泵送混凝土施工裂缝的成因和防治.pdf

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1、摘摘要要近几年，在各种建筑施工中，泵送混凝土作为建筑的基本原料得到广泛使用，不仅解决了高空输送混凝土的施工难题，而且提高了工作效率、节约了施工的经济成本。泵送混凝土有许多优点，比如匀质性好，能改善施工性能，可以实现少振捣或者不振捣施工等。本文从泵送混凝土制造特点出发，具体分析了泵送混凝土产生裂缝的原因，针对原因提出了相应的解决方法和防治措施，期望能为解决泵送混凝土裂缝问题提供建设性参考。关键词：泵送混凝土关键词：泵送混凝土裂缝裂缝成因成因防治防治1.1.引言引言随着我国城镇化建设速度的不断加快，各地高层、超高层建筑也越来越多，对混凝土的需求也日渐增大。正是由于有旺盛的市场需求，才产生了泵送混凝

2、土这种新型施工工艺。在施工过程中，泵送混凝土具有许多明显优点，比如输送能力大、效率高、速度快、能连续作业、节省人力等。但这种混凝土也有其不足之处，那就是容易出现裂缝，这直接影响了工程结构的耐久性和抗渗性，因此，对其产生裂缝的原因进行分析，制定相应措施，对保证工程施工质量具有重要意义。2.2.泵送混凝土的制造特点泵送混凝土的制造特点2.12.1 泵送混凝土的定义泵送混凝土的定义泵送混凝土（pump concrete）：可用混凝土泵通过管道输送拌和物的混凝土。就是利用混凝土泵沿一定的管道直接输送到浇筑地点，一次完成水平和垂直运输的一种高效输送浇筑混凝土。2.22.2 泵送混凝土原材料和配合比特点泵

3、送混凝土原材料和配合比特点泵送混凝土应具有可泵性，即有一定的流动性和较好的黏塑性，泌水小，不离析，并且摩阻力小。泵送混凝土对原材料和配合比要求更为严格，主要表现为：1）水泥用量较多，强度等级 C20C60 范围为 350550kg/m3。2）超细掺合料时有添加，为改善混凝土性能，节约水泥和降低造价，混凝土中掺加粉煤灰、矿渣、沸石粉等掺合料。3）砂率偏高、砂用量多，为保证混凝土的流动性、粘聚性和保水性，以便于运输、泵送和浇筑，泵送混凝土的砂率要比普通流动性混凝土增大砂率 6%以上，约为3845%。4）石子最大粒径，为满足泵送和抗压强度要求，与管道直径比 12.5(卵石)、13(碎石)14、15。

4、5）水灰比宜为0.40.6，水灰比小于0.4 时，混凝土的泵送阻力急剧增大；大于0.6 时，混凝土则易泌水、分层、离析，也影响泵送。6）泵送剂，多为高效减水剂复合以缓凝剂、引气剂等，对混凝土拌合物流动性和硬化混凝土的性能有影响，因而对裂缝也有影响。2.3 泵送混凝土工艺特点泵送混凝土要求施工组织严密，以保证连续进行输送，避免有较长时间的间歇而造成堵塞。1）混凝土拌制在搅拌站(楼)进行，原材料计量准确，搅拌均匀，但也偶有失控情况。2）多数搅拌站未设细掺合料、粉状泵送剂、粉状膨胀剂称量和料仑，采用人工或容积法，使计量与分散存在问题，影响混凝土的均匀性。3）当混凝土拌合物过乾、过稀，运输时间过长、停

5、留时间过长且未进行搅拌均匀前入泵时，混凝土拌合物乾稀不匀。4）每个运输车中混凝土的坍落度相差过大，加入泵车内输送时，会浇筑的混凝土均匀性变坏。5）混凝土浇筑后振捣不足、振捣过度，特别是面积系数很大的板材，采用振捣棒密实不均匀。6）大体积混凝土施工，当技术措施不当或不完善时，易产生温度裂缝。7）混凝土大面积板材，在浇筑后防风、防晒、养护不足时，易产生干缩裂缝。8）混凝土拌合物过干、人工、无称量的加入高效减水剂或水时，混凝土质量不易保证。2.4 泵送混凝土与普通混凝土的主要区别1）泵送混凝土用于泵送施工；2）泵送混凝土坍落度高于普通混凝土；3）泵送混凝土一般要掺加泵送剂，以保证在不改变水灰比的情况

