泵送混凝土施工裂缝防治技术

泵送混凝土施工裂缝防治技术摘要泵送混凝土通过添加外加剂不仅能改善混凝土的施工性能，而且能减少混凝土收缩、防止裂缝、提高抗渗性、改善耐久性。但是某些工程表明，泵送混凝土强度不足、凝结异常时有发生，特别是裂缝普遍存在，在一定程度上影响结构的抗渗性和耐久性，值得引起足够的重视，本文重点分析其产生原因，找出防止裂缝的技术措施。关键词可泵性裂缝水化热粉煤灰1泵送混凝土的特点对于泵送混凝土，其和易性的好坏，不仅与混凝土本身性质有关，还与外界因素有关，如输送泵的压力和输送管壁的擦阻力、水平和垂直输送距离有关。仅用混凝土和易性，不能完全表示出混凝土在运输中的难易程度，所以用混凝土的‘可泵性’来表示。所谓‘可泵性’即混凝土输送泵的压力、管壁摩阻力、弯管及管道接头的阻力等因素作用下，混凝土产生离析程度以及泵的压力对混凝土物理性能的影响程度，如混凝土的升温、含气量减少、轻集料吸水等。2裂缝的一些概念2.1混凝土内部结构决定其产生裂缝混凝土是粗集料、细集料、水泥石、水和气体所组成的非均质堆聚结构。混凝土混合料在不同温湿度条件下凝结硬化，并同时产生水泥石和集料之间相互粘结而约束，由于变形产生微裂缝。2.2凝土裂缝的种类按缝产生原因分类a．由外荷载(静、动荷载)直接应力引起的裂缝和次应力引起的裂缝。b．由变形变化引起的裂缝：包括结构因温度湿度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝。据国内外调查资料表明，工程结构产生属于变形变化(温湿度、收缩与膨胀、不均匀沉降)引起的裂缝约占80%；属于荷载引起的裂缝约占20%。按裂缝所处状态分裂缝可分为运动、不稳定、稳定、闭合和愈合等状态。对于处于运动和不稳定扩展状态的裂缝，应考虑加固和补救措施。而对于稳定、闭合、愈合的裂缝则可持久的应用。例如有些防水结构，在0.1MPa水压下，出现0.1～0.2mm裂缝时，可能开始时有轻微渗漏，但经过一段时间后，裂缝处水化的水泥析出Ca(OH)2，逐渐弥合了裂缝，并与大气中CO2作用，形成CaCO3结晶，封闭和自愈合裂缝，防止了渗漏的产生。这种裂缝是稳定的，不会影响工程结构的使用和耐久性。3变形裂缝产生的原因和特征水泥水化过程中产生大量的热量，每克水泥放出50J的热量，如果以水泥用量300～550kg/m3来计算，每m3混凝土将放出15000～27500KJ的热量，从而使混凝土内部温度升高，在浇筑温度的基础上，通常升高35℃左右。3.1影响因素混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥品种、用量有关。混凝土越厚，水泥用量越大，水化热越高的水泥，其内部温度越高，形成温度应力越大，产生裂缝的可能性越大。3.2沉陷(塑性)收缩裂缝产生的原因和特征在泵送混凝土现浇的各种钢筋混凝土结构中，特别是板、墙等表面系数大的结构之中，经常出现一种早期裂缝。这种裂缝为断续的水平裂缝，裂缝中部较宽、两端较窄、呈梭状。裂缝经常发生在板结构的钢筋部位、板肋交接处、梁板交接处、梁柱交接处、结构变截面的地方。这种裂缝产生的原因主要是混凝土和易性和均质性较差，在凝结硬化前没有密实或者密实不够，当混凝土沉陷时受到钢筋、模板抑制以及模板移动、基础沉陷所致。裂缝在混凝土浇筑后1～3小时出现，裂缝的深度通常达到钢筋上表面。3.2.2影响因素和防治措施a．要严格控制混凝土水灰比在0.6以下，在满足泵送和浇筑要求时，宜尽可能减少用水量；b．掺加适量、质量良好的泵送剂和掺合料，可改善工作性和减少沉陷；c．普通混凝土搅拌时间为3分钟，当添加外加剂时搅拌时间延长1分钟，时间过短、过长都会造成拌合物均匀性变坏而增大沉陷；d．混凝土浇筑时，下料不宜太快，防止堆积或振捣不充分；e．混凝土应振捣密实，时间以10～15秒/次为宜，在柱、梁、墙和板的变截面处宜分层浇筑、振捣。在混凝土浇筑1～1.5小时后，混凝土尚未凝结之前，对混凝土进行两次振捣，表面要压实抹光；f．在炎热的夏季和大风天气，为防止水分激烈蒸发，形成内外硬化不均和异常收缩引起裂缝，应采取措施缓凝和复盖。