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谈谈水工建筑工程泵送混凝土裂缝的预防与处理 泵送混凝土

来源:驻点 时间:2019-11-05 07:56:14 点击:

谈谈水工建筑工程泵送混凝土裂缝的预防与处理

谈谈水工建筑工程泵送混凝土裂缝的预防与处理 随着城乡建设的迅速发展,近年来,机械泵送混凝土在我市各种水利水电 建筑施工中得到广泛应用,不但提高了工效,节约了施工成本。同时,还有许多 技术问题,需要在施工中加以注意。本文对泵送混凝土一些裂缝的通病及其防治 措施作以阐述。

近年来,泵送混凝土在水利水电建筑施工中得到广泛应用,不但提高 了工效,节约了施工成本,同时还解决了施工现场复杂、高空施工输送混凝土的 问题。但是由于泵送混凝土凝固有的收缩特性,且属于大流态性的混凝土,具有 坍落度大,含砂率高,水泥用量较大等特点,使得泵送混凝土凝固过程中容易产 生裂缝。裂缝的出现,不仅会降低混凝土建筑物的抗渗能力,影响其使用功能, 而且能引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性。因此认真对待泵送 混凝土裂缝的研究,采取合理的处理方法对泵送混凝土施工过程中裂缝的预防与 处理作以探讨:
1.干缩裂缝:
干缩裂缝的产生是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不 同的结果。现浇混凝土完毕,若不及时采取恰当措施,极易失水过快产生干裂缝;
混凝土养护结束后一段时间或混凝土的浇筑完毕后的一周左右,也极易产生干缩 裂缝。干裂缝多为表面性线状或网状细小裂缝,宽度在0.05mm~0.2mm。空气相 对湿度较低时裂缝也易产生。因此,必须进行恰当的养护,保证现浇混凝土有适 宜的硬化条件。在混凝土浇筑完毕后,及时覆盖塑料薄膜、湿草袋,对混凝土进 行保湿养护,接缝处搭接严密。避免混凝土水分蒸发,使混凝土表面湿润。混凝 土终凝后,继续浇水养护7d。需要时适当延长养护时间。经过二次抹压混凝土初 凝后,洒水润湿,混凝土凝后,每天分几次洒水,或用草栅、土工布、塑料薄膜 覆盖养护7d。

干缩裂缝其它主要预防措施有:一是采用收缩量较小的水泥,降低水 泥用量;二是混凝土裂缝受水灰比的影响,水灰比越大,干缩越大。因此在混凝 土配合比设计中应尽量控制好水灰比。同时掺加适量的减水剂;三是掺加泵送剂, 混凝土材料掺入泵送剂可以配制出不离析、聚性好、和易性、可泵性好,具有一 定含气量和缓凝性,能有大坍落度的混凝土,且能起到减水剂的作用;四是为防 止墙、柱、水工基础等侧模板过早拆卸, 导致混凝土表面产生干空裂缝,应在 混凝土表面刷养护液,有条件的用土木包,塑料薄膜覆盖养护;五是根据混凝土体积的大小,适当增设伸缩缝。

2.塑性收缩裂缝 塑性收缩是指混凝土在凝结之前,表现因失水较快而产生的收缩。塑 性收缩一般在干热或大风天气出现,裂缝中间宽、两端细、长短不一,互不连贯。

较短的裂缝一般长10cm~40cm,较长的裂缝一般长1m~3.5m,宽1mm~5mm。

其产生原因为:泵送混凝土在终凝前几乎没有强度或强度小,或者混凝土刚刚终 凝而强度很小时,受高温或较大风力的影响混凝土表面失水过快,造成毛细管中 产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法抵抗收缩, 因此产生龟裂。影响泵送混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝 结时间、环境温度、风速等等。

主要预防措施:一是选用干缩值较小,早期强度较高的硅酸盐或普通 硅酸盐水泥;二是严格控制水灰比,掺高效减水剂或泵送剂来增加混凝土的坍落 度和和易性,减少水泥及水的用量;三是浇筑混凝土之前,将基层和模板均匀浇 水湿透;四是覆盖塑料布或者潮湿的草垫、麻片等,保持混凝土终凝前表面湿润, 或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。

3.水化热引起的裂缝(温度裂缝) 大体积混凝土在水利水电工程中比较常见,预防水化热引起的裂缝尤 为重要。大体积混凝土由于水化热产生的升温较高、降温幅度大、速率快,使混 凝土产生较大的温度和收缩应力是导致混凝土产生裂的主要原因。因此,为防治 水化热引起的裂缝,施工前应计算升温峰值、内外温差及降温速率,制定相应的 技术措施,防止和控制温度裂缝,确保工程质量。

