浅谈泵送技术施工大体积砼构件裂缝成因及防治措施

摘要：随着我国城市化步伐加快，市政基础设施、大型公共建筑不断投入建设，使得泵送技术施工大体积砼在各类建筑中得到广泛应用。这些大体积的砼结构在施工过程中极易出现裂缝，经常困扰着工程技术人员。本文就有关泵送技术施工大体积砼构件常见的裂缝成因及防治措施进行较深入的研讨。

关键词：大体积砼裂缝 泵送砼

1、大体积砼裂缝产生的主要原因

1.1 水泥水化温升作用产生裂缝

水泥水化过程中要释放出一定的热量，而大体积砼结构断面较厚，水泥水化产生的热量聚集在结构内部不易散失，以至于越积越高，使内外形成较高的温差，造成内涨外缩，使砼构件表面产生很大拉应力，当拉应力超出砼的抗裂能力时，即会出现裂缝。由于水泥水化温升变形而引起的裂缝，多数发生在浇筑后的最初3～5天，可称为“早期裂缝”。

1.2 外界气温变化产生裂缝

大体积砼在施工阶段，外界气温的变化对大体积砼裂缝产生起着很大的影响。砼内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系，外界气温愈高，砼的浇注温度也就会愈高。另外，气温的降低也会在砼表面引起很大的拉应力。

1.3 受约束，产生拉应力，产生裂缝

砼结构物体积变化受约束会产生内应力。水泥水化后期，大体积砼表面散发热量大于水泥水化过程中释放出的热量，构件温度降低，体积收缩，受边界条件约束，一般指基础或其他老混凝上对结构物的约束，砼内部产生拉应力。当拉应力超出砼的抗裂能力时，即会出现裂缝。

在砼凝结硬化过程中，多余的水分会由表及里的蒸发出去，在砼构件的截面上就会出现温度差值，使得砼构件横截面出现不均匀的干缩。砼由于干缩变形受到约束进而在内部出现拉应力，当拉应力超过砼的抗拉强度时就会导致裂缝的产生。

1.4 砼抗拉能力低，产生裂缝

砼是脆性材料，抗压能力较高，抗拉能力较低，抗拉强度仅为抗压强度的1/10左右；极限拉伸也很小，大体积砼温度变形受约束时产生的拉应力很容易超过极限抗拉强度而产生裂缝。

2、泵送砼特性

随着建筑施工技术的不断进步和发展，建筑行业分工更加明细，商品砼、泵送技术得到广泛应用。采用商品砼泵送施工技术，可一次连续完成水平运输和垂直运输，并可连续浇筑，具有工艺简单、施工速度快、适用范围广、占用场地小、操作便捷、大大降低劳动强度等优点，在高层建筑、大体积砼工程施工中被广泛应用。但由于泵送砼本身的工艺特点，使得泵送砼为保证砼具有良好的可泵性，同时满足结构件的设计强度，水泥用量较多，为保证砼的流动性、粘聚性和保水性及便于运输、泵送和浇筑，泵送砼的砂率要比普通砼高、用砂量多，粗骨料粒径往往较小，泵送砼的石子粒径一般不大于泵送管道直径的1/4，为改善砼性能，节约水泥和降低成本，施工时常掺加粉煤灰、矿渣、高效减水剂、复合缓凝剂、引气剂等添加剂。泵送砼的这些特点对砼构件裂缝产生很大影响。

3、大体积砼裂缝预防措施

3.1 正确选择砼配比用料

3.1.1 合理选用水泥

砼主要考虑抗裂缝性能好，兼顾低热和高强两方面的要求，故此施工中应优先选用水化热较低的水泥，如矿渣硅酸盐水泥。此外，采用的水泥应对其品种，级别，包装和散装仓号，出厂日期等进行检查，并应对其强度，安定性及其他必要的性能进行复检，其质量必须符合现行国家标准的规定方可使用。

3.1.2 选用合理的粗细骨料

一般选用结构致密，并有足够强度的骨料，符合有关标准、规范的要求。根据结构最小断面尺寸和泵送管道内径，选择合理的最大粒径，尽可能选用较大的粒径，以减少用水量，降低水泥用量，从而减少泌水、收缩和水化热。此外，还应注意以下几点：（1）粗骨料要求洁净，不含杂质。（2）细骨料建议采用级配良好的中粗砂。选用合理砂率，如果砂率过大，就会影响砼的工作性和强度，而且能增大砼的收缩和裂缝。

3.1.3 掺加掺合料

大量试验研究和工程实践表明，砼中掺入适量优质的粉煤灰后，不但能代替部分水泥，节省资源，而且由于粉煤灰颗粒呈球状具有滚珠效应，起到作用，可改善砼拌和物的流动性、粘聚性和保水性，从而改善了可泵性。砼在1～28天龄期内，添加粉煤灰的百分数大致就是温度和水化热降低的百分数，即掺加20%粉煤灰的水泥砼，其温升和水化热约为未掺粉煤灰的水泥砼的80%，可见添加粉煤灰对降低砼的水化热和温升的效果是非常显着的。另外，在施工时，可充分利用砼后期强度，在砼中添加具有减水、增塑、缓凝、引气的外加剂，以改善砼拌和物的流动性、粘聚性和保水性，调节砼凝结时间。同时，掺加外加剂，可使砼密实性好，可有效地提高砼的抗碳化性，可改善水泥浆的稠度，可提高水泥浆与骨料的粘结力，并可有效地提高砼的抗拉强度，提高其耐久性。但外加剂的选用应根据设计和施工的要求通过试验及技术经济比较确定，不同品种的外加剂复合使用时，应注意其相容性及对砼性能的影响，使用前应进行试验，满足要求方可使用。

