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【摘 要】 根据泵送砼的特点，阐述泵送砼产生裂缝的类型及其成因最后提出泵送砼裂缝的防范策略。
【关键词】 泵送砼；裂缝；原因分析；防范策略
泵送砼是施工技术进步发展而来的一项施工技术，它可一次连续完成水平运输和垂直运输，并可连续浇筑，具有工艺简单、施工速度快、适用范围广、占用场地小、操作便捷、大大降低劳动强度等优点，在高层建筑、桥梁、地铁等工程中被广泛应用。但由于泵送混凝土本身的工艺特点及施工工艺等原因，泵送砼施工的工程往往会出现一些裂缝，其在很大程度上影响结构的抗渗和耐久性能。
1 泵送砼的特点
1.1水泥用量多：为保证砼具有良好的可泵性，强度等级为C20～C60的砼中水泥用量一般为350～550kg/m3；最小水泥用量宜为300kg/m3；
1.2砂率高、用砂量多：为保证砼的流动性、粘聚性和保水性及便于运输、泵送和浇筑，泵送砼的砂率要比普通砼流动性大，约为38%～45%；通过0.315筛孔的砂不应小于15%；
1.3粗骨料粒径较小：为满足泵送要求粗骨料粒径往往较小，碎石不宜大于1：3，卵石不宜大于1：2.5，泵送砼的石子粒径不得大于泵送管道直径的1/4；
1.4添加剂：为改善砼性能，节约水泥和降低成本，施工时常掺加粉煤灰、矿渣等；水灰比宜为0.4～0.6；砼的坍落宜为80～180mm；
1.5泵送剂：多为高效减水剂、复合缓凝剂、引气剂等，对砼拌和物流动性和硬化性能有影响，因而对裂缝也有影响；
2 泵送砼产生裂缝的类型及其成因
2.1环境因素引起的温度裂缝
水泥水化过程中产生大量的热量，每立方米砼将放出17500～27500kJ的热量，砼内部温度升高30℃左右，—般在1～3d即释放50%以上热能。大体积砼，其形成的温度应力与其结构尺寸有关。在一定尺寸范围内，砼结构尺寸越大，温度应力也越大，因而引起裂缝的危险性也越大。
2.2砼塑性（沉陷）收缩裂缝
在板、墙等表面系数大的结构中使用泵送砼现浇施工，会经常出现一种早期裂缝。当砼沉陷时受到钢筋、模板抑制以及模板移动、基础沉陷所引起的裂缝。
2.3砼的干缩裂缝
干燥收缩的主要原因是砼在硬化后较长时间产生内水分蒸发引起的。砼的干燥收缩主要是由于水泥石干燥收缩造成的，砼的水分蒸发、干燥过程是由表及里逐渐发展的。砼的干缩裂缝发生在表层很浅的位置，裂缝细微，有时呈平行线状或网状，常常不被人们注意。干缩裂缝不仅严重损害薄壁结构的抗渗性和耐久性，也会使大体积砼的表面裂缝发展成为更严重的裂缝，影响结构的耐久性和承载能力。
3 泵送砼裂缝的防范策略
3.1砼内部的温度与砼厚度及水泥品种、用量有关。在添加泵送剂或粉煤灰时，也可选用矿渣硅酸盐水泥。另外，在施工时，可充分利用砼后期强度，或是改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量，降低水化热。
3.2砼的干燥收缩受用水量的影响最大。因此，应严格控制泵送砼的用水量，即在砼配合比设计中，应尽可能将单方砼用水量控制在170kg/m3以下。
3.3选用合理的粗细骨料
3.3.1粗骨料：根据结构最小断面尺寸和泵送管道内径，选择合理的最大粒径，尽可能选用较大的粒径。实验表明：粗骨料5～40mm粒径可比碎石或卵石砼可减少用水量6～8kg/m3，降低水泥用量15kg/m3，因而可减少泌水、收缩和水化热；