(1)降低原材料进入搅拌机的温度,如夏季在水箱内加冰块,降低水 温;粗骨料遮阳防晒;散装水泥提前储备,避免新出厂水泥温度过高。采取以上措 施最大限度降低混凝土出机温度。

(2)夏季泵送混凝土运输车加保温套或对罐体喷淋冷水降温。混凝土 泵送管道遮阳防晒。合理部署施工,尽量避免在炎热天气浇筑大体积混凝土。如 果根据工程总体安排,必须在炎热天气浇筑时,可通过调整工序,使混凝土浇筑 时间,避开当天的高温时段;在夏季采用混凝土输送泵进行浇筑时,对处于日照 中的泵管,要采取遮盖或包裹等降温措施;另外,采用商品混凝土时,在其罐车上也要加设防晒装置。

(3)混凝土浇筑作业面遮阳,防止暴晒而使混凝土温度升高。

3.1降低混凝土水化热 (1)选择中低热品种水泥,优先选用矿渣硅酸盐水泥。结构工程中的 大体积混凝土,大多采用水化热较低的矿渣硅酸盐水泥,因其水泥熟料含量较少, 且混合材料中的活性氧化硅、活氧化铝与氢氧化钙、石膏的化合作用在常温下进 行比较缓慢,早期强度(三天和七天)较低,但在硬化后期(28天后),由于经过化 学反应生成的水泥凝胶不断扩展,使水泥石(水泥浆凝结后变成的坚固石状物质) 强度不断增长,最后甚至超过同标号的普通硅酸盐水泥,故可充分利用其后期强 度。

(2)利用混凝土后期强度用R60或R90替代R28作为设计强度。

(3)掺入一定比例的粉煤灰。

(4)掺入高效减水剂、缓凝剂。

3.2掺UEA膨胀剂 掺入UEA膨胀剂在最初14d潮湿养护中,使混凝土体积微膨胀,补偿 混凝土早期失水收缩产生的收缩裂缝。

3.3采用二次抹压技术 混凝土入模振捣,表层刮平1~2小时后,即在混凝土初凝前在混凝土 表面进行二次抹压,消除混凝土干缩和塑性收缩产生的表面裂缝,增加混凝土内 部的实心密实度。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。

3.4采用二次振捣法,从而提高混凝土的抗裂性。通过试验证明,对 浇筑后尚未初凝的混凝土进行二次振捣,能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢 筋下部生成的水分和空隙,减少混凝土内部微裂,增强混凝土的密实度,从而可 提高混凝土的抗裂性。

采用二次振捣法控制混凝土的温度裂缝在确定二次振捣时间时,除了要考虑混凝土本身的特性外,还要结合分层浇筑速度以及混凝土振捣浇筑路线的 安排,在操作时间上留有余地,避免混凝土上下层在浇筑时发生脱节,从而形成 施工冷缝。

3.5减小内外温差法 保温养护:大体积混凝土在浇筑后,选择适当的材料加以覆盖,尽量 减少混凝土的暴露时间,这样既可避免夏季遭受暴晒,又防止冬季经受寒潮冲击, 导致混凝土面产生急剧的温度梯度,以延缓混凝土的降温速率。

保湿养护:由于水的导热系数较小,可对混凝土起到一定的隔热保温 作用,所以通过加长养护时间,可以使混凝土表面蓄存一定深度的水分,这样可 以延缓混凝土内部水化热的降温速度,从而缩小混凝土中心和表面的温度差值。

内部降温:在大体积块体内预留一些孔道,在内部通循环冷水或冷气 冷却,但必须控制降温速度,不能超过0.5~1.0摄氏度/小时。

3.6混凝土自然养护 (1)保湿养护混凝土表面经过二次抹压后,立即覆盖塑料薄膜,防止 表面水分蒸发,保持混凝土处于潮湿状态下养护。特别是对于掺入UEA膨胀剂的 混凝土,在最初14d内,必须潮湿养护,方能促使膨胀剂充分发挥作用。(2)保湿 养护根据混凝土绝热温升计算,确定中心最高温度,按实际温度控制技术措施, 确定养护材料及覆盖厚度和养扩时间。保温养护的目的:A减少混凝土表面热量 扩散,减少内外温差;B延缓散热时间,控制降温速率,有利于混凝土强度增长, 避免产生贯穿裂缝。养护一般不少于15d。(3)在常温季节,混凝土终凝后也可采 取蓄水养护的办法,替代前两种保温保湿养护办法。根据混凝土内外温差数据, 及时调整蓄水高度,也能收到预期效果。

