泵送混凝土施工的裂缝处理与质量控制

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  摘 要:用泵输送混凝土拌合物,可一次连续完成水平运输和垂直运输,并可连续浇筑,因而具有效率高、劳动力省的优点。但与普通混凝土相比,由于其大流动性、大砂率及较高的水泥用量,也出现了混凝土表面易产生袭缝、混凝土收缩值较大等同题,影响了混凝土的耐久性。文章分析了泵送混凝土常见质量问题因素分析,混凝土早期塑性裂缝产生的原因,并提出具体可行的防治措施。
  关键词:泵送混凝土;裂缝;原因;质量控制
  泵送混凝土是利用混凝土泵的压力将混凝土通过管道直接输送到浇筑地点,可以一次完成水平和垂直运输,配以布料杆可以进行连续浇筑。泵送混凝土具有输送能力大,速度快,机械化程度高,节省人力,减轻了工人的劳动强度,泵送混凝土可采用商品化混凝土,改变了传统的现场分散搅拌的小生产方式,解决了施工现场狭窄的困难。
  一、裂缝产生原因分析
  混凝土裂缝产生的原因很多,有变形引起的裂缝:如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝;有外载作用引起的裂缝;有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。在实际工程中要区别对待,根据具体情况提出解决裂缝的措施。
  二、裂缝预防及处理方法
  商品混凝土和泵送混凝土都很容易出现早期塑性裂缝的现象。混凝土塑性裂缝产生的原因比较复杂,常见裂缝可采取以下措施进行预防和处理。
  1.干缩裂缝及预防
  干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。水泥砂浆中水分的蒸发会产生干缩,且这种收缩是不可逆的。干缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝,宽度多在0.05~0.2mm之间,大体积混凝土中平面部位多见,较薄的梁板中多沿其短向分布。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。
  主要预防措施:一是选用收缩量较小的水泥,一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥,降低水泥的用量。二是混凝土的干缩受水灰比的影响较大,水灰比越大干缩越大,因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比,同时掺加合适的减水剂。三是严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比,混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。四是加强混凝土的早期养护,并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间,并涂刷养护剂养护。五是在混凝土结构中设置合适的收缩缝。
  2.塑性收缩裂缝及预防
  塑性收缩是指混凝土在凝结之前,表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现,裂缝多呈中间宽两端细且长短不一、互不连贯状态。其产生的主要原因为:混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小,或者混凝土刚刚终凝而强度很小时,受高温或较大风力的影响,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩,因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。
  主要预防措施:一是选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。二是严格控制水灰比,掺入高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性,减少水泥及水的用量。三是浇筑混凝土之前,将基层和模板浇水均匀湿透。四是及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等,保持混凝土终凝前表面湿润,或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。五是在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施,及时养护
  3.沉陷裂缝及预防
  沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软,或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致;或者因为模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等所致,特别是在冬季,模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降,致使混凝土结构产生裂缝。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝,其走向与沉陷情况有关,一般沿与地面垂直或呈30°~45°角方向发展,较大的沉陷裂缝,往往有一定的错位,裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后,沉陷裂缝也基本趋于稳定。
  主要预防措施:一是对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。二是保证模板有足够的强度和刚度,且支撑牢固,并使地基受力均匀。三是防止混凝土浇筑过程中地基被水浸泡。四是模板拆除的时间不能太早,且要注意拆模的先后次序。五是在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施
  4.温度裂缝及预防
  温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。温度裂缝的走向通常无一定规律,大面积结构裂缝常纵横交错;梁板类长度尺寸较大的结构,裂缝多平行于短边;深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行,裂缝沿着长边分段出现,中间较密。裂缝宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细,而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。
