泵送混凝土施工中出現(xiàn)技術(shù)問(wèn)題的防治

摘　要:闡述了泵送混凝土在施工過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的一些技術(shù)問(wèn)題,以及產(chǎn)生這些問(wèn)題的原因,并提出了在施工過(guò)程中應(yīng)該采取的技術(shù)和組織防治措施,以提高泵送混凝土的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:泵送混凝土,收縮裂縫,濕度變形

建筑技術(shù)的發(fā)展已使泵送混凝土成為高層、大體積和大跨度混凝土施工的方向,但是在工程施工中曾出現(xiàn)一些技術(shù)問(wèn)題,現(xiàn)分析如下。

1　混凝土強(qiáng)度等級(jí)不足問(wèn)題

1.1　混凝土施工時(shí)水灰比過(guò)大

在目前一些施工單位未嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)要求選用混凝土的坍落度,集中攪拌站提供的混凝土坍落度較大,泵送不出。用水量和水泥用量加大,混凝土產(chǎn)生裂縫的機(jī)會(huì)增多。造成實(shí)際生產(chǎn)的混凝土單位用水量大于配合比給定的用水量,在水泥用量不增加的情況下,實(shí)際生產(chǎn)的混凝土強(qiáng)度肯定要低于配制強(qiáng)度,其造成的損失是較大的。影響混凝土強(qiáng)度的因素有原材料、配合比、施工方法、養(yǎng)護(hù)方法。而水泥品種和強(qiáng)度、水灰比是最重要的因素。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明:坍落度每增大10mm,用水量需加大2%。

1.2　水泥活性低于水泥強(qiáng)度

水泥活性低于或高于水泥標(biāo)號(hào)對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響與水灰比有關(guān)。在水灰比為0.3、0.35、0.40時(shí)，水泥強(qiáng)度每增減1MPa，混凝土強(qiáng)度增減1.29MPa,1.1MPa和0.9MPa。由此可見(jiàn),水泥活性對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響是明顯的。但是水泥強(qiáng)度均有出廠合格證和復(fù)試檢驗(yàn)結(jié)果,一般配合比設(shè)計(jì)時(shí)要用水泥活性來(lái)計(jì)算,所不放心的是水泥存放時(shí)間較長(zhǎng),活性大大降低時(shí),再用出廠的強(qiáng)度計(jì)算,就可能降低混凝土的強(qiáng)度。

1.3　骨料質(zhì)量差

砂石級(jí)配不良,含泥量過(guò)大、石子針片狀較多、軟弱顆粒多、砂過(guò)細(xì)或砂率過(guò)低,均會(huì)造成混凝土強(qiáng)度降低,特別是C40以上強(qiáng)度的混凝土。

1.4　泵送劑質(zhì)量與摻量影響

泵送劑對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響十分大。質(zhì)量?jī)?yōu)異的泵送劑僅達(dá)到JC473292混凝土泵送劑一等品的技術(shù)指標(biāo),必須在滿足坍落度增加值的同時(shí)減少10%～12%的水,使單位用水量降低,相應(yīng)降低水灰比,并達(dá)到抗壓強(qiáng)度比不小于115%。否則泵送劑的減水率低,在不減水的情況下,只能加大坍落度,而使抗壓強(qiáng)度比達(dá)不到不小于115%的合格標(biāo)準(zhǔn)。

混凝土泵送劑對(duì)其質(zhì)量的影響不僅是泵送劑的品種,更與摻量有關(guān)。超大摻量在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上均不合理;但摻量低必然會(huì)使坍落度的強(qiáng)度降低。因此選擇泵送劑的品種和摻量,必須針對(duì)工程具體實(shí)際和采用的原材料、配合比、攪拌、運(yùn)輸成型方式及環(huán)境有關(guān)。決不能借用外單位和以往資料,不經(jīng)試配即用于工程是十分危險(xiǎn)的。

