干燥環(huán)境，在凝結過程中內部水分蒸發(fā)，是引起混凝土體積變化的主要因素。混凝土在凝結硬化強度增長階段，除水泥水化所需的內部水分外，多余的游離水會由表及里逐漸蒸發(fā)，導致混凝土干燥收縮。另外，在混凝土毛細管內游離水分蒸發(fā)，毛細管內負壓增大，也使混凝土產生干燥收縮。在約束條件下，當收縮變形導致的收縮應力大于混凝土的抗拉應力時，混凝土就會產生由表面向結構縱深發(fā)展的干燥收縮裂縫。在混凝土達到終凝時間后，混凝土外部不能及時補充水分養(yǎng)護，環(huán)境的相對濕度越低，混凝土的干燥收縮程度也就越大。影響混凝土干燥收縮裂縫的主要原因是水泥用量、水泥品種、水灰比、骨料的種類和粒徑、砂率等。成型后的混凝土早期養(yǎng)護的溫度和濕度至關重要。一般條件下，混凝土的極限干縮值為(50～90)×l0-5)左右，即收縮系數(shù)0.5～0.9mm/m。3．化學收縮裂縫。由于水泥水化生成物的體積比反應前物質總體積小，而引起混凝土的收縮，稱為化學收縮又稱為自身收縮?；瘜W收縮導致出現(xiàn)裂縫，主要影響因素是混凝土中的用水量和水泥用量，用水量和水泥用量越大，混凝土的收縮就越大。目前，天津市由傳統(tǒng)的現(xiàn)場自攪拌轉化為商品混凝土集中攪拌，大流動性泵送混凝土水泥漿量增加，骨料粒徑減小，水泥漿量是決定自收縮變形大小的主要因素。高強度混凝土增加水泥用量和提高水泥細度，當磨細礦渣粉和粉煤灰超量加入，導致毛細孔隙的平均直徑變小，使混凝土內部最大拉力增加，混凝土自身收縮加大，當自身收縮應力超過該結構混凝土極限抗拉強度時，就會在混凝土中產生收縮裂縫。4．地基不均勻沉降及骨料沉降裂縫。(1)因地基沉降或支座沉降不均勻造成的墻體裂縫。(2)基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結構中產生附加應力，導致結構開裂。(3)建筑物下采用同一種基礎，如基底標高差異太大，也會引起地基不均勻沉降。(4)建筑物地基建在砂礫層、回填土層上，如基底處理不規(guī)范也會發(fā)生不均勻沉降。(5)冬施季節(jié)地基凍脹，建筑物施工階段或建成后原有地基發(fā)生變化也會引起建筑物不均勻沉降；以上種種情況均會導致混凝土結構出現(xiàn)裂縫，一般早期不易發(fā)現(xiàn)，但如果發(fā)生則后果嚴重。目前在本市的框架剪力墻結構檢測過程中，發(fā)現(xiàn)地下室剪力墻及主體結構標準層中剪力墻出現(xiàn)不同程度的水平及豎向裂縫。裂縫產生的原因是由于地下室屬連續(xù)超靜定結構，墻體受到下部基礎底板和上部樓板或梁的約束，當墻體混凝土收縮變形產生內應力大于混凝土早期抗拉強度時，則墻體混凝土就會出現(xiàn)開裂。同時，由于泵送混凝土配合比中水泥漿體、磨細礦渣粉、粉煤灰等膠結材與粗細骨料顆粒組份的比重不同，會發(fā)生石子的沉降，膠結體上浮，導致材料的不均勻沉降與表面議水現(xiàn)象的發(fā)生。在施工過程中澆筑墻體高度不符合要求時，一次性投料過大，在振搗過程中骨料下沉，在初凝前混凝土處于塑性狀態(tài)骨料會繼續(xù)下沉，漿體上浮，當下沉的粗骨料受到水平綁扎的鋼筋阻攔時，就會與周圍的混凝土形成沉降差，因此，墻體就會造成塑性沉降裂縫。