泵送混凝土裂缝的防治措施.pdf

2 0 1 1 年第 7 期 东北水利水电 规划设计 文章编号 1 o o 2 0 6 2 4 ( 2 0 1 1 ) 0 7 0 0 1 3 0 3 泵送混凝土裂缝的防治措施 高广庆 ， 贾凤君 ( 依兰县水务局， 黑龙江 依兰 1 5 4 8 0 0 ) 摘 要】 预防及抑制混凝土裂缝是一项综合性的工作，结构抗裂措施可有效地限制泵送混凝 土裂缝的产生；优化设计的抗裂混凝土可有效地减小混凝土收缩变形，减小或避免楼板裂缝 的发生； 有效的施工技术措施、 严格的施工质量控制等， 有利与于泵送混凝土裂缝的防治。 【 关键词】泵送混凝土； 裂缝； 优化设计； 配合比 【 中图分类号】 T V 5 4 4 【 文献标识码 A 泵送混凝土技术以其效率高、 费用低、 节省劳 动力、 水平和垂直运输可一次连续完成 ， 适用狭窄 施工现场等优 点越 来越 受到人们 的重视。但 由于 泵送混凝土原材料组成的变化，使得混凝土收缩 量增大 ； 加之对泵送混凝土施 工工艺落实不够 ， 极 易产生混凝土结构 构件裂缝 ，直接影响建筑物 的 正常使 用， 不及时处理还将影 响结构 的耐久性 能。 控 制泵送混凝 土裂 缝 ，应从混凝土 的生产和施工 及设计等几个方面采取相应 的技术措施。 1 优化设 计 现浇板结构设计中， 除考虑强度要求外 ， 还应 进行 挠度及裂 缝验算 ，考虑施 工不均匀性及混凝 土本身的收缩因素， 适当留些安全储备， 即能抵抗 意外 的附加应 力， 提高板 的抗弯、 抗剪能力。 宜采用较小直径加大密度的方式进行配筋。 为防止温度及 收缩 引起 的次应 力影响 ，适 当提 高 配筋率 ，这样 可提高混凝土结构体 的极 限拉伸 变 形及混凝土抵抗干缩变形的能力，防止因混凝土 自身收缩出现大量的应力集中点，导致局部出现 塑性变形产生裂缝。另外 ，适当考虑设置构造配 筋， 在板的上部跨中配置通长的分布钢筋。 合理设 置伸缩缝防止在薄弱部位产生裂缝，考虑对建筑 物在应力集 中部位产生拉应力使楼板面产生斜裂 缝加 以设防。 同时考虑在楼板 中电气导管敷设密 集处 的上部及下部敷设钢丝 网，宽度每边应大于 管区 1 0 0 n u n为宜 ， 以此作为构造措施。 2 原材 料的选 择和 混凝土配合 比的优化 1 ) 细骨料。细 骨料的选择 ， 应严格控制砂 的细 度模数、含泥量和泥块含量；当细骨料级配较差 时， 宜用粒径不同的几种细骨料进行调配 ， 选择其 最佳级配 ； 对抗裂性要求较高的混凝土， 宜选取含 泥量小于规范 S L 2 5 1 2 0 0 0附录 A中含泥量小于 3 不许存在泥块、 泥块含量小于 0 5 的 中砂 。 2 ) 粗骨料。粗骨料宜选择空隙率较小、 级配良 好的骨料，可用几种粒径不同的粗骨料进行骨料 级配的优化 ，选取 紧密密度最大 的级配为最佳级 配。粗 骨料岩石种 类也可 对混凝 土的干缩性和冷 缩性 发生重要影响。 3) 水泥。水泥 宜优先选择质量稳定、 生产批 量 大的大型水泥厂生产的水泥 ，其 品种优 先选择 的 次序是 ： 低碱水泥 、 硅酸盐水泥、 普通硅酸 盐水泥 ， 同时要求水泥的保水性要好；大体积混凝土宜选 用低热水泥。无特殊要求时， 不宜选用早强水泥、 含碱量较大的水泥、 细度较细的水泥或超细水泥。 4 ) 掺合料。掺合料的选择， 国内当前用的掺合 料主要是粉煤灰 ， 可以提高混凝土的和易性， 大大 1 3 规划设计 东北水利水电 2 0 1 1 年第 7期 改善混凝土工作性能， 同时可代替水泥， 降低水化 热， 减缓混凝土的升温过程 ， 改善混凝土的抗裂性 能。宜优选质量稳定的 I 级灰， 掺加量以不影响混 凝土强度、 耐久性为宜。但混合材料使用不当， 也 可能延缓混凝土的强度发展或增大混凝土的干缩 性 ， 对此需通过试验研究确定。 5 ) 外加剂。泵送混凝土中外加剂起着不可替 代的作用，但外加剂应用不当会直接引起混凝土 种种质量问题。 