3.3.2细骨料：以级配良好的中砂为宜，采用细度模数2.8的中砂比采用细度模数2.3的中砂，可减少用水量20～25kg/m3，可降低水泥用量28～35kg/m3，因而降低了水泥水化热、砼温升和收缩。所以选用合理砂率是必要的。如果砂率过大，就会影响砼的工作性和强度，而且能增大砼的收缩和裂缝。
3.4掺加掺合料
3.4.1大量试验研究和工程实践表明，砼中掺入一定数量优质的粉煤灰后，不但能代替部分水泥，而且由于粉煤灰颗粒呈球状具有滚珠效应，起到润滑作用，可改善砼拌和物的流动性、粘聚性和保水性，从而改善了可泵性。砼在1～28天龄期内，添加粉煤灰的百分数大致就是温度和水化热降低的百分数，即掺加20%粉煤灰的水泥砼，其温升和水化热约为未掺粉煤灰的水泥砼的80%，可见添加粉煤灰对降低砼的水化热和温升的效果是非常显着的。
3.4.2在砼中添加具有减水、增塑、缓凝、引气的外加剂，可以改善砼拌和物的流动性、粘聚性和保水性。同时，掺加外加剂，可使砼密实性好，可有效地提高砼的抗碳化性，可改善水泥浆的稠度，可提高水泥浆与骨料的粘结力，并可有效地提高的砼抗拉强度，提高其耐久性。但在选用外加剂时，必须选用干燥收缩小的减水剂或泵送剂。
3.5改善搅拌工艺
采用二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺，可以有效地防止水份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，从而提高砼强度10%或节约水泥5%，并进一步减少水化热和裂缝。另外，砼搅拌时间要适当，搅拌时间过短、过长，都会造成拌和物均匀性变坏而增大沉陷。
3.6严格控制和改善浇筑工艺
3.6.1合理安排施工工艺，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束。砼浇筑前，应根据结构物结构尺寸、浇注面积的大小及约束情况等合理进行砼浇筑的工作面划分，保证分层分块满足设计及规范要求；大体积砼分层分块不宜过厚过大，以避免产生温度裂缝；
3.6.2振捣时间以10～15s/次为宜。对已浇筑的砼，在砼浇筑1～1.5h后，在终凝前进行二次振捣，表面压实，可排除砼因泌水，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。
3.6.3为了控制砼的总温升，减少大体积工程构件的内外温差，控制砼的出机温度和浇筑温度是一个重要措施。根据《水工混凝土施工规范》中的规定：高温季节施工时，砼最高浇筑温度应≤28℃。或在砂石堆场搭设简易遮阳棚并采用地弄供料，必要时可向料堆喷水，在搅拌砼时加冰块拌和，对降低砼入仓温度十分重要。
3.6.4砼浇筑时，下料不宜太快，防止堆积或振捣不充分。
3.7规定合理的拆模时间，及时进行表面保温
在泵送砼的施工中，為了提高模板的周转率，往往要求新浇筑的砼尽早拆模。当砼温度高于外界气温时应适当考虑推迟拆模时间，以免引起砼表面的早期裂缝。同时，在拆模时，为避免表面温度骤降而引起温度梯度，可在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料，如泡沫海绵等，从而防止砼表面产生过大的拉应力，防止裂缝的产生。
3.8注重浇筑完毕后养护
砼养护主要是保温和保湿，以减少砼表面的热扩散，降低砼表层的温差，减少砼的干燥收缩，防止表面裂缝。必要时可以埋管在砼内通水冷却降温，效果十分明显。在寒冷季节，砼表面应设置保温措施，以防止寒潮袭击。
4 泵送商品混凝土，因水泥用量多，单位用水量大，对砂率的要求又较高又添加化学外加剂，致使砼干燥收缩，产生裂缝的潜在危险较大，应引起足够重视。在施工时，应选用适宜的水泥品种、减小水泥用量、选用合理的粗细骨料、掺加掺合剂、改善搅拌工艺、严格控制和改善浇筑工艺、规定合理的拆模时间及注重浇筑完毕后养护等，以提高混凝土的密实性和抗拉强度，防止裂缝的产生。
