泵送混凝土不僅應能改善混凝土的施工性能,對薄壁密筋結構少振搗或不振搗施工,而且應能減少收縮、防止裂縫、提高抗?jié)B性、改善耐久性。但是某些工程表明,泵送混凝土強度不足、凝結異常時有發(fā)生,特別是裂縫普遍存在,在一定程度上影響結構的抗?jié)B性和耐久性,值得引起足夠的重視,本文重點分析其產生原因,找出防止裂縫的措施。
1、泵送混凝土的特點
1.1 原材料和配合比
1.1.1 水泥用量較多強度等級C20~C60范圍為350~550kg/m3.
1.1.2 超細摻合料時有添加為改善混凝土性能,節(jié)約水泥和降低造價,混凝土中摻加粉煤灰、礦渣、沸石粉等摻合料。
1.1.3 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,泵送混凝土的砂率要比普通流動性混凝土增大砂率6%以上,約為38~45%. 1.1.4石子粒徑為滿足泵送和抗壓強度要求,與管道直徑比1∶2.5(卵石)、1∶3(碎石)~1∶4、1∶5. 1.1.5 水灰比宜為0.4~0.6水灰比小于0.4時,混凝土的泵送阻力急劇增大;大于0.6時,混凝土則易泌水、分層、離析,也影響泵送。
1.1.6 泵送劑多為高效減水劑復合以緩凝劑、引氣劑等,對混凝土拌合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。
1.2 工藝
a.混凝土拌制在攪拌站(樓)進行,原材料計量準確,攪拌均勻,但也偶有失控情況。
b.多數(shù)攪拌站未設細摻合料、粉狀泵送劑、粉狀膨脹劑稱量和料侖,采用人工或容積法,使計量與分散存在問題,影響混凝土的均勻性。
c.當混凝土拌合物過乾、過稀,運輸時間過長、停留時間過長且未進行攪拌均勻前入泵時,混凝土拌合物乾稀不勻。
d.每個運輸車中混凝土的坍落度相差過大,加入泵車內輸送時,會澆筑的混凝土均勻性變壞。
e.混凝土澆筑后振搗不足、振搗過度,特別是面積系數(shù)很大的板材,采用振搗棒密實不均勻。
f.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。
g.混凝土大面積板材,在澆筑后防風、防曬、養(yǎng)護不足時,易產生干縮裂縫。
h.混凝土拌合物過乾、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。
2、有關裂縫的一些概念
2.1 混凝土內部結構決定其產生裂縫
混凝土是粗集料、細集料、水泥石、水和氣體所組成的非均質堆聚結構?;炷粱旌狭显诓煌瑴貪穸葪l件下凝結硬化,并同時產生體積變形。水泥石的干燥和冷卻收縮大,集料的干燥和冷卻收縮小,同時水泥石和集料之間相互粘結而約束,由于變形產生微裂縫。
2.2 混凝土裂縫的種類
2.2.1 按裂縫產生原因分類
a.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。
b.由變形變化引起的裂縫:包括結構因溫度濕度變化、收縮、膨脹、不均勻沉陷等原因引起的裂縫。其特征是結構要求變形,當受到約束和限制時產生內應力,應力超過一定數(shù)值后產生裂縫,裂縫出現(xiàn)后變形得到滿足,內應力松弛。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。
據(jù)國內外調查資料表明,工程結構產生屬于變形變化(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%.