4.沉陷裂缝 沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软,或回填土不实或岩 石沉降导致;或者因为模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致。

特别是在冬季,模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降从而使混凝土结 构产生裂缝。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝,其走向与沉降量成正比关系。地 基变形稳定后,沉陷裂缝也基本趋于稳定。主要预防措施:一是对松软土、填土地基上部结构施工前应做好地基 强度试验,进行必要的夯实和加固,满足工程设计需要。二是保证模板有足够的 强度,且支撑牢固,并使地基受力均匀。三是防止混凝土浇灌过程中地基被水浸 泡。四是模板拆除的时间不能太早,注意拆模的先后次序。

5.化学反应引起的裂缝及预防 碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见 的由于化学反应引起的裂缝。

泵送混凝土拌和后会产生一些碱性离子,这些离子与某些活性骨料产 生化学反应并吸收周围环境中的水使体积增大,混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂 缝一般出现在混凝土结构使用期间,一旦出现很难补救,因此应在施工中采取有 效措施进行预防。主要的预防措施:一是选用碱活性小的砂石骨料。二是选用低 碱水泥和低碱或无碱的外加剂。三是选用掺和料抑制碱骨料反应。

由于混凝土浇筑、振捣不良或者钢筋保护层较薄,有害物质进入混凝 土使钢筋锈蚀,锈蚀的钢筋体积膨胀把混凝土胀裂,此种类型的裂缝,沿钢筋的 位置出现。通常的预防措施有:一是保证钢筋保护层的厚度,二是泵送混凝土级 配要良好。三是可泵混凝土浇注要振捣密实。四是钢筋表层涂刷防腐涂料。

总之,要消除泵送混凝土施工裂缝的产生,应注意原材料质量的把关 和混凝土配合比的设计。尽量选用低中水化热水泥,以降低水化热;采用高强水 泥以减少水泥用量。根据实际情况,掺入适量粉煤灰等掺合材料,则可改善混凝 土和易性可泵性,降低水化热,从而增强密实度,提高混凝土强度和耐久性。保 证混凝土的拌合物的均匀性。泵送预拌混凝土配合比设计应符合国家现行有关标 准,商混除满足用户提出的强度、耐久性要求外,还要考虑运距、泵送距离、具 体施工条件等因素。科学设计配合比,确定适宜的坍落度,适当的砂率、水灰比、 水泥用量,选用适宜掺合料。总之,在保证强度的前提下,不宜过多增加水泥用 量;在保证泵送和浇筑的前提下,坍落度不宜过大。

混凝土裂缝修补措施主要有以下一些方法:表面修补法,灌浆、嵌缝 封堵法,结构加固法,混凝土置换法,电化学防护法以及仿生自愈合法。

5.1 表面修补法 表面修补法是一种简单、常见的修补方法,它主要适用于稳定的和对结构承载力没有影响的表面裂缝,通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、 环氧胶泥之后在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料,或在表面裂缝处涂刷107 胶或清水,然后均匀涂抹水泥。待水泥初凝固后用砂纸等物品,把表面打磨平整。

为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,通常可能采用在裂缝的表面粘玻璃 纤维等措施。

5.2 灌浆、嵌缝封堵法 灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝 的修补,它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土裂缝中,胶结材料硬化后与混 凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧 树脂基丙烯酸酯、聚氨脂等化学材料。

嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿槽,在槽 中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性在聚氯乙烯胶 泥、塑料油膏、丁基橡胶等等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

5.3 结构加固法 当裂缝影响到混凝土结构性能时,就要考虑采取加固法对混凝土结构 进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法:加大混凝土结构的截面面积, 在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固。

5.4 混凝土置换法 混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法,此方法是先将 损坏的混凝土剔除,然后再置换入新的混凝土材料。常用的置换材料有:普通混 凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。

5.5 电化学防护法 电化学防腐是利用施加电场介质中的电化学作用,改变混凝土或钢筋 混凝土所处的环境状态,钝化钢筋,以达到防止锈蚀的目的。阴极防护法、氯盐 提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。适用钢筋、混凝土 的长期防腐,既可用于已裂结构也可以用于新建结构。

5.6 仿生自愈合法仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法,它模仿生物组织对受创伤部 位自动分泌某种物质,而使创伤部位得到愈合功能,在混凝土的传统组分中加入 某些特殊组分(如含粘结剂的液芯纤维或胶囊),在混凝土内部形成智能型仿生自 愈网络系统,当混凝土出现裂缝时,分泌出部分液芯纤维使裂缝重新愈合。从而 达到处理裂缝的目的。

【作者简介】李景成,男,广东南海人,毕业于武汉大学,教授级高 级工程师。

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