陜西土木建筑網首頁 > 建筑論文 > 建筑施工 > 泵送混凝土現澆板裂縫機理分析和裂縫防治方法

摘要：建筑業處于快速發展階段，解決了混凝土垂直運輸問題、但隨之而來的混凝土裂縫問題，特別是混凝土現澆板裂縫問題愈加突出，現澆板裂縫已是工程質量的一大結構隱患，直接影響工程使用及工程使用壽命，也是工程建設者各方攻克的難題。...

泵送混凝土現澆板裂縫機理分析和裂縫防治方法

徐京利    毛濃智

（寶雞市第一建筑工程有限責任公司  721006  寶雞）

一、混凝土現澆板裂縫普遍性：

    建筑業處于快速發展階段，樓房越建越高、高層、超高層比比皆是，而且建筑高度不斷在創新高。隨著建筑物高度不斷創新高，建筑手段也在不斷更新，垂直運輸直接制約高層發展，解決混凝土垂直運輸問題尤為重要，解決了混凝土垂直運輸問題、但隨之而來的混凝土裂縫問題，特別是混凝土現澆板裂縫問題愈加突出，現澆板裂縫已是工程質量的一大結構隱患，直接影響工程使用及工程使用壽命，也是工程建設者各方攻克的難題。盡管各方人員進行了大量攻克研究，但是混凝土現澆板裂縫問題至今還未得到徹底根除。

二、混凝土現澆板裂縫形式：

    現澆板混凝土裂縫通常表現為表面裂縫、深層裂縫及貫通裂縫，統稱混凝土收縮裂縫。混凝土收縮主要有5種。即干燥收縮、塑性收縮、自干燥收縮、溫度收縮、碳化收縮。

    干燥收縮:從時間上看、當水分從混凝土中損失掉直到進入塑性狀態時，干燥收縮先于塑性收縮。通常，水分是通過空氣蒸發而流失水分的，但是水分也能夠被下面干燥的混凝土或者土壤吸收。

    塑性收縮:發生于混凝土的凝結時期。塑性收縮量受從混凝土的凝結散失的水量影響，而水量的散失受溫度、外界相對濕度和風速的影響。如果單位面積的水損失量超過滲透到表面的水量，就會產生塑性收縮裂縫。

    自干燥收縮:混凝土硬化時產生收縮變形，也就是水泥不斷水化作用的結果，因為這種收縮發生在混凝土塊體內部，也就是說不與外界環境接觸。

    溫度收縮：混凝土凝結時產生的溫度，隨著其在各個方向上變成固態而逐漸降低，混凝土也會產生收縮。

    碳化收縮：在潮濕的環境中，水泥凈漿與空氣中的二氧化碳接觸所產生的水化反應就會產生碳化收縮現象。

三、混凝土現澆板裂縫機理分析：

    通過長期觀測分析，無論是干燥收縮、塑性收縮、自干燥收縮、還是溫度收縮，產生混凝土裂縫的主要原因是由于混凝土初期抗拉強度小于混凝土溫度應力及混凝土收縮應力，產生混凝土裂縫。

    由于混凝土初凝前混凝土抗拉強度近乎為零，而由于溫度應力及混凝土收縮應力已經產生，此時溫度應力及混凝土收縮應力大于混凝土抗拉強度，此時混凝土的微裂縫甚至較大，有害裂縫已經產生，即混凝土表面裂縫。隨著時間的推移，混凝土收縮升華，外溫差的變化及混凝土凝結硬化產生的熱量導致混土內部溫度升高，混凝土收縮應力、溫度應力繼續增大，而混凝土抗拉強度提高較慢，混凝土收縮應力、溫度應力大于混凝土抗拉強度，混凝土的裂縫在繼續發展，即產生混凝土深層裂縫，甚至產生貫通裂縫。