2.2.2 按裂縫所處狀態(tài)分裂縫可分為運動、不穩(wěn)定、穩(wěn)定、閉合和愈合等狀態(tài)。
對于處于運動和不穩(wěn)定擴展狀態(tài)的裂縫,應考慮加固和補救措施。而對于穩(wěn)定、閉合、愈合的裂縫則可持久的應用。例如有些防水結構,在0.1MPa水壓下,出現(xiàn)0.1~0.2mm裂縫時,可能開始時有輕微滲漏,但經過一段時間后,裂縫處水化的水泥析出Ca(OH)2,逐漸彌合了裂縫,并與大氣中CO2作用,形成CaCO3結晶,封閉和自愈合裂縫,防止了滲漏的產生。這種裂縫是穩(wěn)定的,不會影響工程結構的使用和耐久性。
2.2.3 按裂縫形狀分裂縫按形狀可分為表面的、深入的、貫穿的、斷續(xù)的、縱向的、橫向的、斜向的、對角線的、上寬下窄、上窄下寬、外寬內窄的、囊核形的等等。
2.3 裂縫寬度
2.3.1 平均裂縫寬度在整條裂縫上,其寬度是不均勻的,有的位置寬,有的位置窄。平均裂縫寬度是指裂縫長度10%~15%范圍較寬區(qū)段平均裂縫寬度和裂縫長度10%~15%范圍較窄區(qū)段平均裂縫寬度的平均值即與最小平均裂縫的平均值。
2.3.2 裂縫寬度
a.無侵蝕介質、無抗?jié)B要求,結構處于正常狀態(tài)下,裂縫寬度不得大于0.3mm.
b.有輕微侵蝕、無抗?jié)B要求時,裂縫寬度不得大于0.2mm.
c.有最重侵蝕和抗?jié)B要求時,不得大于0.1mm.
d.混凝土有自防水要求時,不得大于0.1mm.上述標準是從耐久強度考慮的,為設計中和裂縫檢測中的控制范圍。但在工程實踐中,有些結構存在數(shù)毫米寬的裂縫仍然正在使用,而且多年后也沒有破壞危險。如土木建筑中的各種大型、特種結構和設備基礎,一般均存在裂縫,完全沒有裂縫是不可能的,科技工作者的主要任務是根據(jù)裂縫的部位、所處環(huán)境、配筋情況和結構形式,進行具體分析、判斷和處理。一些專家和學者根據(jù)對結構物裂縫處理的實際經驗,認為規(guī)范中限制的裂縫寬度應當根據(jù)具體條件加以放寬,如像大量的表面裂縫,如果經過周密的研究分析確定是由變形作用引起的,其寬度可不受限制,只須作表面封閉處理即可。
1、泵送混凝土的特點
1.1 原材料和配合比
1.1.1 水泥用量較多強度等級C20~C60范圍為350~550kg/m3.
1.1.2 超細摻合料時有添加為改善混凝土性能,節(jié)約水泥和降低造價,混凝土中摻加粉煤灰、礦渣、沸石粉等摻合料。
1.1.3 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,泵送混凝土的砂率要比普通流動性混凝土增大砂率6%以上,約為38~45%. 1.1.4石子粒徑為滿足泵送和抗壓強度要求,與管道直徑比1∶2.5(卵石)、1∶3(碎石)~1∶4、1∶5. 1.1.5 水灰比宜為0.4~0.6水灰比小于0.4時,混凝土的泵送阻力急劇增大;大于0.6時,混凝土則易泌水、分層、離析,也影響泵送。
1.1.6 泵送劑多為高效減水劑復合以緩凝劑、引氣劑等,對混凝土拌合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。
1.2 工藝
a.混凝土拌制在攪拌站(樓)進行,原材料計量準確,攪拌均勻,但也偶有失控情況。
b.多數(shù)攪拌站未設細摻合料、粉狀泵送劑、粉狀膨脹劑稱量和料侖,采用人工或容積法,使計量與分散存在問題,影響混凝土的均勻性。
c.當混凝土拌合物過乾、過稀,運輸時間過長、停留時間過長且未進行攪拌均勻前入泵時,混凝土拌合物乾稀不勻。
d.每個運輸車中混凝土的坍落度相差過大,加入泵車內輸送時,會澆筑的混凝土均勻性變壞。
e.混凝土澆筑后振搗不足、振搗過度,特別是面積系數(shù)很大的板材,采用振搗棒密實不均勻。