选择外加剂时， 其品种与掺量应根 据混凝土性能要求、 施工及气候条件等因素确定； 应 注意外 加剂之 间的匹配 以及 与水泥 的适 用性 ； 另外 ， 一般外加剂是增加混凝土收缩 的， 这一性 质 对裂缝控制是不利的，故特别要注意外加剂对收 缩 的影响。由水泥 、 掺合料、 外 加剂组成 的水硬 性 胶凝材料 ， 其品种和组成应通过实验进行优选 ， 宜 进行材料之间的相互适应性试验和原材及水硬性 胶凝材料浆体 的抗裂性能试 验。 6) 配合比优化 。 a ) 最小水 泥( 胶凝材 料 ) 用量原则。在满足 混 凝土强度和工作性要 求的前提 下 ，选择最小水泥 ( 胶凝材料 ) 用量 ， 以其增大骨料体积 ， 提 高混凝土 的体积稳定性和抗裂性。 b 1最大骨料堆积密度原则。按混凝土填充理 论 ， 宜重视混凝土中骨料的级配设计， 以获取骨料 的最大 紧密密度 、 最小空隙率 ， 减 少胶凝材 料的用 量和混凝土的砂 率。 c ) 适 当水胶 比原则。混凝土水胶 比过小过大 ， 都会劣化混凝 土的抗 裂性 能。根 据试验研 究和 实 验经验 ， 一般混凝土水胶比宜 为 0 4 0 5 5 。 以上 3条原则不是相互独立 的 ，而是相 互关 联 的 ， 在混凝土配合 比优化时应综合考虑 ， 另优化 后的混凝土配合比宜进行抗裂性能验证试验。 3采取 施工技 术措 施 加 强质量 控制 1 ) 严格管理， 确保泵送混凝土入模质量。由于 目前现场较为普遍的是采用商品混凝土，作为施 工单位不能直接对混凝土搅拌过程及其量进行控 制， 因此对混凝土应根据工程设计要求和实际情况 向混凝土供应单位提出技术要求( 或技术交底 ) ， 对 混凝土浇筑过程进行严格管理，确保混凝土质量 的可追溯性。混凝土的拌制和加工必须作到计量 1 4 准确，同时应根据运输距离控制好出厂的坍落度 以确保 混凝土的入模 的坍落度 。对于罐车到达现 场混凝土坍落度达不到要求 ， 应予以清退 ， 严 禁二 次加水搅拌使用。 2 ) 减少温度和湿度对混凝土塑性收缩 的影响。 环境 因素对混凝土表面水的蒸发起着关键性 的作 用， 施工现场的温度、 湿度和风速对混凝土表面的 蒸发干燥有很大的影响 ， 特别是相对湿度 。一般在 温度升高、 相对湿度降低后， 混凝土的塑性收缩开 裂情况有明显的加重， 初裂时间提前、 裂缝的宽度 加大、 裂纹长度增加、 裂缝总量增加。因此 ， 混凝土 浇筑后若处于高温、 低湿 的环境 中， 应注意减少或 避免混凝土表面的阳光直射、降低混凝土表面的 风速 ， 以减 少混凝土表面水蒸发 速度 ， 从而预 防 、 减少塑性收缩裂缝产生。 3 ) 严格控制施工质量 。包括是 、 浇筑顺序 ， 一 次浇筑层 厚 ， 施工缝的 留置 与处 理 ， 布料 的位 置 ， 密集钢筋处下料与振捣 ， 预埋管线 的处理 ， 预留洞 口钢筋配置， 模板的承载力、 刚度和稳定性 ， 支撑 的可靠性 ， 钢筋的绑扎、 位置及固定等等 。以上工 作若落实不到位 ， 也易产 生各种裂缝 ， 故在施工 中 亦要引起重视。 4 ) 施 工荷载的控制。施工荷载 为施 工过程 中 因施工条件限制不可避免地 附加在结构上 的所有 外 力因素的总和 ， 比如模板及 其支搅拌 系、 钢筋 、 布料机等 ，往往是结构设计时难以准确预估的 因 素 ，其荷载效应在一定程度上往往 比正常使用荷 载更为不利 ，其作 用更容易使得混凝土在其硬化 过程 中尚未达到一定强度 值而产 生受 力裂 缝 ， 因 此需对构件 的承载 力、刚度和这些荷载可能导致 出现 的裂缝宽度进行验算 ，同时施 工过程 中需严 格地控制这些荷载。 5) 采 用二次 振捣、 二次抹 面工艺 。第一 次振 捣 ， 混凝土入模后采用插入式振捣 器 ， 振捣梁 内混 凝土至板底 ， 振动棒移动间距宜为 4 0 0 m m左右， 振捣时间宜为 1 5 3 0 S 。