泵送混凝土裂缝的成因和控制
摘要
泵送混凝土不仅能改善混凝土的施工性能，对薄壁密筋结构少振捣或不振捣施工，而且应能减少收缩、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，并提出防止裂缝的措施。
关键词：泵送混凝土；裂缝；事故处理；防治
摘要
第一章
前言
第二章
泵送混凝土的意义
2.1泵送混凝土的定义
2.2泵送混凝土裂缝的类型、特点及其危害性
2.2.1混凝土裂缝的类型、特点
2.2.2泵送混凝土裂缝的危害性
2.3研究泵送混凝土施工裂缝的成因及防治措施的意义
第三章
泵送混凝土裂缝的成因分析
3.1泵送混凝土的现状
3.2泵送混凝土裂缝的种类及其成因分析
3.2.1干缩裂缝
3.2.2沉降裂缝
3.2.3温度裂缝
第四章
泵送混凝土裂缝的防止措施
4.1温度裂缝防治措施
4.2干缩裂缝防治措施
4.3沉降裂缝的防治措施
4.3.1正确的振捣方法
4.3.2二次抹压的施工技术
第五章
结语
参考文献
泵送混凝土裂缝的成因和控制
第一章
前言
随着建筑业的不断发展，对混凝土的要求越来越高。现代建筑不仅对混凝土材料有着高强、防水、耐热、耐酸等性能要求，相应地对混凝土施工技术也有着更高要求。泵送混凝土正是在这种条件下产生的一种新型混凝土施工工艺。
泵送混凝土是指混凝土从砼搅拌运输车或储料斗中卸入混凝土泵的料斗，利用泵的压力将混凝土沿管道直接水平或垂直输送到浇筑地点的工艺。
它具有输送能力大（水平运输距离达800米，垂直运输距离达300米）、速度快、效率高、节省人力、能连续作业等特点。目前应用日趋广泛，在国外，如美国、德国、英国等都广泛采用泵送混凝土，尤以日本为最广泛；在我国目前的高层建筑和大体积基础混凝土中，已较广泛地采用此技术，并取得较好效果。
但泵送混凝土因本身的工艺特点及施工工艺等因素造成裂缝普遍存在现象，在很大程度上影响结构的抗渗和耐久性能，应该引起足够重视。本文根据工程应用实践及国家现行施工规范要求，对泵送混凝土裂缝的产生原因及预防措施进行分析。
第二章
泵送混凝土的意义
2.1泵送混凝土的定义
泵送混凝土：可用混凝土泵通过管道输送拌和物的混凝土。
2.2泵送混凝土裂缝的类型、特点及其危害性
2.2.1混凝土裂缝的类型、特点
由变形变化引起的裂缝，这类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。其特征是结构要求变形，当受到约束和限制时产生内应力，应力超过一定数值后产生裂缝，裂缝出现后变形得到满足，内应力松弛。这种裂缝宽度大、内应力小，对荷载的影响小，但对耐久性损害大。
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，这类裂缝属于外因引起。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%。
2.2.2泵送混凝土裂缝的危害性
混凝土裂缝是混凝土结构的严重病害。贯穿裂缝和深层裂缝会破坏结构的整体性，改变混凝土的受力条件，从而有使局部甚至整体结构发生破坏的可能，严重影响建筑物的质量和运行安全性。混凝土早期表面裂缝在以后气温骤降形成的温度应力和外力作用下，表现裂缝可发展成具有破坏性的贯穿裂缝和深层裂缝。
2.3研究泵送混凝土施工裂缝的成因及防治措施的意义
随着我国建筑业的蓬勃发展，高层建筑的不断增多，特别是在商品混凝土的普及和推广应用后，泵送混凝土技术在工程施工中越来越多地被采用。泵送混凝土具有输送混凝土能力大、速度快、缩短工期、降低费用及能连续作业的特点，尤其对于高层建筑和大体积基础混凝土的施工，更能显示出它的优越性。
但是，泵送混凝土在工程的实际运用中，常有出现泵送混凝土强度不足，凝结异常以及出现裂缝的现象，在一定程度上影响了工程的质量，应当引起足够的重视。因此本文的研究重点就是泵送混凝土裂缝的成因分析及防治措施。
第三章
泵送混凝土裂缝的成因分析
3.1泵送混凝土的现状
混凝土在现代工程建设中占有重要地位。而在今天，混凝土的裂缝较为普遍，在桥梁工程中裂缝几乎无所不在。尽管我们在电气化改造工程中对混凝土梁桥的施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍然时有出现。究其原因，我们对混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。