    集中攪拌混凝土及泵送混凝土初期，混凝土的抗拉強度小于混凝土收縮應力、溫度應力，主要原因是由于采用集中攪拌混凝土及泵送混凝土時，由于運輸距離及泵送需要，在選擇水泥時通常采用初凝、終凝時間較長水泥，添加緩凝劑，混凝土塌落度較大，混凝土含砂率較高，石子粒徑較小，同時添加粉煤灰、泵送劑。導致混凝土初凝、終凝時間較長，混凝土抗拉強度提高較慢，而且混凝土表面形成較厚粉煤灰砂漿層，而同標號的水泥砂漿和混凝土相比，水泥砂漿的收縮變形、溫度變形要比混凝土的變形要大，故已形成混凝土表面裂縫。

    基于以上種種原因,無論是水平混凝土構件還是豎直構件,無論是大體積混凝土構件,還是小截面構件,都或多或少出現裂縫,而且裂縫往往出現在混凝土初凝前、初凝后，隨著時間的推移裂縫繼續開展漫延。而混凝土終凝后，新產生的裂縫明顯減少。因此消除混凝土現澆前期裂縫，是防治混凝土現澆板裂縫的關鍵，只要將混凝土現澆板前期裂縫防治了，就可將混凝土現澆板裂縫大大降低。

四、防治混凝土現澆板裂縫方法措施：

    根據混凝土現澆板前期裂縫產生的原因，擬采用下列施工方法可降低或消除現澆板前期裂縫比較有效途徑。

    1.合理控制混凝土初凝、終凝時間

    首先根據工程特點，確定是現場攪拌，還是采用商品混凝土，確定混凝土攪拌形式后，在測算混凝土從攪拌開始到澆筑地點及澆筑完成后時間，再考慮各種偶然因素，在各種綜合因素考慮后，確定本工程所選用的水泥初凝時間、終凝時間，及所使用緩凝劑的品種和緩凝劑的用量，保證混凝土澆筑振搗完成后不久，混凝土就處于初凝狀態，保證混凝土前期強度與溫度應力、收縮應力同步提升，阻止混凝土前期裂縫產生。

    2.優化混凝土配合比

    2.1從源頭出發，選擇水化熱小的混凝土

    2.2、摻入適量粉煤灰

    混凝土的自收縮大小主要取決于混凝土內部自干燥程度，混凝土內部的彈性模量及徐變系數。混凝土的早期（初凝至1d）彈性模量低、徐變系數大，因此自干燥速度是決定早期自收縮的主要因素。粉煤灰在水泥漿體系中的水化非常緩慢因此在相同的水膠比條件下，用粉煤灰替代部分水泥相當于增大早期有效水灰比。因此粉煤灰可降低混凝土內部的早期自干燥速度，顯著降低早期自收縮。而且由于減少了水泥的用量，也在相當大的程度上降低了混凝土的水化熱，減小了溫度收縮。后期粉煤灰的繼續水化使混凝土內部自干燥程度提高，但是此時混凝土已有較高的彈性模量和很低的自徐變系數，因此在相同自干燥程度下產生的自收縮同早期相比小得多。

    2.3摻入外加劑

    其方法歸納起來有以下幾種：（1）通過摻加減水劑降低單位用水量的方法減小收縮；（2）摻加有機收縮低減水劑的方法減少收縮；（3）通過摻加具有膨脹性的外加劑導入化學預應力的方法補償收縮。

    2.4骨料與纖維對混凝土收縮的抑制作用

    混凝土中引起自收縮的組分是水泥石，因此混凝土中存在的骨料，約束水泥石的變形，降低體系的自收縮，其作用機理和干燥收縮相同。一方面骨料的摻入相對來說降低了水泥漿用量，另一方面自收縮引起的骨料彈性變形反過來抑制水泥漿的自收縮，因此混凝土的自收縮小于同尺寸水泥漿的自收縮。由此可知骨料的體積含量與彈性模量對自收縮的影響很大。一般情況下高性能混凝土的自收縮均隨骨料體積含量的增加而減小，并且同配比的混凝土其自收縮隨骨料彈性模量的增加而減少。盡量降低膠凝材料用量，增加骨料的摻量，在有條件的情況下選用彈性模量相對較大的骨料，可以減少混凝土的自收縮。纖維對混凝土自收縮的抑制作用也類似骨料，通過對水泥石自干燥變形的約束作用,減少自收縮。

