泵送混凝土裂缝的防治

    马春莉　丁洪明

    摘 要 ：本文论述了泵送砼结构裂缝产生的原因及对裂缝的具体防治措施。

    关键词 ：泵送砼；裂缝；塑性收缩裂缝；沉降裂缝；温度裂缝；防治

    随着建筑技术的不断发展和进步泵送砼在现代建筑中已占据了主要地位，尤其是在高层、大体积和大跨度砼施工的方向，都得到了广泛的应用，它有集中搅拌、封闭运输、利于环保、节省人工、降低工人的劳动强度和提高工作效率等有点。但是在工程施工中出现砼裂缝也是最常见的质量问题。

    对于表面系数大的板、墙表面及大体积砼产生裂缝的可能性很大。这是因为砼由固、液、气三相组成的非均质复合材料，在成型之后受自然环境中多种因素影响而形成肉眼看不到的微小缝隙。但因沉陷、塑性收缩、干燥收缩和内外温差引起的裂缝是可以通过技术措施来限制和减少的。

    1 塑性收缩裂缝

    浇筑后砼表面蒸发过快和被基础模板吸收过快，造成初始凝固砼急剧脱水而产生的收缩裂缝属塑性收缩，当这种塑性收缩受基础、模板或钢盘的约束，因砼强度趋于零而产生裂缝。从砼中蒸发和吸收水分的速度越快，裂缝越容易产生。降低单位用水量，减少坍落度是防止塑性收缩的根本途径；增加环境温度降低气温减少蒸发量和良好的养生也是非常重要的。

    2 沉降裂缝

    产生沉降裂缝的主要原因是砼拌和料太稀坍落度过大沉降量过高。这种裂缝在坍落度过大的商品砼浇筑的结构中特别是板、墙表面系数过大的结构中容易出现。在砼沉陷时受到钢筋抑制或模板、基础沉陷或表面不平未压实沉陷所致。这种裂缝在砼浇筑2~3h后表面明水消失时即出现。其防止方法是将单位用水量控制在170~175kg/m3以下，基本满足泵送需要将坍落度控制在最小。对已出现的沉降裂缝在停止后，将裂缝附近砼表面重新抹压，使之愈合。

    3 干缩裂缝

    水分蒸发是造成干缩和塑性裂缝的重要原因，但塑性是在硬化前短期内产生的，而干缩是在硬化后较长时间产生的。砼干缩是因为水泥石干燥造成的。这种干燥、蒸发是由表面及里逐渐发展的。这种裂缝发生在距表层很浅的位置，常被人们所忽视。但必须注意的是干缩裂缝不仅严重损害薄壁结构的渗透和耐久性，也会使大体积砼的表面裂缝发展成更严重的裂缝，对结构的承载力和安全使用影响严重。

    影响砼干燥、干裂的主要因素是：

    3.1 水泥品种。水泥需水量越大，砼的干缩率越大，不同水泥砼干缩大小顺序为：矿渣硅酸盐、普通硅酸盐、中低热粉煤灰水泥。从减少收缩考虑，采用中低热粉煤灰水泥。

    3.2 水泥用量。干缩随水泥用量的增大而加大，减少水泥用量可减少干缩量。

    3.3 用水量。砼干缩受用水量影响最大，干缩同用水量成正比关系；随用水量的增加而急剧增加。

    3.4 砂率。砼干缩随砂率的增大而增加，但增加的数值不大。

    3.5 掺合料和外加剂。矿渣、硅藻土、赤页岩等掺合料在砼中会增大干缩；但适量膨胀剂能起到补偿作用，利于防止裂缝产生；减水剂、泵送剂和引气剂有增大砼干缩的作用。

    3.6 养护。早期养护对减少收缩干裂有一定作用。

    4 温度裂缝

    水泥水化过程中产生大量的热能，内部温度会超过30℃以上，一般在1~3d即释放50%以上热能。由于热的传递、积存，砼内最高温度多发生在浇筑后3~5d，因为外散热条件不同，中心温度高，表面温度低形成温度梯度，造成温度变形和应力。温度应力和温度差成正比，温差越大应力越大；当温度应力大于内外约束应力时产生裂缝。

