泵送砼是施工技術(shù)進步發(fā)展而來的一項施工技術(shù),它可一次連續(xù)完成水平運輸和垂直運輸,并可連續(xù)澆筑,具有工藝簡單、施工速度快、適用范圍廣、占用場地小、操作便捷、大大降低勞動強度等優(yōu)點,在高層建筑、橋梁、地鐵等工程中被廣泛應(yīng)用。但由于泵送混凝土本身的工藝特點及施工工藝等原因,泵送砼施工的工程往往會出現(xiàn)一些裂縫,其在很大程度上影響結(jié)構(gòu)的抗?jié)B和耐久性能。本文就泵送砼施工易產(chǎn)生裂縫的原因和防范措施進行探討,以供參考。
1 泵送砼的特點
1.1水泥用量多:為保證砼具有良好的可泵性,強度等級為C20~C60的砼中水泥用量一般為350~550kg/m3;最小水泥用量宜為300kg/m3;
1.2砂率高、用砂量多:為保證砼的流動性、粘聚性和保水性及便于運輸、泵送和澆筑,泵送砼的砂率要比普通砼流動性大,約為38%~45%;通過0.315篩孔的砂不應(yīng)小于15%;
1.3粗骨料粒徑較。簽闈M足泵送要求粗骨料粒徑往往較小,碎石不宜大于1:3,卵石不宜大于1:2.5,泵送砼的石子粒徑不得大于泵送管道直徑的1/4;
1.4添加劑:為改善砼性能,節(jié)約水泥和降低成本,施工時常摻加粉煤灰、礦渣等;
1.5水灰比宜為0.4~0.6;砼的坍落宜為80~180mm;
1.6泵送劑:多為高效減水劑、復(fù)合緩凝劑、引氣劑等,對砼拌和物流動性和硬化性能有影響,因而對裂縫也有影響;
2 泵送砼產(chǎn)生裂縫的類型及其成因
2.1環(huán)境因素引起的溫度裂縫
水泥水化過程中產(chǎn)生大量的熱量,每立方米砼將放出17500~27500kJ的熱量,砼內(nèi)部溫度升高30℃左右,—般在1~3d即釋放50%以上熱能。大體積砼,其形成的溫度應(yīng)力與其結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。在一定尺寸范圍內(nèi),砼結(jié)構(gòu)尺寸越大,溫度應(yīng)力也越大,因而引起裂縫的危險性也越大。
2.2砼塑性(沉陷)收縮裂縫
在板、墻等表面系數(shù)大的結(jié)構(gòu)中使用泵送砼現(xiàn)澆施工,會經(jīng)常出現(xiàn)一種早期裂縫。當(dāng)砼沉陷時受到鋼筋、模板抑制以及模板移動、基礎(chǔ)沉陷所引起的裂縫。
2.3砼的干縮裂縫
干燥收縮的主要原因是砼在硬化后較長時間產(chǎn)生內(nèi)水分蒸發(fā)引起的。
砼的干燥收縮主要是由于水泥石干燥收縮造成的,砼的水分蒸發(fā)、干燥過程是由表及里逐漸發(fā)展的。
砼的干縮裂縫發(fā)生在表層很淺的位置,裂縫細微,有時呈平行線狀或網(wǎng)狀,常常不被人們注意。但須注意的是,干縮裂縫不僅嚴(yán)重損害薄壁結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性和耐久性,也會使大體積砼的表面裂縫發(fā)展成為更嚴(yán)重的裂縫,影響結(jié)構(gòu)的耐久性和承載能力。
3 泵送砼裂縫的防范策略
3.1砼內(nèi)部的溫度與砼厚度及水泥品種、用量有關(guān)。在添加泵送劑或粉煤灰時,也可選用礦渣硅酸鹽水泥。另外,在施工時,可充分利用砼后期強度,或是改善骨料級配,摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量,降低水化熱。
3.2砼的干燥收縮受用水量的影響最大。因此,應(yīng)嚴(yán)格控制泵送砼的用水量,即在砼配合比設(shè)計中,應(yīng)盡可能將單方砼用水量控制在170kg/m3以下。
3.3選用合理的粗細骨料
3.3.1粗骨料:根據(jù)結(jié)構(gòu)最小斷面尺寸和泵送管道內(nèi)徑,選擇合理的最大粒徑,盡可能選用較大的粒徑。實驗表明:粗骨料5~40mm粒徑可比525mm粒徑的碎石或卵石砼可減少用水量6~8kg/rn3,降低水泥用量15kg/m3,因而可減少泌水、收縮和水化熱;
3.3.2細骨料:以級配良好的中砂為宜,采用細度模數(shù)2.8的中砂比采用細度模數(shù)2.3的中砂,可減少用水量20~25kg/m3,可降低水泥用量28~35kg/m3,因而降低了水泥水化熱、砼溫升和收縮。所以選用合理砂率是必要的。如果砂率過大,就會影響砼的工作性和強度,而且能增大砼的收縮和裂縫。