    3.混凝土二次振搗，調整混凝土初凝前組織結構

    由于泵送混凝土，一般采用水泥初凝時間、終凝時間較長，同時采用緩凝劑、泵送劑等各種外加劑，致使混凝土的初凝時間、終凝時間推后，混凝土澆筑完成后，較長時間混凝土還未進入初凝狀態，而這時溫度應力、收縮應力已經產生，這時已經產生了細微裂縫。為了消除已產生的混凝土裂縫，將采用“消除裂縫法”即采用二次振搗方法，將原來組織結構破壞，消除原來已形成的微裂縫，經過二次振搗，二次收抹后，形成了新的組織結構。二次振搗，二次收抹必須在混凝初凝前完成。根據混凝土板厚度，二次振搗可采用深層振搗，或表層振搗。對于厚度較大的現澆板可采用深層振搗，深層振搗采用插入式振搗，對于厚度較小的現澆板可采用表層振搗。這種二次振搗，二次收抹的方法，可以破壞混凝土原來的組織結構，原來由于混凝土未初凝，混凝土的抗拉強度很小，甚至混凝土強度還未產生，而溫度應力、收縮應力已經產生，由于混凝土抗拉應力小于溫度應力、收縮應力，初凝前、初凝后就已經產生了裂縫。經過在混凝土初凝前進行二次振搗、二次收抹后，原來形成的混凝土裂縫已經消除，在新的組織結構下，混凝土溫度應力、收縮應力正在形成，而混凝土抗拉強度也正在形成，混凝土的溫度應力、收縮應力、混凝土抗拉強度同步產生，甚至混凝土的抗拉強度增長先于其它應力增長，這樣可以避免混凝土前期裂縫的產生。

    4.加強對混凝土的早期養護，抑制混凝土的收縮

    4.1.根據前面提到的自收縮的原理，如果開始養護的時間越晚，表面形成的彎液面臨界半徑越小，故需要外加的壓力越大，養護也就越困難。當混凝土內部毛細管壁的阻力超過水的表面張力時，水分無法向內部遷移，表面水分就對混凝土內部無法起到養護作用了。所以實際施工過程早期養護對高性能混凝土自收縮的影響很大。初凝后立即養護可有效地抑制混凝土的早期自收縮。

    4.2要消除干燥收縮，不必為混凝土提供水源，只要防止水從混凝土表面蒸發、就可以了，因此使用密封薄膜及時進行覆蓋。

通過對混凝土裂縫機理進行分析，找出混凝土現澆板裂縫產生原因，采取合理控制混凝土初凝、終凝時間；優化混凝土配合比；混凝土二次振搗，調整混凝土初凝前組織結構；加強對混凝土的早期養護，抑制混凝土的收縮等有效措施就可減少現澆板裂縫產生，甚至可以消除裂縫產生。

參考文獻：

[1]《混凝土結構工程施工質量驗收規范》   GB 5024-2002（2011年版）

[2]《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》 JGJ 52-2006

[3]《混凝土外加劑應用設計規范》GB50119-2003

[4]《混凝土質量控制標準》GB50164-2011

[5]《粉煤灰混凝土應用技術規范》GBJ146-90

[6]《混凝土泵送施工技術規程》JGJ/T10-2011

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尹維維 尚雯瀟 編輯  文徑 審核)

上一篇： 淺論立式高塔管道預制安裝方法

下一篇： 論高層建筑施工控制