对泵送混凝土施工裂缝原因的分析

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hubingguixuejing
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  摘要:在我国目前的建筑企业中,大体积混凝土工程广泛采用泵送混凝土,不仅给建筑施工带来了一定的方便,同时对提高工程质量也给予了一定的保障。但在实际施工中,泵送混凝土往往不可避免的产生变形裂缝,对结构质量造成一定的隐患,对此,本文就泵送混凝土变形裂缝的成因及质量控制进行一定的论述。
  关键词:泵送混凝土施工;裂缝;原因;措施
  
   近年来,城市的土地资源紧缺,高层、超高层建筑越来越多,而高层、超高层建筑一般都是使用泵送混凝土进行施工,浇筑泵送混凝土在各种建筑施工中得到广泛应用,不但提高了工效,节约了施工成本,同时还解决了施工现场复杂、高空施工输送混凝土的问题。泵送混凝土为满足泵送要求,使用的石子粒径一般较小,沙率偏高,坍落度过大,用水量和水泥用量较多。有资料显示,泵送混凝土凝结异常时有发生,裂缝普遍存在,在一定程度上影响结构的抗渗性和耐久性,应引起足够的重视。
   1 变形裂缝产生的原因和特征
   1.1产生的原因和特征 水泥水化过程中产生大量的热量,混凝土内部和表面的散热条件不同,所以混凝土中心温度低,形成温度梯度,造成温度变形和温度应力。温度应力和温差成正比,温度越大,温度应力也越大,当这种温度应力超过混凝土的内外约束应力(包括混凝土抗拉强度)时,就会产生裂缝。这种裂缝的特点是裂缝出现在混凝土浇筑后的3~5天,初期出现的裂缝很细,随着时间的发展而继续扩大,甚至达到贯穿的情况。
   1.2泵送混凝土施工工艺改进 ①控制混凝土出机温度和浇注温度。为了降低混凝土出机温度和浇筑温度,混凝土的总温升,减少大体积工程结构的内外温差,控制混凝土的出机温度和浇筑温度也是一个重要措施。为了降低混凝土的出机温度和浇筑温度。最有效的方法是降低原料温度,混凝土中石子比热较小,但每立方米混凝土中石子所占重量最大,所以最有效的办法是降低石子温度。②改进工艺。a.搅拌工艺。采用二次投料的净浆裹石工艺,可以有效地防止水分聚集在水泥砂浆和石子的界面上,使硬化后界面过渡层结构致密、粘结力增大,从而提高混凝土强度10%或节约水泥5%,并进一步减少水化热和裂缝。b.振动工艺。对已浇筑的混凝土,在终凝前进行二次振动,可排除混凝土因泌水,在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分,提高粘结力和抗拉强度,并减少内部裂缝与气孔,提高抗裂性。c.养护工艺。为了严格控制大体积混凝土的内外温差,确保混凝土质量,减少裂缝,养护是一个十分重要的工序,必须切实做好。混凝土养护主要是保持适当的温度和湿度条件。保温能减少混凝土表面的热扩散,降低混凝土表层的湿差,防止表面裂缝。由于散热时间延长,混凝土强度和松弛作用得到充分发挥,使混凝土总湿差产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度,防止了贯穿裂缝的产生。浇筑时间不长的混凝土,仍然处于凝结、硬化过程,水泥水化速度较快,适宜的潮湿条件可防止混凝土表面脱水而产生收缩裂缝。
   2 沉陷(塑性)收缩裂缝
   2.1 成因分析 在泵送混凝土现浇的各种钢筋混凝土结构中,特别是板、墙等表面系数大的结构之中,经常出现一种早期裂缝。这种裂缝为断续的水平裂缝,裂缝中部较宽、两端较窄、呈梭状。裂缝经常发生在板结构的钢筋部位、板助交接处、梁板交接处、梁柱交接处、结构变截面的地方。