2　混凝土的可泵性問(wèn)題

混凝土的可泵性是滿足拌合物在泵的輸送下順利進(jìn)行的反映,包括:混凝土拌合物在泵腔內(nèi)易于流動(dòng)并充滿所有空間;有良好的粘聚性、保水性,在輸送中不分層離析和泌水;混凝土與管壁之間以及混凝土內(nèi)摩擦阻力小。從使用角度分析,混凝土拌合物的可泵性應(yīng)以流變形式表達(dá);根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得到一定量值的方法來(lái)測(cè)定。最常用的方法是阿勃拉姆設(shè)計(jì)的坍落度測(cè)量法,由于設(shè)備簡(jiǎn)單測(cè)量容易,既可測(cè)出流動(dòng)性大小,又能判別粘聚性和保水性好壞,因而已被中國(guó)、美國(guó)、日本和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)確定為測(cè)定流動(dòng)性混凝土工作性的標(biāo)準(zhǔn)方法。最適宜泵送混凝土的最大坍落度值,世界各國(guó)均有一定的要求值。德國(guó)為180mm～220mm;日本為180mm～210mm;歐洲各國(guó)為230mm～250mm;我國(guó)為180mm～200mm。為使混凝土具有良好的可泵性并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度、耐久性和經(jīng)濟(jì)性，對(duì)混凝土的工作性特別是最小坍落度應(yīng)嚴(yán)格控制。

3　泵送混凝土的裂縫問(wèn)題

3.1　塑性收縮裂縫

澆筑后混凝土表面蒸發(fā)過(guò)快或被基礎(chǔ)、模板吸水過(guò)快,造成初始凝固混凝土急劇脫水而產(chǎn)生的收縮裂縫屬塑性收縮,當(dāng)這種塑性收縮受基礎(chǔ)、模板或鋼筋的約束,因混凝土強(qiáng)度大于零而產(chǎn)生裂縫。從混凝土中蒸發(fā)和吸收水分的速度越快,裂縫越容易產(chǎn)生。降低單位用水量減小坍落度是防止塑性收縮的根本途徑;增加環(huán)境濕度、降低氣溫、減小蒸發(fā)量和良好的養(yǎng)生也是非常重要的。

3.2　沉降裂縫

產(chǎn)生沉降裂縫的主要原因是混凝土拌合料太稀,坍落度過(guò)大,沉陷量過(guò)高。這種裂縫在坍落度過(guò)大的商品混凝土澆筑結(jié)構(gòu)中,特別是板、墻表面系數(shù)過(guò)大的結(jié)構(gòu)中容易出現(xiàn)。在混凝土沉陷時(shí)受到鋼筋抑制或模板、基礎(chǔ)沉陷或表面不平未壓實(shí)沉陷所致。這種裂縫在混凝土澆筑后2h～3h,表面明水消失時(shí)即出現(xiàn)。其防止辦法是將單位用水量控制在170kg/m2～175kg/m2以下,基本滿足泵送需要坍落度降至最小。對(duì)已出現(xiàn)的沉陷裂縫在停止后,將裂縫附近混凝土表面重新抹壓,使之愈合。

3.3　干縮裂縫問(wèn)題

水分蒸發(fā)是造成干縮和塑性裂縫的主要原因。但塑性是在硬化前短期內(nèi)產(chǎn)生的,而干縮是在硬化后較長(zhǎng)時(shí)間產(chǎn)生的。混凝土干縮是因?yàn)樗嗍稍镌斐傻?。這種干燥、蒸發(fā)是由表及里逐漸發(fā)展的。這種裂縫發(fā)生在距表層很淺的位置,常被人們所忽視。但必須注意的是,干縮裂縫不僅嚴(yán)重?fù)p害薄壁結(jié)構(gòu)的滲透和耐久性,也會(huì)使大體積混凝土的表面裂縫發(fā)展成更嚴(yán)重的裂縫,對(duì)結(jié)構(gòu)的承載力和安全使用影響嚴(yán)重。

影響混凝土干燥開(kāi)裂的主要因素有如下幾點(diǎn):1)水泥品種。水泥需水量越大,混凝土的干縮率越大,不同水泥混凝土干縮大小順序?yàn)?礦渣硅酸鹽類(lèi)、普通硅酸鹽類(lèi)、中低熱、粉煤灰水泥,從減少收縮考慮采用中低熱水泥和粉煤灰水泥。