    大体积砼一定尺寸范围内其结构尺寸越大，引起裂缝的危险也越大，防止出现温差的根本措施是控制砼内部和表面温差。包括：

    4.1 砼原材料和配合比的选择

    4.1.1 水泥。宜选用中热或地热的水泥，掺粉煤灰和泵送剂时，也可选用矿渣硅酸盐水泥。

    4.2.2 充分利用砼后期强度，大量研究数据表明：每1m3砼水泥用量增减10kg，其水化热将砼的温度相应升高或降低1℃。因此，为进一步控制水化热造成的温度升高，对工程结构进行验算，由设计同意后采用60d或90d强度代替28d抗压强度。充分利用后期强度，使每1m3砼减少水泥用量50~80kg，砼温度降低5~8℃。

    4.1.3 水泥用量尽量控制在450kg/m3以下，如果强度过高用掺粉煤灰来调整。

    4.2 掺合料合理配用。砼中渗入适量的优质粉煤灰，不仅能代替水泥，而且因粉煤灰颗粒呈球状具滚动效应，改善砼流动性、粘聚性和保水性，并能补充泵送砼达到粒径在31.5mm以下的细集料应占15%的要求，改善可泵性。

    掺加粉煤灰的砼的温度和水化热，1~28d龄期间大致为：掺入粉煤灰的百分数，就是温升和水化热降低的百分数，即掺入20%的粉煤灰，其温升和水化热约为不掺粉煤灰的水泥砼的80%，其效果是非常显著的。

    4.3 掺入外加剂。掺加具有减水、增塑、缓凝、引气的泵送剂，改善流动性、粘聚性和保水性，由于分散和减水作用，在降低用水量和提高强度的同时，还可降低水化热，推迟放热峰出现的时间，因而减小温度裂缝。

    4.4 选择优质粗细集料。细集料以采用中砂为宜，采用模数2.8的砂较细度模数2.3的砂可减少用水量20~25kg/m3，水泥用量相应减少25~35kg/m3，因而降低水化热。

    粗集料如采用5~40mm粒径的可比5~25mm粒径的减少用水量7kg/m3，水泥用量相应减少15kg/m3，因而减少泌水收缩水化热。

    4.5 控制搅拌机出口温度及浇筑温度。出机温度和浇筑温度的控制，世界各国均重视。例如日本规定暑期搅拌温度为30℃以下，砼浇筑温度应低于35℃；美国规范要求在炎热季节不超过32℃；德国规定在炎热季节新拌砼卸车时不超过30℃，我国“水工砼施工规范”（SDJ207-82）规定：高温季节施工时，砼浇筑最高温度不超过28℃，规范（GB50204-92）也规定了相同的温度限值。

    4.6 改进施工工艺

    4.6.1 搅拌工艺。采用二次投料的净浆裹石或砂裹石搅拌工艺，可有效阻止水分聚集在水泥砂浆和石子界面上，使硬化后界面过渡层结构致密，增大粘结力，提高砼强度10%或节省水泥5%以减少水化热和裂缝。

    4.6.2 振捣工艺。在终凝之前进行二次振捣可排出砼因泌水在石子、水平筋下部形成的空隙和水分，提高粘结和握裹力，防止沉陷开裂。

    4.6.3 养护工艺。浇筑不久的砼处于凝结硬化过程，水化速度快，适宜的潮湿环境可防止砼表面脱水产生收缩开裂，对空气水化，提高砼极限抗拉，养护是一个重要的关键环节。

    产生砼的沉陷、塑性、干缩裂缝均因其单位立方米用水量过大、拌和料过稀、坍落度过大、水分蒸发过快所致。因此，严格控制用水量是减少裂缝开裂的根本措施。