【关键词】 泵送砼；裂缝；原因分析；防范策略
泵送砼是施工技术进步发展而来的一项施工技术，它可一次连续完成水平运输和垂直运输，并可连续浇筑，具有工艺简单、施工速度快、适用范围广、占用场地小、操作便捷、大大降低劳动强度等优点，在高层建筑、桥梁、地铁等工程中被广泛应用。但由于泵送混凝土本身的工艺特点及施工工艺等原因，泵送砼施工的工程往往会出现一些裂缝，其在很大程度上影响结构的抗渗和耐久性能。
1 泵送砼的特点
1.1水泥用量多：为保证砼具有良好的可泵性，强度等级为C20～C60的砼中水泥用量一般为350～550kg/m3；最小水泥用量宜为300kg/m3；
1.2砂率高、用砂量多：为保证砼的流动性、粘聚性和保水性及便于运输、泵送和浇筑，泵送砼的砂率要比普通砼流动性大，约为38%～45%；通过0.315筛孔的砂不应小于15%；
1.3粗骨料粒径较小：为满足泵送要求粗骨料粒径往往较小，碎石不宜大于1：3，卵石不宜大于1：2.5，泵送砼的石子粒径不得大于泵送管道直径的1/4；
1.4添加剂：为改善砼性能，节约水泥和降低成本，施工时常掺加粉煤灰、矿渣等；水灰比宜为0.4～0.6；砼的坍落宜为80～180mm；
1.5泵送剂：多为高效减水剂、复合缓凝剂、引气剂等，对砼拌和物流动性和硬化性能有影响，因而对裂缝也有影响；
2 泵送砼产生裂缝的类型及其成因
2.1环境因素引起的温度裂缝
水泥水化过程中产生大量的热量，每立方米砼将放出17500～27500kJ的热量，砼内部温度升高30℃左右，—般在1～3d即释放50%以上热能。大体积砼，其形成的温度应力与其结构尺寸有关。在一定尺寸范围内，砼结构尺寸越大，温度应力也越大，因而引起裂缝的危险性也越大。
2.2砼塑性（沉陷）收缩裂缝
在板、墙等表面系数大的结构中使用泵送砼现浇施工，会经常出现一种早期裂缝。当砼沉陷时受到钢筋、模板抑制以及模板移动、基础沉陷所引起的裂缝。
2.3砼的干缩裂缝
干燥收缩的主要原因是砼在硬化后较长时间产生内水分蒸发引起的。砼的干燥收缩主要是由于水泥石干燥收缩造成的，砼的水分蒸发、干燥过程是由表及里逐渐发展的。砼的干缩裂缝发生在表层很浅的位置，裂缝细微，有时呈平行线状或网状，常常不被人们注意。干缩裂缝不仅严重损害薄壁结构的抗渗性和耐久性，也会使大体积砼的表面裂缝发展成为更严重的裂缝，影响结构的耐久性和承载能力。
3 泵送砼裂缝的防范策略
3.1砼内部的温度与砼厚度及水泥品种、用量有关。在添加泵送剂或粉煤灰时，也可选用矿渣硅酸盐水泥。另外，在施工时，可充分利用砼后期强度，或是改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量，降低水化热。
3.2砼的干燥收缩受用水量的影响最大。因此，应严格控制泵送砼的用水量，即在砼配合比设计中，应尽可能将单方砼用水量控制在170kg/m3以下。
3.3选用合理的粗细骨料
3.3.1粗骨料：根据结构最小断面尺寸和泵送管道内径，选择合理的最大粒径，尽可能选用较大的粒径。实验表明：粗骨料5～40mm粒径可比碎石或卵石砼可减少用水量6～8kg/m3，降低水泥用量15kg/m3，因而可减少泌水、收缩和水化热；
3.3.2细骨料：以级配良好的中砂为宜，采用细度模数2.8的中砂比采用细度模数2.3的中砂，可减少用水量20～25kg/m3，可降低水泥用量28～35kg/m3，因而降低了水泥水化热、砼温升和收缩。所以选用合理砂率是必要的。如果砂率过大，就会影响砼的工作性和强度，而且能增大砼的收缩和裂缝。