6、下提高混凝土坍落度；4）泵送剂会引入大量气泡，所以泵送混凝土含气量较高；5）某些泵送剂可能会引起钢筋锈蚀，故应保证质量；6）泵送剂的掺加有些情况下可以降低用水量，降低水灰比，提高混凝土的密实度，从而提高混凝土的耐久性。3 3、泵送混凝土产生裂缝的原因分析、泵送混凝土产生裂缝的原因分析通过对泵送混凝土的特点分析，我们可以发现泵送混凝土与普通混凝土材料特性是一致的，只是具有更大的流动性，更大的单方用水量，混凝土内部更不容易致密。泵送混凝土的制造大都在搅拌站(楼)实施，搅拌中要求原材料计量应准确，搅拌质地应均匀，尽管如此，实践操作过程中，也难免有失控现象发生。比如搅拌站没有对细掺合料、粉状膨胀剂称量

7、、粉状泵送剂和料仓等采用容积法，没有严格按照要求计量，使混凝土均匀性较差。还有就是混凝土拌合过程中干稀不均。当拌合物运输或者停留时间较长时，入泵就会出现干稀不均的现象。另外，由于运输车中坍落度差距过大，也会导致浇筑的混凝土干稀不均现象发生。需要大体积混凝土进行施工的过程中，如果技术措施不完善，也会出现裂缝。3.1 因混凝土自身因素的产生裂缝1、从国内外研究结果可以认为：满足水泥水化的 w/c 约 0.20 左右，因为满足工艺和不同混凝土强度等级需要，施工用普通混凝土的 w/c 一般在 0.300.75 之间，即就预拌混凝土中水泥和水、化学外加剂发生一系列化学、物理的反应之后，所生成的水化产物的

8、体积小于消耗的水泥和水的体积。超出水泥水化需要的水，在混凝土中以自由水和毛细管水的形成存在，自由水的蒸发在混凝土内部形成水隙，毛细管水的蒸发会造成混凝土体积收缩，为混凝土体积变形提供了客观条件。2、水泥水化反应的影响：水泥的水化反应是水化放热的过程，混凝土内部大量的水化热促使混凝土体积膨胀，水泥水化放慢，混凝土进一步樱花。降温形成混凝土体积收缩，降温时混凝土表面（特别是气温降低时），降温速度高于混凝土内部，形成混凝土表面收缩膣的差异，当单方混凝土中水泥用量过高，水泥 C3A 含量过高或水泥初凝时间与终凝时间间隔小时，所配制的混凝土更为明显。3、水化成分的影响：熟料中过火石所含CaO、mgO 及

9、过量的石膏，由于它们较3其它成分反应滞后，会引起混凝土体积的不稳定性。4、化学外加剂使用不当、矿物掺合料质量不稳定（高钙灰）、高碱集料反应等对混凝土产生裂缝都有一定的影响。5、泵送混凝土由于市场竞争激烈，供应半径较大，交通拥堵情况严重，运输时间难以控制，一般采取提高出机混凝土坍落度，加大外加剂掺量来保证现场施工坍落度。高砂率、高浆体的混凝土，浇筑墙、楼板等部位极易裂缝。3.2 因混凝土钢筋混凝土结构施工而产生的裂缝：目前施工的混凝土工程的配筋率较高，钢筋直径大、密度高，架力筋粗而稀（温度筋），不留施工缝的长墙较多。为满足施工要求，配制混凝土的石子一般在规格以下。因砂子质量劣化的因素，使混凝土普

10、遍存在高砂率、高胶结料总量、大坍落度的特点，一旦外加剂掺量偏大或与水泥适应性略差，混凝土浇筑振捣后粗骨料下沉，极易在构件上部形成浮浆层，出现收缩裂缝。浇筑竖向结构，由于担心混凝土表观质量，过振和振捣棒误振钢筋的机率较大，在振捣器与传递到钢筋的振动频率的互动下，使钢筋外皮至模板之间的混凝土保护层中几乎没有骨料的存在，而是含化学外加剂较多的胶凝材料中的质量较轻的物质居多的砂浆，形成线形薄弱区域，当拆模过早时，温湿度发生了显著的变化，使混凝土内外发生不均匀收缩，在墙体应力较大的钢筋处极易产生裂缝，而且裂缝深度可达钢筋表面。钢筋混凝土独立柱不规则裂缝的情况也出现过，据观察，大多数情况下，钢筋焊接成型后

11、，垂直度偏差过大，合模后，用垫块校正，混凝土浇筑后拆模早，由于混凝土强度届时较低，钢筋位置复原产生的应力造成混凝土裂缝。3.3 因养护环境影响而产生的裂缝1、温湿度对混凝土的影响：混凝土浇筑后具有热胀冷缩和湿胀干缩的特性。混凝土早期养护对混凝土表观质量及强度发展是至关重要的。由于基建规模大，为了抢工期或加快模板周转而过早拆模的现象极为普遍。而泵送预拌混凝土为保证运输时间和泵送工艺的要求，为了减少混凝土坍落度损失，使用缓凝组分的复合型泵送剂，硬化的时间适当推迟，拆模过早（甚至混凝土刚开始硬化便拆模），使混凝土直接暴露在自然条件下，特别是墙体难以采取有效养护措施，造成混凝土由表向里形成梯形失水，外