5．溫差裂縫。在水泥水化過程中必然導致水化升溫，尤其在大體積混凝土中晝夜溫差引起的溫度應力作用使混凝土出現(xiàn)開裂。升溫階段一般在2～5天達到峰值，聚集在內部的水泥水化熱不易散發(fā)，混凝土內部溫度將顯著升高，而其表面則散熱較快，形成了較大的溫度差，當溫差超過25℃時，就會產生溫度應力與應力變形，混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力，當混凝土內部應力超過表面混凝土抗拉強度極限時，則會在混凝土表面產生裂縫。混凝土的溫度變形系數(shù)為a=10×10-6/℃，即每升降1℃，每m脹縮0.01mm。6．混凝土級配不合理，所用原材料質量不符合要求造成的裂縫。混凝土粗細骨料級配不合理，造成粗細骨料之間孔隙率大，混凝土中游離水隱藏量多，水分蒸發(fā)后形成一定的孔隙與貫通的毛細孔道，會導致混凝土強度下降出現(xiàn)裂縫。當原材料中砂、石含泥量、泥塊含量偏高時，經原材料攪拌個別部位會在骨料之間形成一種泥漿膜，它會降低水泥石與骨科的粘結強度，使抗壓強度、抗剪強度降低，導致混凝土早期裂縫，并會發(fā)展為貫通性裂縫。當砂子細度模數(shù)偏低，石子粒徑偏小，就會增加水泥用量和用水量；水泥用量越多，用水量越大，混凝土干縮也就越大，出現(xiàn)裂縫的概率也就越大。另一個原因是機制人工砂中石粉含量過高會引起混凝土早期膨脹增大，使混凝土產生裂縫。7．施工過程不當造成的裂縫。當混凝土結構未合理選擇澆筑方案，剪力墻一次性投料過高會導致粗骨料下沉，漿體上浮產生混凝土離析，造成塑性沉降裂縫。振搗過程中做不到快插慢拔，氣泡不能充分排出，振搗棒有拖帶現(xiàn)象，均會造成裂縫出現(xiàn)。當混凝土澆筑時，不是從同一方向澆筑，而是相向澆筑時，混凝土終凝后中間鋼筋受到兩個方向的拉應力，會對中部的混凝土產生約束，導致混凝土受拉產生裂縫。春冬季風大，氣候干燥，混凝土結構澆筑后，當溫度低在不便于澆水養(yǎng)護條件下，又不及時用塑料薄膜覆蓋纏繞，導致混凝土結構失水過快，直接影響混凝土的抗裂能力，出現(xiàn)不同程度的塑性收縮裂縫，并對混凝土強度增長相應造成影響。夏季混凝土結構澆筑后，因氣溫過高，在混凝土初凝后如不注重覆蓋，不及時澆水養(yǎng)護，養(yǎng)護周期不能滿足規(guī)定齡期要求，就會造成混凝土失水過快或達不到水化要求，造成混凝土強度增長不利和收縮應力加大，會過早地出現(xiàn)裂縫。混凝土出現(xiàn)裂縫是不可避免的，混凝土收縮是混凝土材料本身固有的一種物理現(xiàn)象，其微觀裂縫是由本身物理力學性質決定的，但可以通過合理調整混凝土配合比設計，提高混凝土生產質量。設計過程中根據工程結構條件采取“抗放結合”的綜合措施，超長結構可采取后澆帶或膨脹加強帶方法施工，盡量減少側壁長度。在相同的配筋率下，選擇細筋密布配筋，重視水平分布筋的配筋率。加強混凝土施工質量來控制高強混凝土非結構性裂縫的有害程度，滿足建筑使用功能的要求。1．攪拌站混凝土設計質量控制。商品混凝土的合理設計首先是混凝土配合比設計與材料制定，單方混凝土水泥用量應合理，水泥用量大，用水量大，水泥漿體體積大，收縮亦大。