预拌混凝土裂缝的防止.doc

预拌混凝土裂缝的防止陈庆林 陈 波（江都市建设工程有限公司第二公司，江苏江都 225200）提要 本文介绍了外加剂、矿粉等双掺技术以及保温保湿养护技术在防止华宇大厦预拌混凝土的裂缝中的作用 预拌混凝土的推广应用，使得混凝土的质量有了明显的提高，解决了混凝土施工中笨重的体力劳动问题，推动了施工现场文明管理，使我国的混凝土施工技术有了长足的发展。但是，由于泵送的需要，预拌混凝土胶料多、砂率大、坍落度大、粗骨料粒径小，使得预拌混凝土塑性变形大、收缩大，预拌混凝土结构特别是预拌混凝土的楼板极易产生裂缝。我们通过对太原市一些主要工程裂缝情况的调查研究，根据裂缝产生的不同原因，与商品混凝土厂商一道采取标本兼治的技术措施，基本解决了预拌混凝土的裂缝，在华宇大厦近40000m3预拌混凝土的应用中取得了很好的效果。1 高效缓凝减水剂的应用1.1 延缓初凝时间我们通过调查发现，混凝土的塑性裂缝占有很大的比例，包括塑性沉降裂缝和塑性收缩裂缝，这些裂缝是由于混凝土在浇筑成型后，其体积尚未稳定，混凝土表面水分蒸发，同时在重力的作用下，骨料下沉、水泥浆上升等引起体积变化，这种变化的同时混凝土失去塑性开始硬化，而此时混凝土强度尚未产生，因而产生裂缝。我们在预拌混凝土中溶入足够的高效缓凝减水剂，保证在任何气候条件下混凝土初凝时间不少于8小时，对大体积混凝土最好不少于10小时。我们知道，预拌混凝土浇筑后，早期塑性坍陷收缩量比较大，是混凝土裂缝的一个重要原因。我们将混凝土凝结时间延长，在混凝土浇筑成型后保持一段时间的流动性，让塑性沉降发生在制作面的垂直方向。混凝土浇筑数小时后体积相对稳定，缓凝剂的效果才逐步消失。此时，混凝土的凝胶HSC逐步形成，混凝土内部晶体物也在三度空间互相咬合、搭接、穿插，致密地结合在一起。这时混凝土的大部分塑性变形已经完成，因为混凝土流变塑性还存在，这些变形也主要发生在混凝土制作面的垂直方向。因为这个方向没有约束或很少约束，混凝土不会对水平面造成很大拉力，因而不会产生横向裂缝。1.2 延缓水泥水化热峰的出现我们知道，水泥水化过程中产生大量的热量，从而使混凝土内部温度升高，通过实测我们发现120厚楼板混凝土在浇筑一天后，其内部温度可达70。因为混凝土内部和表面的散热条件不同，混凝土内外形成温度梯度，造成温度变形和温度应力。温度应力和温差成正比，温差越大，温度应力也越大。而此时混凝土强度才刚刚产生。当温度应力大于混凝土的抗拉强度时，裂缝产生。经过我们与企峰混凝土公司的试验研究，有如图一所示的水泥水化放热曲线。图中曲线（1）为纯水泥的水化放热曲线，曲线（2）为水泥+高效缓凝减水剂的水化放热曲线。1 d/d t（J/g .h）2 0 1 2 3 4 5 6 7 d（龄期）图 一从上述两条曲线可以看出，水泥加入高效缓凝减水剂后，尽管两条曲线积分的面积是相等的，即两种情况下的水泥总发热量是一样的，但是水化热峰却推迟了很多，并且热峰有所降低，一般降低约710。这是由于高效缓凝减水剂包裹着水泥中水化速度最快的铝酸三钙（C3A），限制了铝酸三钙的水化，从而减缓了水泥的水化速度，推迟了水泥水化热峰的出现。当水泥水化热峰出现时，混凝土已经产生了足够的强度，能有效抵抗混凝土收缩拉应力，达到减少混凝土裂缝的出现的目的。2 超细矿粉的应用混凝土中掺入超细矿粉，能有效降低水化热，减少混凝土收缩，提高混凝土耐久性，增强混凝土后期强度，防止混凝土裂缝的出现。经过我们与企峰混凝土公司的试验研究，有如图所示的水泥水化放热曲线。图中曲线（1）为水泥+高效缓凝减水剂的水化放热曲线。曲线（2）为水泥+高效缓凝减水剂+超细矿粉的水化放热曲线。图中可以看出，掺入超细矿粉后，水泥水化热峰和发热总量都有明显的降低。混凝土中掺入高效缓凝减水剂限制了水泥成分中铝酸三钙（C3A）的水化进度，减缓了水化热的释放。但是水泥一定时，水化热总量是不变的。再掺入无水化潜热的超细矿粉，按掺入量的不同，水化热总量将按比例降低。