12、缩内胀，加之拆模时，施工扰动的影响是裂缝产生的高发部位。2、为解决墙体混凝土收缩应力，设计上一般要求混凝土中掺加膨胀剂，理论上是对的，但实际施工中根本无法达到膨胀混凝土的湿养护条件，个别工程出现过膨胀剂掺量越高，裂缝情况越严重的现象。以上从混凝土本身的特点和实际施工存在的一些现象讨论了泵送预拌混凝土产生裂缝的原因。由此可见，在工程中影响因素很多，完全杜绝裂缝的产生是不可能的。但是通过总结工程实践经验，科学的配制，积极研发新技术，应用新材料，加强施工工艺的管理和混凝土养护，是可以防止混凝土有害裂缝的产生，减少和控制一般可见裂缝的数量，提高混凝土工程质量。4.4.泵送混凝土裂缝的控制措施泵送混凝土

13、裂缝的控制措施裂缝对混凝土结构物耐久性带来的危害是显而易见的，裂缝为外部有害介质进入混凝土内部提供了通道，增加了混凝土的碳化深度，消弱了钢筋的碱保护，二氧化碳等酸性物质的侵入容易引起钢筋锈蚀的发生，影响混凝土结构的耐久性，应给予足够的重视。泵送混凝土广泛的应用，为加快建设速度发挥了重要的作用，如何采用对策根据工程部分的特点，提出一些针对性的措施，控制混凝土裂缝的产生，是我们从业技术人员共同关心的问题：4.1 从原材料方面控制混凝土质量1、水泥：泵送混凝土尽量避免使用 C3A 含量高的水泥，C3A 含量高的水泥早期强度增长快，水化热高，不宜用于大体积混凝土。当无法选择时，应采用双掺技术（矿粉、粉

14、煤灰），同时采用缓凝型泵送剂控制混凝土坍落度损失，降低水化热峰值。水泥的初凝时间最好大于 2 小时，而初凝时间与终凝时间差值大于1.5 小时为宜，在选择同品种、同规格的水泥时，在实际强度试验结果相似时，最好使用标稠用水量少的。在配制相同坍落度的混凝土单方用水量低，或者在 w/c 相同的情况下，混凝土坍落度会大一些。搅拌站根据生产任务量做好一定的水泥储备，进厂温度过高的水泥混凝土外加剂很难达到正常的指标，即使浇筑了混凝土，其水化热也很猛，容易产生裂缝。2、砂子：市场上自然砂的质量普遍不好，进场验收时，应把好风化砂和含泥量高的进场关，逐步使用棒磨工艺生产的人工砂，或人工砂与细砂按比例分计计量使用。

15、3、石子：选用粒型好、级配合格、空隙小的石子，严格控制软弱颗粒、针片状的比例及碎石中的石粉含量，有设备能力、场地条件允许的搅拌站，可以采用粒形好的两种规格单粒级石子通过获得最大容重的方法进行分计计量二级配，可获得较小的空隙率，有利于降低砂率。54、矿物掺合料：粉煤灰、矿粉、硅灰等根据工程的强度等级要求和部位特点选择矿物掺合料的质量。尽量选择高质量的掺合料，有利于最大限度地降低水泥用量。实践证明，双种及双种以上的掺合料复配效果有利于降低混凝土的质量波动，发挥性能的叠力效应。5、化学外加剂：除了按批量进行必试项目检测外，注意做好外加剂对水泥的适用性试验。当砂、石含泥量较低时，配制高强混凝土或自密实

16、混凝土采用聚羧酸外加剂效果好于奈系外加剂。4.2 在配合比设计时更注重混凝土稳定性配合泵送混凝土要把降低水化热峰值与体积稳定性放在第一位，把保强度指标放在第二位的技术思路。配制 C40 以上强度等级的大体积混凝土，尽量选择高强度等级、低水化热的水泥及优质掺合料。减少水泥用量，有利于降低水化热总量。采用超缓凝外加剂，降低水化热峰值，控制混凝土坍落度，减少浮浆厚度。混凝土的初终凝时间视底板的厚度而定，例如航华工程底板厚度为 2.8m，局部为 5.6m，混凝土强度等级为 C40，贯入阻力测定：初凝为 19h，终凝为 23h，工程效果很好。配制 C35 以下强度等级的大体积混凝土底板，由于不存在碳化方