3.4掺加掺合料
3.4.1大量试验研究和工程实践表明，砼中掺入一定数量优质的粉煤灰后，不但能代替部分水泥，而且由于粉煤灰颗粒呈球状具有滚珠效应，起到润滑作用，可改善砼拌和物的流动性、粘聚性和保水性，从而改善了可泵性。砼在1～28天龄期内，添加粉煤灰的百分数大致就是温度和水化热降低的百分数，即掺加20%粉煤灰的水泥砼，其温升和水化热约为未掺粉煤灰的水泥砼的80%，可见添加粉煤灰对降低砼的水化热和温升的效果是非常显着的。
3.4.2在砼中添加具有减水、增塑、缓凝、引气的外加剂，可以改善砼拌和物的流动性、粘聚性和保水性。同时，掺加外加剂，可使砼密实性好，可有效地提高砼的抗碳化性，可改善水泥浆的稠度，可提高水泥浆与骨料的粘结力，并可有效地提高的砼抗拉强度，提高其耐久性。但在选用外加剂时，必须选用干燥收缩小的减水剂或泵送剂。
3.5改善搅拌工艺
采用二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺，可以有效地防止水份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，从而提高砼强度10%或节约水泥5%，并进一步减少水化热和裂缝。另外，砼搅拌时间要适当，搅拌时间过短、过长，都会造成拌和物均匀性变坏而增大沉陷。
3.6严格控制和改善浇筑工艺
3.6.1合理安排施工工艺，分层、分块浇筑，以利于散热，减小约束。砼浇筑前，应根据结构物结构尺寸、浇注面积的大小及约束情况等合理进行砼浇筑的工作面划分，保证分层分块满足设计及规范要求；大体积砼分层分块不宜过厚过大，以避免产生温度裂缝；
3.6.2振捣时间以10～15s/次为宜。对已浇筑的砼，在砼浇筑1～1.5h后，在终凝前进行二次振捣，表面压实，可排除砼因泌水，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。
3.6.3为了控制砼的总温升，减少大体积工程构件的内外温差，控制砼的出机温度和浇筑温度是一个重要措施。根据《水工混凝土施工规范》中的规定：高温季节施工时，砼最高浇筑温度应≤28℃。或在砂石堆场搭设简易遮阳棚并采用地弄供料，必要时可向料堆喷水，在搅拌砼时加冰块拌和，对降低砼入仓温度十分重要。
3.6.4砼浇筑时，下料不宜太快，防止堆积或振捣不充分。
3.7规定合理的拆模时间，及时进行表面保温
在泵送砼的施工中，為了提高模板的周转率，往往要求新浇筑的砼尽早拆模。当砼温度高于外界气温时应适当考虑推迟拆模时间，以免引起砼表面的早期裂缝。同时，在拆模时，为避免表面温度骤降而引起温度梯度，可在拆除模板后及时在表面覆盖一轻型保温材料，如泡沫海绵等，从而防止砼表面产生过大的拉应力，防止裂缝的产生。
3.8注重浇筑完毕后养护
砼养护主要是保温和保湿，以减少砼表面的热扩散，降低砼表层的温差，减少砼的干燥收缩，防止表面裂缝。必要时可以埋管在砼内通水冷却降温，效果十分明显。在寒冷季节，砼表面应设置保温措施，以防止寒潮袭击。
4 泵送商品混凝土，因水泥用量多，单位用水量大，对砂率的要求又较高又添加化学外加剂，致使砼干燥收缩，产生裂缝的潜在危险较大，应引起足够重视。在施工时，应选用适宜的水泥品种、减小水泥用量、选用合理的粗细骨料、掺加掺合剂、改善搅拌工艺、严格控制和改善浇筑工艺、规定合理的拆模时间及注重浇筑完毕后养护等，以提高混凝土的密实性和抗拉强度，防止裂缝的产生。