2)水泥用量。干縮隨水泥用量的增加而加大,減少水泥用量可減少干縮量。
3)用水量?；炷粮煽s受用水量影響最大,干縮同用水量成正比關(guān)系;隨用水量的增加而急劇增大。
4)砂率?；炷粮煽s隨砂率的增大而增加,但增加的數(shù)值不大。
5)摻合料及外加劑。礦渣、硅藻土、赤頁(yè)巖等摻合料在混凝土中會(huì)增大干縮;但適量膨脹劑能起補(bǔ)償作用,利于防止裂縫產(chǎn)生;減水劑、泵送劑和引氣劑有增大混凝土干縮的作用。
6)養(yǎng)護(hù)。早期養(yǎng)護(hù)對(duì)減少收縮開(kāi)裂有一定作用。

3.4　溫度裂縫

水泥水化過(guò)程中產(chǎn)生大量的熱能,內(nèi)部溫度會(huì)超過(guò)30℃以上;一般在1d～3d即釋放50%以上熱能。由于散熱的傳遞、積存,混凝土內(nèi)最高溫度多數(shù)發(fā)生在澆筑后3d～5d,因內(nèi)外散熱條件不同,中心溫度高,表面溫度低,即形成溫度梯度,造成溫度變形和應(yīng)力。溫度應(yīng)力和溫差成正比,溫度越大應(yīng)力越大;當(dāng)溫度應(yīng)力大于內(nèi)外約束應(yīng)力時(shí)則產(chǎn)生裂縫。

大體積混凝土一定尺寸范圍內(nèi)其結(jié)構(gòu)尺寸越大,引起裂縫的危險(xiǎn)性也越大,防止出現(xiàn)溫差最根本的措施是控制混凝土內(nèi)部和表面溫差。包括以下幾方面:

1)混凝土原材料和配合比選擇。a.水泥。宜選用中熱或低熱水泥,摻粉煤灰和泵送劑時(shí),也可選用礦渣硅酸鹽水泥。b.充分利用混凝土后期強(qiáng)度。c.水泥用量盡量控制在450kg/m3以下,如果強(qiáng)度過(guò)高用摻粉煤灰來(lái)調(diào)整。

2)摻合料合理配用?；炷林袚饺脒m量的優(yōu)質(zhì)粉煤灰,不僅能代替水泥,而且因粉煤灰顆粒呈球狀、具有流動(dòng)效應(yīng),改善了混凝土流動(dòng)性、粘聚性和保水性,并能補(bǔ)充泵送混凝土達(dá)到粒徑在
0.315mm以下的細(xì)集料應(yīng)占15%的要求,改善可泵性。

3)摻入外加劑。摻加具有減水、增塑、緩凝、引氣的劑,改善流動(dòng)性、粘聚性和保水性,由于分散和減水作用,在降低用水量和提高強(qiáng)度的同時(shí),還可降低水化熱,推遲放熱峰出現(xiàn)的時(shí)間,因而減少溫度裂縫。

4)選擇優(yōu)質(zhì)粗細(xì)集料。細(xì)集料以采用中砂為宜,采用模數(shù)為2.8的砂較細(xì)度模數(shù)為2.3的砂可減少用水量20kg/m3～25kg/m3,水泥用量相應(yīng)減少25kg/m3～35kg/m3,因而降低水化熱。
粗集料如采用5mm～40mm粒徑的,可經(jīng)5mm～25mm粒徑的減少用水量7kg/m3,減少水泥用量15kg/m3,因而減少泌水、收縮和水化熱。