   这种裂缝产生的原因主要是混动性过大和流动性不足以及不均匀,在凝结硬化前没有沉实或者沉实不够,当混凝土沉陷时受到钢筋、模板抑制以及模板移动、基础沉陷所致。裂缝在混凝土浇注1~3小时出现,裂缝深度通常率达到钢筋上表面。
   2.2 影响因素和防止措施 ①要严格控制混凝土单位用水量在170kg/m3以下,水灰比在0.6以下,在满足泵送和浇筑要求时,宜尽可能减少坍落度;②掺加适量、质量良好的泵送剂和掺合料,可改善工作性和减少沉陷;③混凝土搅拌时间要适当,时间过短、过长都会造成拌合物均匀性变坏而增大沉陷;④混凝土浇筑时,下料不宜太快,防止堆积或振捣不充分;⑤混凝土应振捣密实,时间以10~15秒/次为宜,在柱、梁、墙和板的变截面处宜分层浇筑、振捣。在混凝土浇筑1~1.5小时后,混凝土尚未凝结之前,对混凝土进行两次振捣,表面要压实抹光;⑥在炎热的夏季和大风天气,为防止水分激烈蒸发,形成内外硬化不均和异常收缩引起裂缝,应采取措施缓凝和复盖。
   3 干缩裂缝
   3.1 产生的原因和特征 干燥收缩的主要原因是水分在硬化后较长时间产生的水分蒸发引起的。混凝土的干燥收缩由于集料的干燥收缩很小,因此主要是由于水泥石干燥收缩造成的。水泥石干燥理论有毛细管张力学说、表面吸附学说和夹层水学说等,不论哪种学说,都是水分蒸发引起的。混凝土的水分蒸、干燥过程是由外向内、由表及里,逐渐发展的。由于混凝土蒸发干燥非常缓慢,产生干燥收缩裂缝多数在一个月以上,有时甚至一年半载,而且裂缝发生在表层很浇的位置,裂缝细微,有时呈平行线状或网状,常常不被人们注视。但是应当特点注意,由于碳化和钢筋锈蚀的作用,干缩裂缝不仅严重损害薄壁结构的抗渗性和耐久性,也会使大体积混凝土的表面裂缝发展。
   3.2 影响因素和防止措施 ①水泥品种。一般来说,水泥的需水量越大,混凝土的干燥收缩越大,不同水泥混凝土的干燥收缩按其大小顺序排列为:矿渣硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中低热水泥和粉煤灰水泥。所以,从减少收缩的角度出发,宜采用中低熱水泥和粉煤灰水泥。②用水量。混凝土的干燥收缩受用水量的影响最大,在同一水泥用量条件下,混凝土的干燥收缩和用水量成正比、为直线关系,当水泥用量较高的条件下,混凝土的干燥收缩随着用水量的增加而急剧增大。综合水泥用量和用水量来说,水灰比越大,干燥收缩越大。③砂率。混凝土的干燥收缩随着砂率的增大而增大,但增加的数值不大。泵送混凝土宜加大砂率,但不是笼统的和无限的,也应在最佳砂率范围内,可以通过理论计算和工程实践确定。④掺合料。矿渣、硅藻土、煤矸石、火山灰、赤页炭等粉状掺合料,掺加到混凝土中,一般都会增大混凝土的干燥收缩值。但是质量良好、含有大量球形颗粒的一级粉煤灰,由于内比表面积小、需水量少,故能降低混凝土干燥收缩值。⑤养护时间和方法。混凝土浇筑面受到风吹日晒,表面干燥过快,产生较大的收缩,受到内部混凝土的约束,在表面产生拉应力而开裂。如果混凝土终凝之前进行早期保温、保温养护,对减少干燥收缩有一定作用。
   综上所述,泵送混凝土在建筑施工中由于流动性大、水灰比大,用水量大,混凝土收缩变形较大,容易产生楼板裂缝,这成为建筑工程施工的一个普遍问题。在施工中应根据工程特点加以认真分析研究,采用合理的技术措施加以控制,减少混凝土的收缩变形,提高易发生裂缝位置混凝土抗拉性能,减少裂缝的产生,保证工程质量,向用户提供合格的产品。
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