  主要预防措施:一是尽量选用低热或中热水泥,如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。二是减少水泥用量将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。三是降低水灰比,一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。四是改善骨料级配,掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量降低水化热。五是改善混凝土的搅拌加工工艺,在传统的“三冷技术”的基础上采用“二次风冷”新工艺,降低混凝土的浇筑温度。六是在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂,改善混凝土拌合物的流动性、保水性,降低水化热,推迟热峰的出现时间。七是加强混凝土温度的监控,及时采取冷却、保护措施。八是加强混凝土养护,混凝土浇筑后,及时用湿润的草帘、麻片等覆盖,并注意洒水养护,适当延长养护时间,保证混凝土表面缓慢冷却。   5.化学反应引起的裂缝及预防
  混凝土拌和后会产生一些碱性离子,这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大,造成混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂缝一般出现在混凝土结构使用期间,一旦出现很难补救,因此应在施工中采取有效措施进行预防。主要的预防措施:一是选用碱活性小的砂石骨料。二是选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂。三是选用合适的掺和料抑制碱骨料反应。
  三、泵送混凝土质量控制
  针对目前较普遍使用的HBT30,HBT60,HBTS0及HBT100等输送泵对混疑土的流动性要求较高的特点。为确保泵送混凝土的可泵性,需从以下几方面进行控制:
  1、原材料控制
  (1)水泥应具有良好的保水性,使混凝土在泵送过程中不易泌水。普通硅酸盐水泥、火山灰水泥的保水性较好,泵送过程中不易离析。用粉煤灰水泥,混凝土的流动性较好,但早期泌水性较大。矿渣水泥由于其保水性差,泌水性大,一般不适合用于泵送混凝土。如果一定要使用,则应采取相应的措施,在一定范围内降低坍落度,掺入适量粉煤灰,适当提高砂率,以提高其保水性。
  (2)细骨料宜采用中砂,通过0.315 mm筛孔的不应小于15% ,相对而言,河砂可泵性最好。尽量避免使用机制砂,如受条件限制必须使用时,需增加水泥用量或加入外加剂,以提高混凝土的可泵性。
  (3)泵送混凝土宜掺入适量粉煤灰,以改善混凝土的可泵性。实践证明,在泵送混凝土加入外加剂(如减水剂、加气剂等)或掺入适量粉煤灰,将使混凝土的流动性显著增加,对混凝土的泵送十分有利(减水剂的有效时间约为0.5 h)。另外,可改善混凝土可泵性的外加剂还有超塑化剂、缓凝剂及泵送剂等。
  2、 配合比控制
  (1)合适的混凝土配合比,是使泵送作业顺利、经济进行的决定因素。为保证其准确性,一般采用自动计量仪来控制(一般强制式搅拌机均配有自动计量仪)。
  (2)泵送混凝土配合比必须满足混凝土设计强度以及耐久性和可泵性要求。
  (3)配合比还应根据混凝土的原材料、混凝土泵送距离、混凝土泵压力与混凝土输送管径、混凝土输送距离、气温等具体施工条件综合考虑,必要时,应通过试泵来确定混凝土的配合比。
  (4)混凝土的可泵性,可用压力泌水试验结合施工经验进行控制,一般10 s的相对压力泌水率s 不宜超过1O% 。
  (5)泵送混凝土拌合的坍落度,要根据施工条件,如搅拌、运输 振捣方式,也要根据结构物的类型,如截面尺寸、配筋疏密等,选择最佳值。泵送混凝土的坍落度范围为8 cm 23 cm,但实际应用中一般控制在10 cm 20 cm范围内(低压泵要求在15cm一23 cm之间),这个范围可泵性最好,且吸入效果也最佳。对于长距离、大高度的泵送,一般控制在15 cm 20 cm为宜。
  3、泵送混凝土的搅拌与喂料
  (1)泵送混凝土宜采用预拌混凝土。若现场条件允许,也可采用现场设搅拌站生产混凝土。混凝土的供应应根据施工进度需要,预先计划泵送混凝土的需求量,加强协调调度,确保连续均匀供料。
  (2)混凝土生产投料过程中。粉煤灰应与水泥同步,外加剂的添加应符合配合比要求,且滞后于水和水泥。
  (3)泵送混凝土搅拌的最短时间不应小于9O s(对强制式搅拌机而言)。当泵送混凝土运距大干500 m时,宜采用搅拌运输车运送。混凝土搅拌运输车装料前,必须将拌简内积水倒净。运输途中,当坍落度损失过大,可在符合混凝土设计配合比要求的条件下适量加水,除此之外,严禁往已拌好的混凝土中加水。
  (4)混凝土搅拌运输车往混凝土输送泵喂料时,应符合下列要求:一是喂抖前,中高速旋转拌简,使混凝土搅拌均匀。二是喂料时,反转卸料应配合泵送均匀进行,且应保证集料斗内混凝土不中断。三是中断喂料时,应使拌料筒低转速搅拌混凝土。四是输送泵进料斗上应安置筛网并设专人监视喂料,以防粒径大的骨料或异物入泵造成堵塞。五是严禁将质量不符合泵送要求的混凝土入泵。六是混凝土搅拌运输车喂料完毕后,应及时清洗拌简并排尽积水。
  4、泵送混凝土的泵送与浇筑
  (1)混凝土泵启动后,应先泵送适量水以湿润混凝土泵的料斗,活塞及输送管道的内壁等直接与混凝土接触的部位。
  (2)经泵送水检查确保正常后。采用下列方法之一润滑混凝±泵和输送管内壁:一是泵送水泥浆;二是泵送1:2水泥砂浆;三是泵送与混凝土内除粗骨料外的其他成分相同配合比的水泥砂浆。 (下转79页)
  (上接64页)(3)润滑用的水泥浆或水泥砂浆应分散布料,不得集中浇注在同一处。若输送混凝土中途需接长输送管道,也须将接长的输送管用水和水泥砂浆润滑内壁,以免混凝土脱水造成堵管。
  (4)混凝土泵送应连续进行,如必须中断时,其中断时间不得超过混凝土从搅拌至浇注完毕所允许的延续时间,停泵期问应不间断正反泵(一般中断时间不宜超过1 h,超过2 h后,必须将管内混凝土清除)。混凝土的浇筑顺序,应符合下列要求:一是用输送管送混凝土时,应由远而近浇筑。二是同一区域的混凝土,应按先竖向结构后水平结构的顺序,分层连续浇筑。三是当不允许留施工缝时,区域之间、上下层之间的混凝土浇筑间歇时间,不得超过混凝土的初凝时间。
  (5)振捣泵送混凝土时,振动棒离模板间距控制在10 cm20 cm间。移动间距宜为40 cm左右,振动时间宜为15 s 30 s,且隔20 min~30 min后,进行第二次复振(在施工过程中,应根据混凝土的坍落度作相应调整,但应避免漏振和过振现象)。
  四、结束语
  泵送混凝土施工是在搅拌设备不在现场的情况下,可输送混凝土到大面积施工的任何一点,这在一般情况下是不易做到的。采用泵送混凝土施工方式,可以加快建筑工程的施工进度,也推进了施工质量的提高,为加快建筑工程施工速度和提高施工质量起着重要作用。
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