在大体积混凝土中，温度应力及温度控制具有重要意义。这主要是由于两方面的原因。首先，在施工中混凝土常常出现温度裂缝，影响到结构的整体性和耐久性。其次，在运转过程中，温度变化对结构的应力状态具有显著的不容忽视的影响。我们遇到的主要是施工中的温度裂缝，因此本文仅对施工中混凝土裂缝的成因和处理措施做一探讨。
3.2泵送混凝土裂缝的种类及其成因分析
3.2.1干缩裂缝
混凝土浇注后仍处于塑料性状态时，由于表面水分蒸发过快而产生的裂缝。这类裂缝多在表面出现。形状不规则。长短不一，呈龟裂状深度一般不超过50mm，但薄板结构如果混凝土中掺加有含泥量大的粉砂则可能穿透。此类裂缝的主要原因，是混凝土浇注后3～4小时左右其表面没有被覆盖，特别是平板结构在炎热或大风干燥天气条件下，混凝土表面水分蒸发过快，或者是被基础、模板吸水过快，以及混凝土本身的高水化热等原因造成混凝土产生急剧收缩，而此时混凝土强度几乎为零，不能抵抗这种变形力而导致开裂，从混凝土中蒸发和被吸收水分的速度越快，干缩裂缝越易产生。而预拌混凝土公司为了满足施工现场的可泵性、流动性，其出机混凝土坍落度和砂率较大，加之夏季高温中为降低坍落度损失，以及大体积混凝土中均掺缓凝剂。
早期强度较低，所以水分特别容易散失，表面容易形成裂缝。
3.2.2沉降裂缝
钢筋混凝土的上表面箍筋或分布筋处，混凝土保护层偏小，箍筋及分布筋处混凝土厚度小，且受钢筋的阻碍，沉降量小，而箍筋旁边的混凝土厚度大，沉降量大，由此造成箍筋及分布筋所在位置与其两侧的混凝土沉降不均匀，产生沉降裂缝。
3.2.3温度裂缝
水泥在水化过程中产生大量的热量，使混凝土内部温度升高。如果按照我国施工验收规范规定混凝土浇筑温度为28℃，则可使混凝土内部温度达到65℃左右，如
果没有采用缓凝和降低水泥水化热的措施，混凝土内部温度有时还会更高。水泥水化热在1～3天可放出热量的50%。由于热量的传递、积存，混凝土内部的最高
温度大约发生在浇筑后的3～5天，因为混凝土内部和表面的散热条件不同，形成温度梯度，造成温度应力。当这种温度应力超过混凝土的内外约束力(包括混凝土
抗拉强度)时，就会产生裂缝。一般认为，混凝土的内外温差超过25℃，极易产生温度裂缝，这种裂缝出现在混凝土浇筑后的3～5天，初期出现的裂缝很细，随
着时间的发展而继续扩大，甚至达到贯穿的情况。
混凝土内部的温度与混凝土浇筑厚度及水泥品种、用量有关。混凝土分层越厚，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，产生裂缝的可能性也越大。
对于大体积混凝土，其形成的温度应力与其结构尺寸相关，在一定尺寸范围内，混凝土结构尺寸越大，温度应力也越大，因而引起裂缝的危险性也越大，这就是大体积混凝土易产生温度裂缝的主要原因。
第四章
泵送混凝土裂缝的防止措施
针对泵送混凝土裂缝的成因，我们可以制定相应的措施来防止或者尽量减少裂缝的发生，从而避免不必要的物力、财力上的损失，进而提高工程的进度及质量。
4.1温度裂缝防治措施
混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥品种、水泥用量有关。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。对于大体积混凝土，其形成的温度应力与其结构尺寸相关，在一定尺寸范围内，混凝土结构尺寸越大，温度应力也越大，因而引起裂缝的危险性也越大，这就是大体积混凝土易产生温度裂缝的主要原因。因此防止大体积混凝土出现裂缝最根本的措施就是控制混凝土内部和表面的温度差。减少温差的措施是选用中热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥，在掺加泵送剂或粉煤灰时，也可选用矿渣硅酸盐水泥。此外，可充分利用混凝土后期强度，以减少水泥用量。因此，为更好的控制水化热所造成的温度升高、减少温度应力，可以根据工程结构实际承受荷载的情况，对工程结构的强度和刚度进行复核与验算，并取得设计单位的同意后，可用56d或90d抗压强度代替28d抗压强度作为设计强度。
由于过去土木建筑物层数不多、跨度不大，且多为现场搅拌，施工工期短，混凝土标准试验龄期定为28d，但对于具有大体积钢筋混凝土基础的高层建筑，大多数的施工期限很长，少则1～2年，多则4～5年，28d不可能向混凝土结构，特别是向大体积钢筋混凝土基础施加设计荷载，因此将试验混凝土标准强度的龄期推迟到56d或90d天是合理的，正是基于这点，国内外许多专家均提出这样建议。如果充分利用混凝土的后期强度，则可使每1m3混凝土的水泥用量减少40～70kg左右，则混凝土温度相应降低4～7℃。另一方面，应当严格控制混凝土的出机温度和浇筑温度。