3.1.4 水

拌制砼宜采用饮用水，当采用其他水源时，水质应符合国家现行标准的规定。

3.2 合理选择施工方法改善施工工艺

3.2.1 砼搅拌、运输

原材料计量要准确，保证配合比的准确性。要求使用检定过的计量器具，保证计量正确。控制原材料投入搅拌机顺序，采用二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺，可以有效地防止水份聚集在水泥砂浆和石子的界面上，使硬化后界面过渡层结构致密、粘结力增大，从而提高砼强度，节约水泥，并进一步减少水化热和裂缝。严格控制拌制时间，搅拌时间过短、过长，都会造成拌和物均匀性变坏而增大沉陷。搅拌完成后装入运输罐车时，即测定坍落度，同时观察砼的和易性，不得存在离析，分层等现象，坍落度不符合要求的砼不能出站。砼运输车辆离开搅拌站后不得掺加任何材料，包括水、外加剂等。合理选择商品砼运输路线，保证砼的正常供应。

3.2.2 砼浇筑

通过合理的安排施工顺序，分块分层的浇筑砼，有利于错开拌合物内各层的水化时刻，分散砼的放热峰值。砼浇筑前，应根据结构物结构尺寸、浇注面积的大小及约束情况等合理进行砼浇筑的工作面划分，保证分层分块满足设计及规范要求。一般在第一层砼还未初凝时，浇注上一层。捣固人员应适时对砼进行振捣，在振捣上一层时，振动棒应插入下一层50～100mm，以消除两层之间的接缝，振动时间不宜过长，砼振捣以不冒气泡为准，但不得超振引起砼翻沙和粗骨料下沉造成砼结构不均匀。对已浇筑的砼，在砼浇筑1～1.5h后，在终凝前进行二次振捣，表面压实，可排除砼因泌水，在石子、水平钢筋下部形成的空隙和水分，提高粘结力和抗拉强度，并减少内部裂缝与气孔，提高抗裂性。为了控制砼的总温升，减少大体积构件的内外温差，采取措施控制浇筑温度，如在施工现场搭建遮阳蓬，防止烈日爆晒砼表面等。如果设计允许，也可在大体积砼浇筑中添加部分毛石代替砼，从而减少水化热总量。砼浇筑时，下料不宜太快，防止堆积或振捣不充分。

3.2.3 砼测温

为了及时掌握大体积砼的温度变化，减小温度差对大体积砼质量的影响，应采取测温技术，对砼构件的上、中、下进行分层布点观测，以便采取相应的技术措施，防止砼开裂。？

3.3 砼拆模及养护

3.3.1 合理确定拆模时间

在砼的施工中，为了提高模板的周转率，往往要求新浇筑的砼尽早拆模。砼浇注、养护过程中所用的模板起到支撑砼自重、保证砼形状的作用，因而在进行模板拆除时应当确保砼自身的强度能够承受外部荷载作用。砼模板的拆除时间应当依据砼的强度发展过程、养护条件等确定，避免拆模过早而导致荷载裂缝的产生。

3.3.2 砼浇筑完成后应及时进行养护

砼养护主要是保温和保湿，以减少砼表面的热扩散，降低砼表层与内部的温差，减少砼的干燥收缩，防止表面裂缝。混凝土浇筑完成后，待表面收浆后一般可采用先一层塑料簿膜后二层草帘作保温保湿养护，草帘应迭缝，骑马铺放。或覆盖湿麻袋、湿棉毡等浇水养护。拆模后，为避免表面温度骤降而引起温度梯度，可在拆除模板后及时回填土或在表面覆盖保温材料。

3.3.3 合理选择养护措施

大体积砼构件养护必须根据砼内表温差和降温速率，结合施工条件确定养护措施。除表面覆盖保温材料外，必要时可以在砼内预埋冷却水管，根据测温结果，适时通水进行冷却，以降低砼的内部温度。砼的养护时间应当不少于14天，同时预防短期骤冷气候影响，以控制内表温差，防止砼早期和中期裂缝。

4、结语

综上所述，泵送商品砼，因水泥用量多，单位用水量大，对砂率的要求又较高又添加化学外加剂，致使砼干缩。大体积砼施工的技术十分复杂，且受温度作用产生裂缝的潜在危险较大，应引起足够重视。为此，在施工时，应选用适宜的砼用料、先进的施工工艺、合理的拆模时间及注重浇筑完毕后养护等，以提高砼的密实性和抗拉强度，防止裂缝的产生。

参考文献

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