泵送混凝土施工裂缝的成因和控制措施

　　摘要：泵送混凝土经常出现的问题，不是力学上的结构强度，而是控制裂缝，提高混凝土抗渗、抗侵蚀性能，提高建筑结构的耐久年限。
　　关键词：泵送，混凝土，裂缝，成因，防治
　　1泵送混凝土的特点
　　泵送混凝土能改善混凝土的施工性能，可一次连续浇筑大方量混凝土，效率高，节省劳动力。但是和普通混凝土相比，其坍落度大，水泥用量多，砂率大，使得其裂缝普遍存在，在一定程度上影响结构的抗渗性和耐久性，应引起足够的重视。
　　2裂缝的分类
　　混凝土是一种由多种材料组成的人造石材，它具有抗压强度高与耐久性良好等特性，但也存在着抗拉强度很低，受拉时变形能力小，容易开裂等缺点。
　　2.1按其宽度可分为（裂缝宽度是指一条裂缝中较宽区段的平均值）
　　微观裂缝和宏观裂缝。混凝土的微观裂缝也可称为“肉眼不可见裂缝”，一般肉眼可见裂缝的宽度约在0.02－0.05mm之内，所以取0.05mm为可见裂缝的“宏观裂缝”的起始宽度。宏观裂缝可以避免，但不是所有的宏观裂缝都是有害的。大量研究证明：结构物产生的肉眼可见裂缝或导致的严重破坏，都可以看做是微观裂缝扩展和增加的结果。
　　2.2按其成因可分为
　　由外荷载的应力引起的裂缝、由变形引起的裂缝（即主要由温度、收缩、不均匀沉降或膨胀等变形产生应力而引起的裂缝）。
　　2.3按其深度不同可分为
　　贯穿裂缝、深层裂缝和表面裂缝。贯穿裂缝切断了结构断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害是较严重的；深层裂缝部分切断了结构断面，也有一定危害性；表面裂缝一般危害较小，但处于基础或混凝土约束范围以内的表面裂缝，在内部混凝土降温过程中，可能发展为贯穿裂缝。
　　2.4按其形状又可分为
　　表面的、贯穿的、纵向的、横向的、斜向的；上宽下窄的或上窄下宽的，以及梭形的。
　　3裂缝产生的原因
　　3.1收缩裂缝
　　3.1.1失水收缩:开始凝结的混凝土在强烈风、阳光照射等因素影响下，外露表面的水分迅速蒸发，产生收缩应力，导致裂缝产生，这种裂缝一般是不规则的表面龟裂。已凝结的防水混凝土由于养护不及时，早期失水，也会产生不规则的收缩裂缝，而且易贯通结构而引起渗漏。
　　3.1.2温度收缩：混凝土浇筑后，初期由于水泥水化热的作用，其内部温升很快，超出了最初的浇筑入模温度和当时的气温。当有约束时，混凝土热胀冷缩所产生的体积胀缩因为受到约束力的限制，在内部产生了温度应力，由于混凝土抗拉强度较低，容易被温度引起的拉应力拉裂从而产生温度裂缝。
　　3.2移动裂缝
　　模板强度或刚度不够，尚未凝固的混凝土在自重和振捣器作用下，很容易因变形而引起裂缝。
　　3.3结构裂缝
　　结构设计考虑不周，如钢筋用量不足、配筋错误、地基不均匀下沉、超荷载、过度振动（如地震）等，都会使混凝土拉应力过大而产生裂缝。
　　总之,引起混凝土裂缝的原因是非常复杂的。但总体上讲，裂缝主要可分为受力裂缝和其他因素如收缩、温度、不均匀沉陷等引起的裂缝。工程实践中结构物由变形引起的裂缝几乎占80％以上，而其中混凝土收缩又是占主要的。属于由外力引起的裂缝约占20％左右，这类裂缝在设计上是可以避免和控制的。
　　以下，将主要针对混凝土收缩裂缝的控制展开讨论。
　　4收缩裂缝影响因素和控制措施
　　4.1结构物裂缝应控制在如下范围：
　　（1）无侵蚀介质，无抗渗要求；0.3mm
　　（2）轻微侵蚀，无抗渗要求；0.2mm
　　（3）轻微侵蚀，有抗渗要求；0.1mm
　　4.2水泥品种
　　不同水泥混凝土的收缩各不相同，按其收缩率大小顺序排列为：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。
　　4.3水泥用量
　　混凝土收缩随着水泥用量的增加而增大，因此配合比在满足设计要求的前提下，应尽可能减少水泥用量，泵送混凝土的水泥用量比普通混凝土偏高，C20～C60混凝土的水泥用量一般约为350～600kg/m3。
