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摘要：建筑業(yè)處于快速發(fā)展階段，解決了混凝土垂直運(yùn)輸問(wèn)題、但隨之而來(lái)的混凝土裂縫問(wèn)題，特別是混凝土現(xiàn)澆板裂縫問(wèn)題愈加突出，現(xiàn)澆板裂縫已是工程質(zhì)量的一大結(jié)構(gòu)隱患，直接影響工程使用及工程使用壽命，也是工程建設(shè)者各方攻克的難題。...

泵送混凝土現(xiàn)澆板裂縫機(jī)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(zé)任公司  721006  寶雞）

一、混凝土現(xiàn)澆板裂縫普遍性：

    建筑業(yè)處于快速發(fā)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(chuàng)新高。隨著建筑物高度不斷創(chuàng)新高，建筑手段也在不斷更新，垂直運(yùn)輸直接制約高層發(fā)展，解決混凝土垂直運(yùn)輸問(wèn)題尤為重要，解決了混凝土垂直運(yùn)輸問(wèn)題、但隨之而來(lái)的混凝土裂縫問(wèn)題，特別是混凝土現(xiàn)澆板裂縫問(wèn)題愈加突出，現(xiàn)澆板裂縫已是工程質(zhì)量的一大結(jié)構(gòu)隱患，直接影響工程使用及工程使用壽命，也是工程建設(shè)者各方攻克的難題。盡管各方人員進(jìn)行了大量攻克研究，但是混凝土現(xiàn)澆板裂縫問(wèn)題至今還未得到徹底根除。

二、混凝土現(xiàn)澆板裂縫形式：

    現(xiàn)澆板混凝土裂縫通常表現(xiàn)為表面裂縫、深層裂縫及貫通裂縫，統(tǒng)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(shí)間上看、當(dāng)水分從混凝土中損失掉直到進(jìn)入塑性狀態(tài)時(shí)，干燥收縮先于塑性收縮。通常，水分是通過(guò)空氣蒸發(fā)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(fā)生于混凝土的凝結(jié)時(shí)期。塑性收縮量受從混凝土的凝結(jié)散失的水量影響，而水量的散失受溫度、外界相對(duì)濕度和風(fēng)速的影響。如果單位面積的水損失量超過(guò)滲透到表面的水量，就會(huì)產(chǎn)生塑性收縮裂縫。

    自干燥收縮:混凝土硬化時(shí)產(chǎn)生收縮變形，也就是水泥不斷水化作用的結(jié)果，因?yàn)檫@種收縮發(fā)生在混凝土塊體內(nèi)部，也就是說(shuō)不與外界環(huán)境接觸。

    溫度收縮：混凝土凝結(jié)時(shí)產(chǎn)生的溫度，隨著其在各個(gè)方向上變成固態(tài)而逐漸降低，混凝土也會(huì)產(chǎn)生收縮。

    碳化收縮：在潮濕的環(huán)境中，水泥凈漿與空氣中的二氧化碳接觸所產(chǎn)生的水化反應(yīng)就會(huì)產(chǎn)生碳化收縮現(xiàn)象。

三、混凝土現(xiàn)澆板裂縫機(jī)理分析：

    通過(guò)長(zhǎng)期觀測(cè)分析，無(wú)論是干燥收縮、塑性收縮、自干燥收縮、還是溫度收縮，產(chǎn)生混凝土裂縫的主要原因是由于混凝土初期抗拉強(qiáng)度小于混凝土溫度應(yīng)力及混凝土收縮應(yīng)力，產(chǎn)生混凝土裂縫。

    由于混凝土初凝前混凝土抗拉強(qiáng)度近乎為零，而由于溫度應(yīng)力及混凝土收縮應(yīng)力已經(jīng)產(chǎn)生，此時(shí)溫度應(yīng)力及混凝土收縮應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度，此時(shí)混凝土的微裂縫甚至較大，有害裂縫已經(jīng)產(chǎn)生，即混凝土表面裂縫。隨著時(shí)間的推移，混凝土收縮升華，外溫差的變化及混凝土凝結(jié)硬化產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致混土內(nèi)部溫度升高，混凝土收縮應(yīng)力、溫度應(yīng)力繼續(xù)增大，而混凝土抗拉強(qiáng)度提高較慢，混凝土收縮應(yīng)力、溫度應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度，混凝土的裂縫在繼續(xù)發(fā)展，即產(chǎn)生混凝土深層裂縫，甚至產(chǎn)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(qiáng)度小于混凝土收縮應(yīng)力、溫度應(yīng)力，主要原因是由于采用集中攪拌混凝土及泵送混凝土?xí)r，由于運(yùn)輸距離及泵送需要，在選擇水泥時(shí)通常采用初凝、終凝時(shí)間較長(zhǎng)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(shí)添加粉煤灰、泵送劑。導(dǎo)致混凝土初凝、終凝時(shí)間較長(zhǎng)，混凝土抗拉強(qiáng)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(biāo)號(hào)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(wú)論是水平混凝土構(gòu)件還是豎直構(gòu)件,無(wú)論是大體積混凝土構(gòu)件,還是小截面構(gòu)件,都或多或少出現(xiàn)裂縫,而且裂縫往往出現(xiàn)在混凝土初凝前、初凝后，隨著時(shí)間的推移裂縫繼續(xù)開(kāi)展漫延。而混凝土終凝后，新產(chǎn)生的裂縫明顯減少。因此消除混凝土現(xiàn)澆前期裂縫，是防治混凝土現(xiàn)澆板裂縫的關(guān)鍵，只要將混凝土現(xiàn)澆板前期裂縫防治了，就可將混凝土現(xiàn)澆板裂縫大大降低。