17、面的因素，视强度等级及验收龄期，可采用大掺量级粉煤灰，质量和经济上均效果很好。配制一次性浇筑且不设后浇带的底板混凝土宜采用掺硫铝酸钙膨胀剂。膨胀剂应选用水 7d 膨胀率0.020%，水 7d 转空气 28d 膨胀率增长不快的膨胀剂（胶砂检测），以期达到补偿收缩、阻塞毛细管、提高混凝土自应力的效果。规范要求混凝土水14d约束膨胀率控制在0.015%。大体积混凝土冬季施工，只要砂、石没有冻块即可，不必热水搅拌。10以下拌合物浇筑的混凝土，有利于减少混凝土与外界的温差（注意同条件试块置于整体覆盖以下，为求反映混凝土的真实情况）。为了防止大体积底板出现过厚的浮浆，混凝土的胶凝材料总量视试配情况而定。C

18、45 以下强度等级混凝土一般控制在 400460kg/m3 为宜。底板混凝土抑制裂缝除了在配合比设计上采取上述措施外，施工方法措施和养护也极为重要。大体积混凝土浮浆较多，浇捣搓平后，及时覆盖双层塑料布（冬季施工在塑料布上采取保温措施），待混凝土表面接近终凝时搓平。掌握“搓面”的时间很重要，过早施工扰动会造成网状裂纹，过晚水纹无法处理。及时覆盖养护，在混凝土表面与塑料之间形成了与结构物温度相当的湿养子小气候，有效减少温湿差异。多年工程实践证明这种方法对防止混凝土裂缝很有利。4.3 通过改进泵送混凝土施工工艺控制裂缝产生4.3.1严格控制混凝土出机温度和浇筑温度：为了降低混凝土的出机温度和浇筑温度

19、。最有效的方法是降低原料温度，混凝土中石子比热较小，但每m3 混凝土中石子所占重量最大，所以最有效的办法是降低石子温度。在气温较高时，为了防止太阳直接照射，可以在砂石堆场搭设简易遮阳棚，必要时可向集料喷淋雾状水，或者在使用前用冷水冲洗集料。国外也有的搅拌混凝土时加冰块冷却。除此之外，搅拌运输车罐体、泵送管道保温、冷却也是必要的措施。4.3.2改进混凝土搅拌工艺：采用二次投料的净浆裹石或砂浆裹石工艺，可以有效地防止水分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，从而提高混凝土强度 10%或节约水泥 5%，并进一步减少水化热和裂缝。4.3.3、改进振动工艺：对已浇筑的混凝

20、土，在终凝前进行二次振动，可排除混凝土因泌水，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。4.3.4、改进养护工艺：为了严格控制大体积混凝土的内外温差，确保混凝土质量，减少裂缝，养护是一个十分重要和关键的工序，必须切实做好。混凝土养护主要是保持适当的温度和湿度条件。保温能减少混凝土表面的热扩散，降低混凝土表层的温差，防止表面裂缝。由于散热时间延长，混凝土强度和松弛作用得到充分发挥，使混凝土总温差产生的拉应力小于混凝土的抗拉强度，防止了贯穿裂缝的产生。浇筑时间不 长的混凝土，仍然处于凝结、硬化过程，水泥水化速度较快，适宜的潮湿条件可防止混凝土表面

21、脱水而产生收缩裂缝。同时在潮湿条件下，可使水泥的水化充分、完全，从而提高混凝土的抗拉强度。结语结语在大流动性、高强度条件下,泵送混凝土因为单位用水量和水泥用量都比较大，有些施工单位掺砂、掺化学外加剂比例都很高，导致混凝土收缩,形成裂缝的机率增大，因此，大流动性混凝土预防控制裂缝，需要搅拌站供应方与施工方的紧密配合，对泵送混凝土产生裂缝的原因进行具体分析。从原材的选择、配合比设计、试配、搅7拌、运输泵送、浇注振捣、拆模养护等各道工序有机联系在一起，在满足施工要求的前提下，尽量降低坍落度和砂率，提高粗骨料用量的比率，提高混凝土弹性模量，施工中注意振捣、拆模、养护工序的预案制定和落实，对泵送混凝土制造加工的工艺分环节进行相应改进。减少裂缝的产生保证混凝土结构物的耐久性，使泵送预拌混凝土技术不断进步。参考文献：参考文献：1陈广兴.泵送混凝土温度裂缝的原因分析与防治措施J山西建筑,2005,(9)2宋德宏.泵送混凝土裂缝的控制J施工技术研究与应用,2006,(2)3李继业，刘福臣，徐羽白建筑及装饰工程质量问题与防治措施M北京：中国建材工业出版社，20064侯景鹏，熊杰，袁勇大体积混凝土温度控制与现场监测 J混凝土，2004（5）5王甲川现浇大体积钢筋混凝土施工温度裂缝的防治 J海南大学学报（自然科学版），2004（9）