3.4摻加摻合料
3.4.1大量試驗研究和工程實踐表明,砼中摻入一定數(shù)量優(yōu)質(zhì)的粉煤灰后,不但能代替部分水泥,而且由于粉煤灰顆粒呈球狀具有滾珠效應(yīng),起到潤滑作用,可改善砼拌和物的流動性、粘聚性和保水性,從而改善了可泵性。砼在1~28天齡期內(nèi),添加粉煤灰的百分?jǐn)?shù)大致就是溫度和水化熱降低的百分?jǐn)?shù),即摻加20%粉煤灰的水泥砼,其溫升和水化熱約為未摻粉煤灰的水泥砼的80%,可見添加粉煤灰對降低砼的水化熱和溫升的效果是非常顯著的。
3.4.2在砼中添加具有減水、增塑、緩凝、引氣的外加劑,可以改善砼拌和物的流動性、粘聚性和保水性。同時,摻加外加劑,可使砼密實性好,可有效地提高砼的抗碳化性,可改善水泥漿的稠度,可提高水泥漿與骨料的粘結(jié)力,并可有效地提高的砼抗拉強度,提高其耐久性。但在選用外加劑時,須注意的是,必須選用干燥收縮小的減水劑或泵送劑。
3.5改善攪拌工藝
采用二次投料的凈漿裹石或砂漿裹石工藝,可以有效地防止水份聚集在水泥砂漿和石子的界面上,使硬化后界面過渡層結(jié)構(gòu)致密、粘結(jié)力增大,從而提高砼強度10%或節(jié)約水泥5
%,并進一步減少水化熱和裂縫。另外,砼攪拌時間要適當(dāng),攪拌時間過短、過長,都會造成拌和物均勻性變壞而增大沉陷。
3.6嚴(yán)格控制和改善澆筑工藝
3.6.1合理安排施工工藝,分層、分塊澆筑,以利于散熱,減小約束。砼澆筑前,應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)尺寸、澆注面積的大小及約束情況等合理進行砼澆筑的工作面劃分,保證分層分塊滿足設(shè)計及規(guī)范要求;大體積砼分層分塊不宜過厚過大,以避免產(chǎn)生溫度裂縫;
3.6.2振搗時間以10~15s/次為宜。對已澆筑的砼,在砼澆筑1~1.5h后,在終凝前進行二次振搗,表面壓實,可排除砼因泌水,在石子、水平鋼筋下部形成的空隙和水分,提高粘結(jié)力和抗拉強度,并減少內(nèi)部裂縫與氣孔,提高抗裂性。
3.6.3為了控制砼的總溫升,減少大體積工程構(gòu)件的內(nèi)外溫差,控制砼的出機溫度和澆筑溫度是一個重要措施。根據(jù)《水工混凝土施工規(guī)范》中的規(guī)定:高溫季節(jié)施工時,砼最高澆筑溫度應(yīng)≤28℃;蛟谏笆褕龃钤O(shè)簡易遮陽棚并采用地弄供料,必要時可向料堆噴水,在攪拌砼時加冰塊拌和,對降低砼入倉溫度十分重要。
3.6.4砼澆筑時,下料不宜太快,防止堆積或振搗不充分。
3.7規(guī)定合理的拆模時間,及時進行表面保溫
在泵送砼的施工中,為了提高模板的周轉(zhuǎn)率,往往要求新澆筑的砼盡早拆模。當(dāng)砼溫度高于外界氣溫時應(yīng)適當(dāng)考慮推遲拆模時間,以免引起砼表面的早期裂縫。同時,在拆模時,為避免表面溫度驟降而引起溫度梯度,可在拆除模板后及時在表面覆蓋一輕型保溫材料,如泡沫海綿等,從而防止砼表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力,防止裂縫的產(chǎn)生。
3.8注重澆筑完畢后養(yǎng)護
砼養(yǎng)護主要是保溫和保濕,以減少砼表面的熱擴散,降低砼表層的溫差,減少砼的干燥收縮,防止表面裂縫。必要時可以埋管在砼內(nèi)通水冷卻降溫,效果十分明顯。在寒冷季節(jié),砼表面應(yīng)設(shè)置保溫措施,以防止寒潮襲擊。
4 結(jié)束語
綜上所述,泵送商品混凝土,因水泥用量多,單位用水量大,對砂率的要求又較高又添加化學(xué)外加劑,致使砼干燥收縮,產(chǎn)生裂縫的潛在危險較大,應(yīng)引起足夠重視。為此,在施工時,應(yīng)選用適宜的水泥品種、減小水泥用量、選用合理的粗細骨料、摻加摻合劑、改善攪拌工藝、嚴(yán)格控制和改善澆筑工藝、規(guī)定合理的拆模時間及注重澆筑完畢后養(yǎng)護等,以提高混凝土的密實性和抗拉強度,防止裂縫的產(chǎn)生。