使用泵送砼的水平结构表面裂缝产生原因及防治措施

申请免费试用、咨询电话：400-8352-114

世间万物，凡有一利者，也定会有一弊。笔者通过多年的施工及监理实践，结合水平结构容易产生裂缝的现象，从泵送砼的原材料、配合比、拌制、运送、泵送、浇筑及国内生产状况入手，从中分析产生裂缝的原因并找出解决问题的办法，取得了较好的成效，供同仁参考、斧正。
    一、我国的泵送砼的特点分析：
    （一）原材料及配合比
    泵送砼的配合比设计，是在使用普通方法施工的砼的配合比设计所遵守的相关规定的基础上，结合砼拌合物在泵压作用下，由管道输送的特点，对其水泥用量、塌落度、砂率等方面做了特殊处理，使其满足泵送的要求。
    为了防止砼泵送时管道堵塞，严格控制了粗骨料的最大粒径与输送管直径之比，从而导致了粗骨料的粒径，在高层建筑施工中，根据泵送的高度，控制在5-25mm，远小于普通砼的粗骨料粒径。
    泵送砼的水泥用量，是根据输送管直径、泵送距离及骨料的使用情况所决定的，由于泵送砼所使用的粗骨料粒径偏小，造成水泥用量的增加。
    为了改善砼的可泵性，除了规定细骨料宜用中砂外，还对通过0.315mm筛孔砂的含量不得少于15﹪作了严格的规定，从而使特细砂的含量，较普通砼加大。
    泵送砼的砂率规定在38﹪-45﹪之间，较使用普通方法施工的砼的砂率增加了4﹪-5﹪，从而使砂的用量在粗细骨料总量中所占的比例加大。
    在泵送砼中掺加粉煤灰，不仅可以减少水泥的用量，而且其中所含的二氧化硅及三氧化二铝，在水泥中的碱性物质“激发”下，表现出水化硬化能力的活性来。
    为了满足泵送的工艺要求，砼的塌落度设计时的取值，是与泵送高度相关的。高度愈高，塌落度愈大，塌落度大，意味着用水量的增加或减水剂的掺加。
    外加剂的使用，能使砼按使用要求而改性。例如，减水剂的使用，能大幅度的降低水灰比和提高强度，快速的提高拌合物的和易性，使塌落度加大。缓凝剂的使用，为砼的予拌、运输、浇注提供了可能性。
    （二）砼的拌制及运送
    在一些泵送砼的搅拌站，砂、石、水泥及外加剂的投料，是由电脑控制进行的，但粉煤灰的投料，却是由人工进行的。这样，不仅造成粉煤灰的投入量的失准，而且容易造成投料顺序的混乱，使得砼搅拌所规定的投料次序——粉煤灰宜与水泥同步，外加剂宜滞后于水和水泥，难以得到保证。
    城市中恶劣的交通环境、运输距离的超长，使得运输延续时间超出了砼初凝时间的二分之一，或超过国家规定的标准，造成砼塌落度损失过大和浇注困难，甚至造成后续工序的无法进行。
    （三）泵送与浇注
    用水泥浆或沙浆润滑管壁，是保证砼正常泵送及砼质量的必备条件之一，但能否将其分散布料，直接影响到砼的质量。
    我国目前泵送砼的粗骨料供应存在的筛分不合格、级配不合理、超标尺寸的粗骨料及针、片状骨料过多等问题，造成了输送管的堵塞。
    二、水平结构易产生裂缝的原因分析
    （一）水平结构的特点，是产生裂缝的主观原因。
    水平结构的最显著特点，是其厚度远小于长度及宽度，裸露在空气中的表面积远大于其它结构。由此造成此种结构在砼浇注、凝结的过程中，水分的蒸发面积大，尤其是在高温、刮风、相对湿度小的天气下，砼表面的水分容易急剧蒸发，体积收缩大，而砼内部湿度变化较小，体积变化也较小，因而表面收缩变形受到内部砼的约束，出现拉应力，引起砼表面开裂，产生干缩裂缝。
    水平结构的上表面箍筋或分布筋处，砼保护层偏小，箍筋及分布筋处砼厚度小，且受钢筋的阻碍，沉降量小，而箍筋旁边的砼厚度大，沉降量大，由此造成箍筋及分布筋所在位置与其两侧的砼沉降不均匀，产生沉降裂缝。
    冬季施工的水平结构，由于气温低，导致砼表面急剧的温度变化，从而产生较大的降温收缩，此时砼表面受到内部的约束，产生很大的拉应力，而砼早期抗拉强度和弹性模量很低，出现收缩裂缝。
    （二）泵送技术及工艺的要求，使得泵送砼的粗骨料粒径偏小，砂率偏大，特粉细砂用量加大，掺加粉煤灰及外加剂，是造成泵送砼早期裂缝产生的内在原因：