從理論上講，混凝土中摻加水泥過多，不僅使其產生大量的水化熱和較大的溫度應力，而且還會使混凝土產生較大的收縮質量問題，水泥細度愈大，干縮率愈大。從工程實踐經驗證明，在配制高強混凝土時，如果混凝土強度等級在C50～C80之間時，水泥用量宜控制在400～500kg/m3，當混凝土強度等級大于C80，水泥用量宜控制在500～550kg。當每立方米混凝土水泥用量超過550kg時，強度增長并不明顯，并會使混凝土加大收縮。在配制泵送混凝土時，可通過摻加硅粉、礦渣粉、粉煤灰等礦物料來提高混凝土強度?；炷了冶仁怯绊憦姸群土芽p的主要因素之一。水灰比大的混凝土其收縮亦大，也就是越容易產生裂縫。塑性沉落裂縫、干燥收縮裂縫都是由于混凝土單方用水量過大，混凝土稠度過低、塌落度過大、水分蒸發(fā)過快造成的。因此，在保持合適的工作性始終不變的條件下，只要能達到泵送的條件，水灰比應當盡可能低，嚴格控制混凝土水灰比即嚴格混凝土的用水量是減少裂縫的根本措施。另外，對于大跨度的現(xiàn)澆板、超長剪力墻結構等，可以在混凝土中加入一定比例的碳纖維、聚丙烯纖維來阻止裂縫的發(fā)生。纖維的摻入可以在混凝土中起到一種亂向支撐作用，能改善混凝土早期泌水性，阻止混凝土發(fā)生塑性沉降，有利于提高混凝土的抗拉、抗折強度，從而有效地防止混凝土發(fā)生塑性收縮和早期干縮裂縫。2．混凝上攪拌站材料質量控制。商品混凝土攪拌站應嚴格控制原材料的質量，在選用水泥方面應優(yōu)先選用低熱、低收縮量水泥。夏季優(yōu)先選用低熱礦渣硅酸鹽水泥，水泥細度應符合國家標準，細度大的水泥易產生干燥收縮裂縫。在選用骨料方面，粗細骨料的含泥量應盡可能低，應滿足國家標準要求，因為泥的膨脹性大于水泥的膨脹性，并且含泥量大的砂石與水泥粘結界面強度低，粘結力弱，影響混凝土抗拉強度，使混凝土產生裂縫。在使用機制人工砂時應盡量避免單一使用，應與河砂按最佳比例混合使用。機制人工砂石粉含量應嚴格控制，應符合GB／T14684—2001·5·2·2建筑用砂石粉含量規(guī)定要求，防止因石粉含量超標而引起混凝土早期膨脹而產生裂縫。另外，攪拌站粗、細骨料場地堆放，應保障粗、細骨料的連續(xù)級配穩(wěn)定，粗、細骨料堆放高度應有控制，不易過高，砂、石粗顆粒滾落到底部會造成上部顆粒細，下部顆粒粗。材料不穩(wěn)定會造成混凝土離析，強度偏低，也會增大混凝土出現(xiàn)裂縫的機率。因此，加強對料場的管理意義十分重大。在混凝土砂率設計方面，應優(yōu)先選用最佳砂率，一般泵送混凝土可控制在38％-43％之間，砂率過小混凝土容易產生離析，不宜泵送。砂率過大，會降低混凝土的工作性和強度，并能增大混凝土的收縮和裂縫。粗骨料應根據混凝十構件的最小斷面尺寸和泵送管內徑來確定，一般情況下粗骨料最大粒徑與輸送管徑之比不宜大于1.3，選擇合理的最大粒徑，優(yōu)先選用連續(xù)級配的粗骨料，即降低水泥用量，減少泌水、收縮和水化熱。細骨料應優(yōu)先選用級配良好的中、粗砂，細度模數(shù)在2.6～2.8之間為最佳。還可以在混凝土中摻加適量的磨細礦渣粉、粉煤灰和外加劑。