对降低水化热来说，如果说单掺高效缓凝减水剂是治标的话，再掺入超细矿粉就是治本。双掺技术的应用可谓标本兼治。 d/d t（J/g .h）12 0 1 2 3 4 5 6 7 d（龄期）图 二3 养护是防止裂缝的最后一个环节混凝土养护是防止裂缝的最后一个环节，也是最重要的环节。就是使新浇筑的混凝土保持适当的温度和湿度条件，不能将养护理解为浇浇水而已。要根据不同的气候条件和不同的混凝土等级确定不同的养护方案。3.1 保温养护前面的分析我们知道，混凝土裂缝的一个重要原因是混凝土内外形成温度梯度，造成的温度变形和温度应力大于混凝土的抗拉强度形成的，尽管我们在混凝土配制时采取了掺高效缓凝减水剂和超细矿渣粉等标本兼治的措施，但混凝土内外温差依然存在。特别是水泥执行GB1751999标准后，水泥早期强度提高，水泥细度更细，C3A及C3S成分相应提高，使得水泥水化更快，水化热峰来得更早。附图三是我们实测的平均气温28条件下浇筑的C50混凝土楼板的温升曲线。可以看到混凝土浇筑后16小时板内温升即达到65的峰值。因此保温养护的要求更高。保温能减少混凝土表面的热扩散，降低混凝土表层的温差，防止表面裂缝。由于散热时间延长，混凝土产生了一定的强度， 使混凝土的温度变形和温度应力小于混凝土的抗拉强度，防止裂缝的产生。70605040302850小时4642363224162012480 图 三从附图三我们可以看到该混凝土温升曲线与大体积混凝土的温升曲线很相似，这就要求混凝土的保温养护与大体积混凝土一样，采取各种保温降温措施保证混凝土内外及混凝土表面与大气温度差不大于20。 我们用薄膜+麻袋进行保温养护，麻袋的层数根据实测温度进行调整。由于施工进度的要求，一般不可能使混凝土在保温条件下养护到48小时，因此根据实测的混凝土温升曲线，我们在混凝土浇筑20小时后开始分批撤除保温麻袋，并采取淋水等措施对混凝土进行降温。在保温材料撤除和降温过程中要增加测温次数，及时掌握混凝土内外的温度情况，保证温差不大于20。3.2 保湿养护预拌混凝土拌和物保水性强，泌水小，浇筑成型后，表面水分蒸发速率大于泌水速率，内部水分补充不上来，造成混凝土表面的干缩裂缝。因此保湿养护对防止混凝土的裂缝非常重要。由于预拌混凝土水胶比较小，华宇大厦工程使用的C50、 C45级混凝土水胶比都是0.36，根据有关专家的研究，当水胶比小于0.4时，混凝土自身的水化用水已经不能保证，因此除了保湿养护，在养护过程中还要注意补水。我们在混凝土浇筑后立即覆盖塑料薄膜，使得薄膜与混凝土粘贴密实，并加盖湿麻袋（麻袋厚度根据测温结果确定）养护，效果比较好。有些资料介绍在混凝土初凝前揭开薄膜，对混凝土进行二次碾压和抹面，以消除混凝土表面的塑性裂缝。我们也曾按此做法进行处理，但并不成功。首先，由于预拌混凝土特别是高等级预拌混凝土大量使用高效缓凝减水剂，混凝土在浇筑成型后，表面水分迅速蒸发形成假凝而失去工作性能，根本无法进行二次压面，否则只会增加脚窝等陷坑，人为增加塑性裂缝。因此，我们在第一层楼板混凝土浇筑后及时修改了施工方案，减少了裂缝的发生。其二，薄膜揭开后再也不能与混凝土紧密粘贴，大大降低了薄膜保湿养护的效果，得不偿失。还有一些资料介绍，由于预拌混凝土水胶比小，混凝土自身的水化水不足，要求在混凝土初凝以后立即进行浇水养护，以补充混凝土内部水分的不足。这样处理要特别慎重，因为浇水后，粘贴在混凝土表面的薄膜会漂浮而失去薄膜保湿养护的作用，必须不断浇水以保持混凝土表面的湿润，而这样可能会使混凝土表面的温度迅速降低，对控制混凝土的温差非常不利。因此在混凝土养护过程中，如果发现混凝土表面发白（失水的表现）应加铺湿麻袋补充水分。当然最好的办法还是在混凝土初凝前就铺上湿麻袋，并在养护过程中始终保持麻袋的潮湿，达到既保湿又保温的效果。这样才能有效防止混凝土的裂缝。4 结论尽管预拌混凝土的裂缝尚是世界性的难题，但采取必要的