5)控制攪拌機(jī)出口溫度及澆筑溫度。出機(jī)溫度和澆筑溫度的控制,世界各國(guó)均重視,例如日本規(guī)定暑期混凝土攪拌溫度為30℃以下,混凝土澆筑應(yīng)低于35℃;前蘇聯(lián)規(guī)定:暑期施工澆筑表面系數(shù)大于3的結(jié)構(gòu)出機(jī)溫度不超過(guò)30℃～35℃,而對(duì)表面系數(shù)小于3的大體積混凝土拌合物不超過(guò)20℃;美國(guó)規(guī)范要求在炎熱季節(jié)不超過(guò)32℃;德國(guó)規(guī)定炎熱季節(jié)新拌混凝土卸車(chē)時(shí)不超過(guò)30℃。我國(guó)SDJ207282水工混凝土施工規(guī)范規(guī)定:高溫季節(jié)施工時(shí),混凝土澆筑最高溫度不超過(guò)28℃,規(guī)范(GB60204292)也規(guī)定了相同溫度限值。

6)改進(jìn)施工工藝。a.攪拌工藝。采用二次投料的凈漿裹石或裹砂攪拌工藝,可有效阻止水分聚集在水泥砂漿和石子界面上,使硬化后界面過(guò)渡層結(jié)構(gòu)致密,增大粘結(jié)力,提高混凝土強(qiáng)度10%或節(jié)省水泥5%以減少水化熱和裂縫。b.振搗工藝。在終凝之前進(jìn)行二次振搗可排除混凝土因泌水在石子、水平筋下部形成的空隙和水分,提高粘結(jié)和握裹力,防止沉陷開(kāi)裂。c.養(yǎng)護(hù)工藝。澆筑不久的混凝土,處于凝結(jié)、硬化過(guò)程,水化速度較快,適宜的潮濕環(huán)境可防止混凝土表面脫水產(chǎn)生收縮開(kāi)裂,對(duì)空氣水化,提高混凝土極限抗拉養(yǎng)護(hù)是一個(gè)重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。產(chǎn)生混凝土的沉陷、塑性、干縮裂縫,均因其單位立方米用水量過(guò)大、拌合料過(guò)稀、坍落度過(guò)大、水分蒸發(fā)過(guò)快所致。因此嚴(yán)格控制用水量是減少裂縫開(kāi)裂的根本措施。

4　凝結(jié)異常問(wèn)題

泵送混凝土有時(shí)會(huì)采用特種水泥和摻外加劑及摻合料,否則混凝土品質(zhì)變壞和發(fā)生異常凝結(jié)會(huì)影響泵送質(zhì)量的結(jié)構(gòu)質(zhì)量并影響工期。

4.1　緩凝問(wèn)題

1)泵送劑中緩凝成分過(guò)多。為增加泵送流動(dòng)性,減少泌水和坍落度損失,要摻入緩凝劑含量較多的木質(zhì)、糖鈣類(lèi)復(fù)合劑。當(dāng)泵送組分不匹配、摻量不適或氣溫低時(shí),均會(huì)使混凝土過(guò)分緩凝。

2)減水組分超臨界摻量。木質(zhì)磺酸鈣類(lèi)緩凝型減水劑的緩凝已被人們所知,但對(duì)茶磺酸甲醛和三聚氰胺類(lèi)也會(huì)造成緩凝作用知之甚少。實(shí)際上這兩種減水劑的緩凝性小,減水作用大,促進(jìn)早強(qiáng)而緩凝作用未引起重視。當(dāng)摻量達(dá)臨界量時(shí)由于減水作用,強(qiáng)度不會(huì)增加而緩凝泌水作用呈現(xiàn)出來(lái),使混凝土凝結(jié)遲緩。

3)緩凝摻合料超量。

4)環(huán)境溫度過(guò)低。

4.2　速凝、假凝問(wèn)題

1)在常溫和夏季多采用有早強(qiáng)組分的硫酸鈉泵送劑,因凝結(jié)時(shí)間短坍落度損失快,即使可以出泵但澆筑振搗困難,容易形成蜂窩、孔洞、麻面或露筋。

2)用硬石膏作為調(diào)凝劑的硅酸鹽類(lèi)水泥,當(dāng)采用含有木質(zhì)硫酸鈣或糖類(lèi)的復(fù)合泵送劑時(shí),會(huì)引起初凝時(shí)間很短或速凝。

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