磨細礦渣粉可以降低混凝土的水化熱，提高混凝土的后期強度，節(jié)約水泥，降低造價。粉煤灰可以降低混凝土拌合物的屈服剪切應力，大大提高混凝土拌合物的坍落度，改善和提高新拌混凝土和硬化混凝土的性能，改善混凝土的和易性及可泵性，降低水化熱，降低泌水率和干縮程度，減少在管道中的堵塞和分離，降低混凝土與管壁的阻力，從而提高混凝土拌合物的流動性和穩(wěn)定性。粉煤灰顆粒在泵送過程中起著“滾珠”效應。3．施工方法預防及施工質量控制。施工隊伍應盡量減少混凝土施工縫的留置，如必須留置時，應合理設置施工縫位置，避開應力集中和結構剛度比較弱的部位。在澆筑時，應采用連續(xù)流水施工，從一端向另一端澆筑，不允許從兩端相向澆筑。雙澆筑由完畢后，嚷應留足下楚道工序間淋歇時間，躁控制施工區(qū)荷載，不燭允許在現(xiàn)劫澆混凝土橫上部碼放蓋建筑材料配，避免集貓中載荷，奪不允許超既載施工。事拆模時，窗要按混凝綿土強度要圍求，合理爺安排拆模蔬時間，不匪允許提前開拆模。做超長椒混凝土結銀構，應按飾設計要求脾留置后澆抹帶，達到黎混凝土溫羊度收縮應陜力與混紙凝土強度偷的抗衡穩(wěn)確定后，再報進行后澆俊帶混凝土蹈施工，后酒澆帶混凝綿土應妹加濃12恰眉％里的繪UEA葡摩膨脹劑。擇夏季鑄對于大體偶積混凝土艷所用砂、駝石應采取窯物理降溫舅，水泥應難優(yōu)先選用扭低熱礦渣妙水泥，外后加劑宜選送用緩凝型惹減水劑。打嚴格管理捐混凝土澆否筑時間及堪入模溫度午，有球條件最好抹是夜間澆掠筑，嚴格驅控制混凝蒙土的澆筑于速度，控挖制好現(xiàn)澆寇混凝土的熔內外溫差糊，重點工略程大體積丸混凝土應喘埋設管道快循環(huán)降溫瘡，并做好教溫度觀測狐記錄。為繳使大體積劍混凝土的漫內外溫差院降低，可滿采用混凝跨土表面保驚溫方法，玩使混凝土李內外溫度肺降低。辨鋼筋戶混凝土施辛工驗收規(guī)鍵范揀GB5并0204申互要求，應硬嚴格控制倆現(xiàn)澆混凝掃土鋼筋保鐮護厚度，嫁對于梁、拉板結構，泥特別是懸坐挑結構，危在施工綁獎扎鋼筋鋪均設墊塊工綁序時，應打采取有效萬的措施來例保證鋼筋貧位置因施肚工踩踏振屯搗過程中欺的不移位孟，避免因孕鋼筋保護妙層厚度不優(yōu)符合規(guī)范解要求而使嫌混凝土結途構開裂。滴在混當凝土振搗黎過程中，炕如振搗方慰式不正確停會造成混謊凝土分層找離析，對征于板類構耀件如過振母會使粗骨套料下沉，押表面出現(xiàn)椒浮漿，會億造成混凝剃土面層開閥裂；對于鵝剪力墻結考構如投料說振搗不正損確，會使牌骨料不均的勻沉降，聰也會造成袖墻體出現(xiàn)雹收縮裂縫機。為提高杰混凝土的柏密實度，漢振搗要適超宜，不過隸振，不漏學振，以混消凝土表面襪無氣泡冒氏出為宜，浴振搗棒移條動距離慈以紋400翠mm夏宴左右為宜播，時間外以孟10沖盈秒毅/西忍次左右為堵宜，振搗療棒插入時市應快插慢齊拔?；炷ν翝仓咧S度不允許筆超桑過碗500瓦mm救賠，采用兩仁次振搗技凳術可以防壩止因塑性女沉降而引段起的混凝臥土內部分贊層，消除窄因混凝土普泌水而出矩現(xiàn)的毛細鬧孔道及石燭子下部隱宿含的氣泡肅，來提高載混凝土強耗度和減少碼混凝土裂商縫，時間份應掌握在貝澆筑混凝你土吐1崇病小時左右終即進行二嗎次振搗。