    粗骨料粒径偏小，使得水泥用量加大，粉煤灰的使用，使得粉状物的用量加大，砼入模后，经过振捣，水泥、粉煤灰、细砂在浮力的作用下，悬浮在表面，随着水泥水化反应的进行，出现的收缩应力，远远大于此时的砼的抗裂强度，造成表面开裂，产生收缩裂缝。
    减水剂及缓凝剂都有着延缓水泥水化物的生长速度的作用，虽然这种延缓作用，可使水化物生长的更加充分、完善，但是却延长了砼的凝结时间，加大了砼拌合物在入模后的水分蒸发，产生干缩裂缝。
    目前，在施工现场所使用的泵送砼中，粉煤灰的用量均在水泥用量的20﹪以上，其中，在25﹪左右的为数不少。粉煤灰的应用，也存在着不利的一面，它不仅对砼的早期强度、抗冻性及钢筋的防锈有着不利的影响，它的掺入，也加大了砼中粉状物的数量，从而增加了砼产生裂缝的可能性。
    （三）质量意识淡漠、予控措施不力、管理混乱是裂缝产生的外在原因。
    外加剂掺量的失控，或搅拌不均匀，引起砼长时间的不凝固，造成砼中的水分逐渐蒸发，使水泥中的凝胶体逐渐干燥而产生收缩，从而引起砼的干缩裂缝。这种砼，犹如橡皮状，在施工荷载的作用下所产生的塑性变形，形成的裂缝，更是难以愈合。
    润滑管壁的水泥浆或水泥沙浆，集中布料，造成局部水泥用量的超标，加剧了收缩裂缝的产生。
    砼浇注过程中最容易出现的问题，是输送管道的堵塞，尤其是拆下的输送管内的砼，散落在未浇注的部位，由于不易清理或未予以清理，所留下的砼因未进行振动，而松散不密实，尤其是初凝以后与新浇注的砼不能紧密结合，形成干缩裂缝和收缩裂缝。
    三、水平结构裂缝的防治
    泵送砼所使用的原材料及配合比设计，是泵送技术及工艺所要求的，水平结构自身的特点，是其固有的，虽然它们有着产生裂缝的各种内在原因，但均是无法克服的，我们所能做的，只能是对症治疗。
    （一）收缩裂缝及沉降裂缝的防治
    这两种裂缝的消除，可以采取以下施工方法予以克服：
    （1）正确的振捣方法：
    泵送砼的振捣方法，除了按普通砼的操作方法——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，其目的是提高砼密度，尽可能的消除结构构件四周水泡和缩水裂缝。
    （2）二次抹压的施工技术：
    砼浇注振捣后，用铁滚筒碾压2-3遍，在砼初凝后（用手指按压而无手印）及终凝前（砼吸水时，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。
    （二）干缩裂缝的防治：
    （1）在气温高、湿度低、或风速大的天气条件下，砼表面搓毛后，及时进行洒水养护并用塑料薄膜覆盖，使砼表面保持湿润。即使在气温、湿度正常、无风的情况下，也应在砼终凝时，尽早进行洒水养护及覆盖工作。面积大的水平构件，抹完一片，养护一片，覆盖一片。养护的时间不得少于14天。
    （2）在冬季施工时，搓毛后及时用塑料薄膜及棉毯覆盖，保持砼中的水分尽可能的少蒸发，确保水泥进行水化反应所需要的水分，即可消除干缩裂缝及温度裂缝。
    （3）施工放线及施工下一道工序时，尽可能的仅将施工所需的部位揭开，操作完毕后，立即予以覆盖。
    （三）建立健全质量保证体系，制定行之有效的予控措施：
    在一些泵送砼的搅拌站，存在着原材料保管不善的现象，粉状外加剂露天堆放，受潮结块，过期失效，个别厂家受经济利益驱使，依然在使用，从而埋下了质量隐患。加强对泵送砼搅拌站的监督管理，从质量源头抓起，是当务之急。
    外加剂掺量失控的原因，大多数是由于机械故障引起的，因此，加强机械的保养维修，是解决外加剂掺量失控的根本措施。 
    通过通讯联络，加强车辆的调度工作，及时解决车辆积压和砼泵待料，或因施工准备不足造成间歇停泵等问题，消除砼运输延续时间超标，避免塌落度损失过大，或因接近砼的初凝时间而无法泵送，从根本上消除收缩、干缩裂缝及施工缝的产生。
    严格砼运输搅拌车及砼泵的操作规程，确保安全和顺利地进行泵送，以达到确保砼质量的目的。
    强化施工管理，增派专人认真清理输送管内的砼，将其运送到正在浇注砼的部位，及时捣固。润滑管壁的水泥浆或水泥沙浆，分散布料，消除产生裂缝的各种隐患。
    作好施工劳力的组织工作，安排专人进行砼的二次搓毛压光及养护、覆盖工作。