第二次振捣可间隔 2 0 3 0 r n j n后进行， 根据试验人员在现场测出的混凝土出 机后坍落度损失到 3 0 5 0 m m的时间作为第二次 振捣应完成时间 ，在这个 时间内用平板振捣器按 第一 时间振捣顺序进行第二次振捣 ，二次振捣 的 时间应控 制在上述测的时 间内， 不得随意拖延 ， 避 2 0 1 1 年第 7 期 东北水利水电 规划设计 免混 凝 土初 凝后 振捣 产 生振 动 破 坏 与钢 筋的结 合， 使混凝土出现早期破坏。在第二次振捣后， 立 即用铁滚子在混凝土表面进行碾压赶浆 ，用刮杠 将板面混凝土找平，然后在用木抹子进行第一次 抹面； 第二次抹面在混凝土终凝前用手指按稍软， 抹子能抹光时进行。通过以上方法不仅可提高混 凝土的密实性、 均匀性， 还可预防或减少收缩裂缝 产 生。 6 ) 采取有效的混凝土养护措施。在二次抹面 后 ， 立 即用塑料薄膜盖在混凝 土板表 面 ， 待 混凝土 终凝后 3 5 h 。在上面蓄水 2 0 3 0 n n深进行养 护 ； 或在终凝前 用湿草包覆盖 ， 派专人洒水 。这样 做不但可 以防止混凝 土表 面免遭 日晒与热风造成 的混凝土表 面以及表 面温差产生干裂缝 。混凝土 表面不便浇水或采用覆盖养护时， 宜涂刷养护剂； 低温季节， 采用暖棚法或保温法施工时， 混凝土养 护 期内应始终使混凝 土处 于潮湿状态 ，覆盖材料 宜采用保湿保温良好的材料。 7 ) 掺加合成纤维。对混凝土结构中容易产生 裂缝的部位( 预应力钢筋的锚固区域、 凹角、 洞口 等应力集中处以板面、 梁侧、 墙面等容易发生干缩 裂缝处 ) ， 宜采用掺入合成纤维( 聚酰氨纤维、 聚丙 烯纤维、 聚丙烯腈纤维等 ) 的方法控制裂缝。合成 纤维 的掺入量根据 工程 需要通过试验确 定 ，一般 可为 0 4 3 k g m。 综 上所述 ， 泵 送混 凝土 ， 特别是 在高强度 、 大 流 动性条件 下 ， 由于水泥 用量多 ， 单位 用水量 大 ， 砂率高和掺化学外加剂，使混凝土产生裂缝的潜 在危险大 ， 对此必须引起足够重视。要从泵送混凝 土的配合比、 施工技术措施、 施工过程控制等方面 层层把关 ， 严格防治。 【 收稿 日期】 2 O l l O l 一1 3 ( 上接第 9页 ) 措施。 5 ) 方案五， 此方案中溢流堰高程保持不变 。 使大坝和 中间溢流堰边墩一起加高 ， 采用钢筋混凝土结构 ， 在溢流 表孔坝段上方形成一个整体的框 架结构， 与两边增加的坝 体形成一个整体拱圈。该方案拱坝的坝体设置孔 口， 结构 复杂 ， 在坝顶拱圈和闸室结合处以及箱体四周容易产生应 力集中， 设计难度较大 ， 设计周期较长。 3 结果分析 本文对上述 5种方案的优缺点进行了分析 ， 现对以上 5 个方案的工程量、 预算费用及优缺点进行综合对比分析 。 5 个方案的综合指标见表 1 。 通过对 5种方案的综合对比分析， 在本工程实例中建 议采用方案三作为推荐方案。 但在大坝加高的同时 ，也带来以下问题需要处理 ： 交 通洞与坝体连接及挡水防渗成了主要问题 ； 由于坝体加高 所带来的坝体断面的突变将引起局部的应力集中问题 ， 对 坝体的稳定不利； 坝体防渗体系的封闭性较难处理。 参考 文献】 1 王萍， 夏仲平 险水库除险加固中的主要技术措施 I 人 民长江 ， 2 0 0 6 ， 3 7 ( 8 1 ： 8 7 8 8 2 肖艳 ， 张光科， 刘超 石城子水库砌石拱坝除险加固设 表 1 该工程 坝体加高方 案对比表 方 案 预 芝 建 周 优 点 缺点 ， 力兀 计 T 东北水利水电， 2 0 0 7 ( 8 ) ： 1 4 1 5 3 林奋 安全保坝加固技术 T 1 2 1 7 4 梁妙屏， 徐均明 试论病险水库加固措施 T 水利建设 2 0 0 7 ( 9 ) ： 2 8 9 2 9 0 5 辛俊录， 宋怡馨 ， 中小型病险水库现存问题及除险加固 措施 I 东北水利水 电， 2 0 0 9 ( 8 ) ： 6 3 6 5 【 收稿日期】 2 0 1 1 0 3 1 5 1 5