　　4.4用水量
　　混凝土的收缩受用水量的影响最大，在同一水泥用量条件下，混凝土的收缩和用水量成正比，为直线关系，因此严格控制泵送混凝土的用水量是减少裂缝的根本措施。混凝土用水量应控制在170kg/m3以下。特别值得注意的是，混凝土的施工坍落度不得大于设计坍落度。
　　为了降低用水量，掺加适当数量减水率高、分散性能好的外加剂是很必要的。
　　4.5骨料
　　混凝土的收缩随着砂率的增大而增大，但增加的数值不大。碎石混凝土强度高，抗裂性好，当强度、坍落度相等时，卵石混凝土的水泥用量较少。骨料的选择和用量可以通过理论计算和工程实践确定。
　　4.6掺合料
　　矿渣、硅藻土、煤矸石、火山灰、赤页岩等粉状掺合料，掺加到混凝土中，一般都会增大混凝土的收缩值。但是质量良好、含有大量球形颗粒的粉煤灰，由于内比表面积小、需水量少，故能降低混凝土收缩值。
　　4.7化学外加剂
　　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，必须选用收缩性小的减水剂或泵送剂。
　　4.8膨胀剂
　　在地下室和防水工程中，混凝土中掺加适量的膨胀剂，可以利用其微膨胀作用，补偿混凝土的收缩，防止裂缝出现。一定要严格控制其掺量，用量过大会使混凝土肿胀和开裂。
　　4.9养护时间和方法
　　混凝土终凝之前进行早期保温、保温养护，对减少干燥收缩有一定作用。在施工中采用二次振捣，加强抹面和湿养护也是必不可少的技术措施。
　　4.10一般来说，由于收缩引起的初始裂缝，不影响结构物的承载能力（瞬时强度），仅对耐久年限有所影响。对不影响结构物的承载能力的裂缝，为防止钢筋锈蚀、混凝土碳化、酥松剥落，导致防水、防渗、抗冻融、抗疲劳等性能降低而影响结构的耐久年限，应对裂缝加以封闭或补强加固处理。对于半地下或地下结构来说，混凝土的裂缝主要影响其防水性能。一般当裂缝宽度在0.1～0.2mm时，虽然早期有轻微渗水，但经过一段时间后，裂缝可以自愈。如超过0.2～0.3mm，则渗水量与裂缝宽度的三次方按比例增加，所以在地下过程中，应尽量避免超过0.3mm贯穿全断面的裂缝。如出现这种裂缝，必须进行化学灌浆处理。
　　5实例
　　某公安交通信息指挥中心大楼筏板基础（C35混凝土）。
　　原材料及配合比：坍落度为160～180mm，选用42.5R粉煤灰硅酸盐水泥，中砂（粒径在0.315以下的砂不小于15％，砂率40％～50％），碎石（连续级配，粒径在5mm～20mm内），Ⅱ级粉煤灰（掺量为水泥用量的10％～15％），另选用木钙减水剂、UEA膨胀剂（正常部位掺量8％，后浇带掺量15％）、缓凝剂等外加剂。
　　技术措施：降低入模温度，把混凝土入模温度控制在33℃；在混凝土预拌中心，对砂石料及搅拌运输车筒体淋水降温（相应减少搅拌用水），在搅拌系统增设水箱，放入冰块，使用冷却水搅拌混凝土；在施工现场，在泵和搅拌运输车位置搭设防晒遮雨棚，对搅拌运输车淋水降温；用保持湿润的麻袋包裹混凝土输送管，克服摩擦引起的热量。
　　经过连续50小时完成了该筏板的浇筑，经相关各方检查检测后，认为其裂缝控制在规范允许的范围内，强度及抗渗性能满足设计要求。
　　6结语
　　综上所述，泵送商品混凝土，特别是在高强度、大流动性条件下，由于水泥用量多，单位用水量大，砂率高和掺化学外加剂，使混凝土收缩变形，产生裂缝的潜在危险大，必须引起足够重视。裂缝的控制涉及设计、施工、原材料、混凝土配合比等诸多因素，需要全面考虑。
　　参考文献：
　　[1]《混凝土泵送施工技术规程》JGJ/T10-95.中华人民共和国行业标准
　　[2]《建筑工程质量控制与验收-新版验收规范实施指南》.北京.中国建筑工业出版社.2003
　　[3]王寿华等著.《建筑施工手册》（第四版）.北京.中国建筑工业出版社2003
　　[4]王铁梦.《工程结构裂缝控制》中国建筑工业出版社.北京.2000年