4泵送混凝土配合比的确定4.1原材料和配合比应符合下列规定a.水泥宜采用保水性好、泌水性小的品种，每立方米混凝土中的水泥用量不宜小于300Kg。b.细骨料宜选用中砂，粒径小于0.315mm颗粒所占的比重宜为15%-20%，砂率宜为38%-45%。粗骨料的最大粒径应与所用输送管径相适应，碎石的最大粒径与输送管内径之比不宜大于1：3；卵石不宜大于1：2.5。c.掺用的泵送剂、缓凝型外加剂或粉煤灰应符合现行国家或行业标准，掺入粉煤灰后砂率宜减小2%-6%。粉煤灰宜采用超量取代方法，即用粉煤灰取代部分水泥，以超量部分取代等体积用砂。掺粉煤灰是现在已普遍推广的技术，其对砼耐久性的好处有：①提高抗CL-离子渗透。②提高砼抗碱能力。③提高抗硫酸盐侵蚀的能力。④提高抗渗性能。⑤防止早期裂纹。d.泵送混凝土的配合比，除应满足强度要求外，尚应满足连续作业所要求的和易性。泵送混凝土的坍落度不宜小于80mm。水泥用量强度等级C20～C60范围为300～550kg/m3。4.1.2超细掺合料的添加为改善混凝土性能，节约水泥和降低造价，混凝土中掺加粉煤灰、矿渣、沸石粉等掺合料。4.1.3砂率为保证混凝土的流动性、粘聚性和保水性，以便于运输、泵送和浇筑，泵送混凝土的砂率要比普通流动性混凝土增大6%以上，约为38%～45%。4.1.4水灰比泵送混凝土的用水量与水泥和矿物掺和料的总量之比不宜大于0.6。泵送剂多为高效减水剂复合以缓凝剂、引气剂等，对混凝土拌合物流动性和硬化混凝土的性能有影响，因而对裂缝也有影响。5实际应用5.1工程概况：*******污水处理厂工程总体设计规模16.5万吨/日。一期工程日处理污水能力5.5万吨。二期工程日处理污水能力11万吨，主要工程数量A/O生物池两座、二沉池两座、细格栅及曝气沉砂池两座、污泥泵房及配电间一座、除磷池一座、厂区工艺管道及设备安装、道路工程等。5.2A/O生物池、二沉池、细格栅、暴气沉砂池泵送混凝土施工5.2.1泵送混凝土配合比强度水灰比砂率（%）水泥（Kg）水（Kg）砂（Kg）石（Kg）粉煤灰（Kg）JT-3A（KKg）UEA-H1（KKg）C250.50383651816791150303.6536.5每盘用量（Kg）100501863158110配合比10.501.863.150.080.010.1注：7天强度为18.4Mpa28天强度为31.4Mpa5.2.2粗细集料的选用粗集料的选用是根据施工中混凝土结购最小断面尺寸和泵送管道内径进行选择，配合比中粗集料粒径为5~40mm连续级配碎石，此粒径碎石比5~25mm粒径碎石减少用水量6~8Kg/m3，降低水泥用量15Kg/m3，应而降低了成本。选用连续级配碎石使混凝土具有较好的可泵性，减少用水量、水泥用量，进而减少水化热。细集料选用级配良好的中砂，细度模数为2.8。实践证明，采用细度模数为2.8的中砂比采用细度模数为2.3的中砂，可减少用水量20~25Kg/m3，降低水泥用量28~35Kg/m3，因而降低了水化热。5.2.3粉煤灰及外加剂施工中掺加了粉煤灰、JT-3A型泵送剂及UEA-H1膨胀剂，掺加粉煤灰不仅节约了水泥，而且在保持混凝土原有和易性的条件下减少了用水量，相应的降低了水灰比，因此提高了混凝土的密实性、抗渗性和减少了水化热，并改善了混凝土的抗化学侵蚀性，防止了混凝土的开裂。掺入JT-3A型泵送剂、UEA-H1膨胀剂，不仅能使混凝土的泵送性能改变，而且可以减少拌合水和水泥用量，从而降低水化热，延迟了水化热释放速度，推迟放热峰。5.2.4泵送混凝土搅拌、浇筑及养护在施工中为了降低混凝土的总温升，减少基础、池壁的内外温差。在气温较高时，为了防止太阳直接照射，在砂石堆场搭设简易遮阳棚，在使用前用冷水冲洗集料，同时对泵送管道进行冷却。混凝土浇筑时采用二次投料的砂浆裹石工艺，有效地防止水分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，从而提高混凝土强度10%或节约水泥5%，并进一步减少水化热和裂缝。混凝土浇筑抹压完毕后用塑料薄膜覆盖，混凝土硬化后