小混凝土板木類結構澆規(guī)筑完畢后汁，在混凝股土初凝前鏟應用木抹原子對混凝奔土表面進由行亭2容提～聚3悠才次搓平，變即可愈合繭裂縫，也備可阻止裂歌縫出現(xiàn)，活施工過程披中要保證造模板的剛搶度，防止豪模板變形辜，支撐下亂沉，根據淘不同構件憂的要求確因定拆模日執(zhí)期，避免要過早拆模遣，也是防惠止裂縫出泳現(xiàn)的條件孔。沾養(yǎng)護鄉(xiāng)條件對混今凝土的收姐縮影響很趴大，做好至對混凝土孩的早期養(yǎng)槐護，可以諷對裂縫的認出現(xiàn)起到頭至關重要憤的作用，消對于天津鍵地區(qū)混凝剃土養(yǎng)護應呼不少導于活14陜潮晝夜。環(huán)濕境溫度越廣高，風速昆越大，收彼縮越大。攤當混凝土拖表面暴曬煤，表面與佛底面溫度禁不一樣；公或者大風蛾吹襲會造村成混凝土穗表面水分住急劇蒸發(fā)濾，兩種情油況均會形檔成上下部曠硬化不均彩勻而出現(xiàn)搜表面收縮阻裂縫。應釋在建筑物茄四周采取錘圍擋措施長，或采取圾混凝土表惕面覆四蓋保持混安凝土表面享濕潤，防也止水分蒸謙發(fā)。對不趕同的梁、嗎板、柱、隱剪力墻結努構應采姐取不同的脂覆蓋與拆陶模措施及羽噴霧澆水誓養(yǎng)護方案塘，從而防培止裂縫產類生。獨為防丹止混凝土結裂縫的發(fā)稼生，在普倆通混凝土擴中摻入膨懶脹劑可以宋配制成補推償收縮混荷凝土、填腫充混凝土抵和自應力狂混凝土。夜膨脹劑的禽主要功能徒是在水泥秀水化過程逆中使混凝酒土產生體移積膨脹，安通過膨脹拌能對限制憤力做功，校產生的限駛制膨脹抵拒消混凝土活干燥、降邊溫以及荷吐載等作用違引起的限勺制收縮，舅在配筋條昏件卜能使尖混凝土內禽部產征生灶0.2噴貢～歇0.7睡MPa剃挑的壓應力趕，它可抵殼消混凝土營收縮所產峰生的拉應就力，從而芽防止和減匪少混凝土禾因收縮產銹生的裂縫松。另外，圓膨脹性晶柜體的填充莖作用使水駕泥石中的謠大孔變小彈，總孔隙鏟率下降，魔改善了混攜凝土的孔艇結構，從朽而減少或豈消除塑性氧收縮裂縫衛(wèi)，使混凝路土中微裂志紋難以擴勿展成貫穿論裂紋，起奮到抗裂防柜滲的目的辮。拖UEA類害膨脹劑的余最佳摻量艱為水泥用守量舞的洞10懂摩～槍12傷便％。省筆籠者泳200西6塌叛年參8俗撲月份與北督京清華大妹學專家共怒同對本市家某一高層恰建筑地下?lián)乙粚印⒆o二層剪力乒墻出現(xiàn)不或同程度的式豎向裂縫麻進行了鑒座定，對下傭一步繼續(xù)備施工的部災位制定了遼補救措施居，經筆者嗓整理列出景，特向讀巷者介紹，壩僅供參考諷。罪根據蘭裂縫寬度崖、深度、媽長度、道迫數(shù)，分析貓裂縫產生媽的原因，侮按以下方嚼案進行施答工惑：支萬燥抱(1)謙柿調整混凝價土施工配踩合比，降井低坍落度悟，雨由阿180趟造～暫200預mm鍵糖調整捕為尚160牧橫～嗎180拆mm只復，保證混漠凝土和易隸性，混凝智土入模溫溜度不高猴于槽28泰隙℃悼勸。揭偵娛(2)袍飽混凝土配棕合比增加婦粉煤灰用光量，為降苗低混凝土婚水化熱，濤粉煤灰摻垮量不超過伶水泥用量肆的罩30會鉛％；磨細伶礦渣粉占滔水泥用量軌的腸10買拋～貓15狼專％帖；嗚UEA叔娘膨脹劑摻餡量為水泥宋用量芒的倉12障胖％，加強妖帶按照圖粱紙設計要黎求再提高框一個強度懼等級。基曠浮(3)總駐鋼筋直強徑計1