对于出机温度和浇筑温度的控制，《混凝土质量控制标准》（GB50164—92）中明确规定：高温季节施工时，混凝土最高浇筑温度，不宜超过35℃.为了降低混凝土的出机温度和浇筑温度，可以采取下面的办法：
①降低原料温度，每1m3混凝土中集料所占重量最大，所以最有效的办法是降低集料温度。在气温较高时，为了防止太阳直接照射，可以在砂石堆场搭设简易遮阳棚，必要时可向集料喷淋雾状水，或者在使用前用冷水冲洗集料；
②在搅拌混凝土时加冰块冷却；
③生产砼时避开当天高温时段；
④对搅拌运输车罐体、泵送管道采取保温、冷却措施。
4.2干缩裂缝防治措施
干缩裂缝的防止措施主要包括以下几点：
①合理选择水泥品种。一般来说，水泥的需水量越大，混凝土的干燥收缩越大，不同水泥混凝土的干燥收缩按其大小顺序排列为：矿渣硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中低热水泥和粉煤灰水泥。所以，从减少收缩的角度出发，宜采用中低热水泥和粉煤灰水泥。
②控制水泥用量。混凝土干燥收缩随着水泥用量的增加而增大，但是增加量不显著。在有可能减少水泥用量时，还是尽可能降低水泥用量，因为泵送混凝土的水泥用量偏高，C20～C60混凝土的水泥用量一般约为250～500kg/m3。
③用水量的把握。混凝土的干燥收缩受用水量的影响最大，在同一水泥用量条件下，混凝土的干燥收缩和用水量成正比、为直线关系；当水泥用量较高的条件下，混凝土的干燥收缩随着用水量的增加而急剧增大。综合水泥用量和用水量来说，水灰比越大，干燥收缩越大。
④最佳砂率的确定。混凝土的干燥收缩随着砂率的增大而增大，但增加的数值不大。泵送混凝土宜加大砂率，但不是笼统的和无限的，也应在最佳砂率范围内，可以通过理论计算和工程实践确定。
⑤化学外加剂的选用。掺加减水剂、泵送剂，特别是同时掺加粉煤灰的双掺技术不会增大干燥收缩，但是对于某些减水剂、泵送剂，尤其是具有引气作用时，有增大混凝土干燥收缩的趋势。因此在选用外加剂时，必须选用干燥收缩小的减水剂或泵送剂。
⑥正确选择养护时间和方法。混凝土浇筑面受到风吹日晒，表面干燥过快，产生较大的收缩，受到内部混凝土的约束，在表面产生拉应力而开裂。如果混凝土终凝之前进行早期保温保湿养护，对减少干燥收缩有一定作用。
4.3沉降裂缝的防治措施
这种裂缝的消除，可以采取以下施工方法予以克服
4.3.1正确的振捣方法
泵送混凝土的振捣方法，除了按普通混凝土的操作方法——震动棒的移动间距宜为400mm左右，振捣时间宜为15-30s进行外，尚需要在间隔20-30min后，进行第二次复振，其目的是提高混凝土密度，尽可能的消除结构构件四周水泡和缩水裂缝。
4.3.2二次抹压的施工技术
采用二次抹压技术可消除混凝土干缩、沉缩和塑性收缩产生的表面裂缝，增加混凝土内部的密实度。但是，二次抹压时间必须掌握恰当，过早抹压没有效果；过晚抹压混凝土已进入初凝状态，失去塑性，消除不了混凝土表面已出现的裂缝。混凝土浇注振捣后，用铁滚筒碾压2-3遍，在混凝土初凝后（用手指按压而无手印）及
终凝前（混凝土吸水时，脚踩有痕而无坑）分两次用木抹搓毛抹压，第一遍时普遍搓毛抹压，第二遍时应重点对出现裂缝的部位进行拍打，使其二次液化，弥合裂缝，由此达到消除收缩裂缝及沉降裂缝的目的。
第五章
结语
近年来，随着预拌泵送混凝土在高层建筑及大体积混凝土的施工中广泛应用，随然收到了提高工效、节约施工成本的良好效果，但是，由于预拌泵送混凝土有固有的收缩特性，且属于大流态性的混凝土，具有坍落度大、水泥用量大、含砂率高等特点，因此，在施工中产生裂缝的概率较高。所以如何防治将是今后重点研究的方向，我相信经过我们不断的探索及努力施工中由泵送混凝土的裂缝终将逐渐减小，直至不再出现。
参考文献
1、刘数华，冷发光，李丽华译《混凝土新技术》[M]。中国建材工业出版社，20082、《混凝土质量控制标准》(GB50164)[S]。中国建筑工业出版社出版。
3、《混凝土外加剂应用技术规范》(GB50119)[S]。中国建筑工业出版社出版。
4、陈肇元，朱金铨，吴佩刚《高强混凝土及其应用》[M]．清华大学出版社，19925、迟培云
吕平
周宗辉《现代混凝土技术》[M]。上海:同济大学出版社,19996、卢循.建筑施工技术[M].北京:中国建筑工业出版社,1996
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