f.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。
g.混凝土大面積板材,在澆筑后防風、防曬、養(yǎng)護不足時,易產生干縮裂縫。
h.混凝土拌合物過乾、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。
2、有關裂縫的一些概念
2.1 混凝土內部結構決定其產生裂縫
混凝土是粗集料、細集料、水泥石、水和氣體所組成的非均質堆聚結構?;炷粱旌狭显诓煌瑴貪穸葪l件下凝結硬化,并同時產生體積變形。水泥石的干燥和冷卻收縮大,集料的干燥和冷卻收縮小,同時水泥石和集料之間相互粘結而約束,由于變形產生微裂縫。
2.2 混凝土裂縫的種類
2.2.1 按裂縫產生原因分類
a.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。
b.由變形變化引起的裂縫:包括結構因溫度濕度變化、收縮、膨脹、不均勻沉陷等原因引起的裂縫。其特征是結構要求變形,當受到約束和限制時產生內應力,應力超過一定數(shù)值后產生裂縫,裂縫出現(xiàn)后變形得到滿足,內應力松弛。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。
據(jù)國內外調查資料表明,工程結構產生屬于變形變化(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%.
2.2.2 按裂縫所處狀態(tài)分裂縫可分為運動、不穩(wěn)定、穩(wěn)定、閉合和愈合等狀態(tài)。
對于處于運動和不穩(wěn)定擴展狀態(tài)的裂縫,應考慮加固和補救措施。而對于穩(wěn)定、閉合、愈合的裂縫則可持久的應用。例如有些防水結構,在0.1MPa水壓下,出現(xiàn)0.1~0.2mm裂縫時,可能開始時有輕微滲漏,但經過一段時間后,裂縫處水化的水泥析出Ca(OH)2,逐漸彌合了裂縫,并與大氣中CO2作用,形成CaCO3結晶,封閉和自愈合裂縫,防止了滲漏的產生。這種裂縫是穩(wěn)定的,不會影響工程結構的使用和耐久性。
2.2.3 按裂縫形狀分裂縫按形狀可分為表面的、深入的、貫穿的、斷續(xù)的、縱向的、橫向的、斜向的、對角線的、上寬下窄、上窄下寬、外寬內窄的、囊核形的等等。
2.3 裂縫寬度
2.3.1 平均裂縫寬度在整條裂縫上,其寬度是不均勻的,有的位置寬,有的位置窄。平均裂縫寬度是指裂縫長度10%~15%范圍較寬區(qū)段平均裂縫寬度和裂縫長度10%~15%范圍較窄區(qū)段平均裂縫寬度的平均值即與最小平均裂縫的平均值。
2.3.2 裂縫寬度
a.無侵蝕介質、無抗?jié)B要求,結構處于正常狀態(tài)下,裂縫寬度不得大于0.3mm.
b.有輕微侵蝕、無抗?jié)B要求時,裂縫寬度不得大于0.2mm.
c.有最重侵蝕和抗?jié)B要求時,不得大于0.1mm.
d.混凝土有自防水要求時,不得大于0.1mm.上述標準是從耐久強度考慮的,為設計中和裂縫檢測中的控制范圍。但在工程實踐中,有些結構存在數(shù)毫米寬的裂縫仍然正在使用,而且多年后也沒有破壞危險。如土木建筑中的各種大型、特種結構和設備基礎,一般均存在裂縫,完全沒有裂縫是不可能的,科技工作者的主要任務是根據(jù)裂縫的部位、所處環(huán)境、配筋情況和結構形式,進行具體分析、判斷和處理。一些專家和學者根據(jù)對結構物裂縫處理的實際經驗,認為規(guī)范中限制的裂縫寬度應當根據(jù)具體條件加以放寬,如像大量的表面裂縫,如果經過周密的研究分析確定是由變形作用引起的,其寬度可不受限制,只須作表面封閉處理即可。