四、防治混凝土現(xiàn)澆板裂縫方法措施：

    根據(jù)混凝土現(xiàn)澆板前期裂縫產(chǎn)生的原因，擬采用下列施工方法可降低或消除現(xiàn)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(shí)間

    首先根據(jù)工程特點(diǎn)，確定是現(xiàn)場(chǎng)攪拌，還是采用商品混凝土，確定混凝土攪拌形式后，在測(cè)算混凝土從攪拌開(kāi)始到澆筑地點(diǎn)及澆筑完成后時(shí)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(shí)間、終凝時(shí)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(tài)，保證混凝土前期強(qiáng)度與溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力同步提升，阻止混凝土前期裂縫產(chǎn)生。

    2.優(yōu)化混凝土配合比

    2.1從源頭出發(fā)，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(nèi)部自干燥程度，混凝土內(nèi)部的彈性模量及徐變系數(shù)。混凝土的早期（初凝至1d）彈性模量低、徐變系數(shù)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(dāng)于增大早期有效水灰比。因此粉煤灰可降低混凝土內(nèi)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(dāng)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(xù)水化使混凝土內(nèi)部自干燥程度提高，但是此時(shí)混凝土已有較高的彈性模量和很低的自徐變系數(shù)，因此在相同自干燥程度下產(chǎn)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(lái)有以下幾種：（1）通過(guò)摻加減水劑降低單位用水量的方法減小收縮；（2）摻加有機(jī)收縮低減水劑的方法減少收縮；（3）通過(guò)摻加具有膨脹性的外加劑導(dǎo)入化學(xué)預(yù)應(yīng)力的方法補(bǔ)償收縮。

    2.4骨料與纖維對(duì)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(jī)理和干燥收縮相同。一方面骨料的摻入相對(duì)來(lái)說(shuō)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(guò)來(lái)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(duì)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(duì)較大的骨料，可以減少混凝土的自收縮。纖維對(duì)混凝土自收縮的抑制作用也類似骨料，通過(guò)對(duì)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(diào)整混凝土初凝前組織結(jié)構(gòu)

    由于泵送混凝土，一般采用水泥初凝時(shí)間、終凝時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)采用緩凝劑、泵送劑等各種外加劑，致使混凝土的初凝時(shí)間、終凝時(shí)間推后，混凝土澆筑完成后，較長(zhǎng)時(shí)間混凝土還未進(jìn)入初凝狀態(tài)，而這時(shí)溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力已經(jīng)產(chǎn)生，這時(shí)已經(jīng)產(chǎn)生了細(xì)微裂縫。為了消除已產(chǎn)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(lái)組織結(jié)構(gòu)破壞，消除原來(lái)已形成的微裂縫，經(jīng)過(guò)二次振搗，二次收抹后，形成了新的組織結(jié)構(gòu)。二次振搗，二次收抹必須在混凝初凝前完成。根據(jù)混凝土板厚度，二次振搗可采用深層振搗，或表層振搗。對(duì)于厚度較大的現(xiàn)澆板可采用深層振搗，深層振搗采用插入式振搗，對(duì)于厚度較小的現(xiàn)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(lái)的組織結(jié)構(gòu)，原來(lái)由于混凝土未初凝，混凝土的抗拉強(qiáng)度很小，甚至混凝土強(qiáng)度還未產(chǎn)生，而溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力已經(jīng)產(chǎn)生，由于混凝土抗拉應(yīng)力小于溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力，初凝前、初凝后就已經(jīng)產(chǎn)生了裂縫。經(jīng)過(guò)在混凝土初凝前進(jìn)行二次振搗、二次收抹后，原來(lái)形成的混凝土裂縫已經(jīng)消除，在新的組織結(jié)構(gòu)下，混凝土溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力正在形成，而混凝土抗拉強(qiáng)度也正在形成，混凝土的溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力、混凝土抗拉強(qiáng)度同步產(chǎn)生，甚至混凝土的抗拉強(qiáng)度增長(zhǎng)先于其它應(yīng)力增長(zhǎng)，這樣可以避免混凝土前期裂縫的產(chǎn)生。

    4.加強(qiáng)對(duì)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，抑制混凝土的收縮

    4.1.根據(jù)前面提到的自收縮的原理，如果開(kāi)始養(yǎng)護(hù)的時(shí)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(yǎng)護(hù)也就越困難。當(dāng)混凝土內(nèi)部毛細(xì)管壁的阻力超過(guò)水的表面張力時(shí)，水分無(wú)法向內(nèi)部遷移，表面水分就對(duì)混凝土內(nèi)部無(wú)法起到養(yǎng)護(hù)作用了。所以實(shí)際施工過(guò)程早期養(yǎng)護(hù)對(duì)高性能混凝土自收縮的影響很大。初凝后立即養(yǎng)護(hù)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(fā)、就可以了，因此使用密封薄膜及時(shí)進(jìn)行覆蓋。

通過(guò)對(duì)混凝土裂縫機(jī)理進(jìn)行分析，找出混凝土現(xiàn)澆板裂縫產(chǎn)生原因，采取合理控制混凝土初凝、終凝時(shí)間；優(yōu)化混凝土配合比；混凝土二次振搗，調(diào)整混凝土初凝前組織結(jié)構(gòu)；加強(qiáng)對(duì)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，抑制混凝土的收縮等有效措施就可減少現(xiàn)澆板裂縫產(chǎn)生，甚至可以消除裂縫產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》   GB 5024-2002（2011年版）

[2]《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》 JGJ 52-2006

[3]《混凝土外加劑應(yīng)用設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50119-2003

[4]《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》GB50164-2011

[5]《粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GBJ146-90

[6]《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》JGJ/T10-2011

(本文來(lái)源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：尹維維 尚雯瀟 編輯  文徑 審核)

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