泵送混凝土施工中出現(xiàn)技術問題的防治

　　建筑技術的發(fā)展已使泵送混凝土成為高層、大體積和大跨度混凝土施工的方向， 但是在工程施工中曾出現(xiàn)一些技術問題， 現(xiàn)分析如下。

　　1 混凝土強度等級不足問題
　　1.1 混凝土施工時水灰比過大
　　在目前一些施工單位未嚴格按標準要求選用混凝土的坍落度， 集中攪拌站提供的混凝土坍落度較大， 泵送不出。用水量和水泥用量加大， 混凝土產(chǎn)生裂縫的機會增多。造成實際生產(chǎn)的混凝土單位用水量大于配合比給定的用水量， 在水泥用量不增加的情況下， 實際生產(chǎn)的混凝土強度肯定要低于配制強度， 其造成的損失是較大的。影響混凝土強度的因素有原材料、配合比、施工方法、養(yǎng)護方法。而水泥品種和強度、水灰比是最重要的因素。根據(jù)實踐經(jīng)驗表明:坍落度每增大10mm ，  用水量需加大2%。

　　1.2 水泥活性低于水泥強度
　　水泥活性低于或高于水泥標號對混凝土強度的影響與水灰比有關。在水灰比為0.3、0.35、0.40時，水泥強度每增減1MPa，混凝土強度增減1.29MPa， 1.1 MPa 和0.9MPa 。由此可見， 水泥活性對混凝土強度的影響是明顯的。但是水泥強度均有出廠合格證和復試檢驗結果， 一般配合比設計時要用水泥活性來計算， 所不放心的是水泥存放時間較長， 活性大大降低時， 再用出廠的強度計算， 就可能降低混凝土的強度。

　　1.3 骨料質量差
　　砂石級配不良， 含泥量過大、石子針片狀較多、軟弱顆粒多、砂過細或砂率過低， 均會造成混凝土強度降低， 特別是C40 以上強度的混凝土。

　　1.4 泵送劑質量與摻量影響
　　泵送劑對混凝土強度的影響十分大。質量優(yōu)異的泵送劑僅達到JC473292 混凝土泵送劑一等品的技術指標， 必須在滿足坍落度增加值的同時減少10 %～12 % 的水， 使單位用水量降低， 相應降低水灰比， 并達到抗壓強度比不小于115 %。否則泵送劑的減水率低， 在不減水的情況下， 只能加大坍落度， 而使抗壓強度比達不到不小于115 %的合格標準。

　　混凝土泵送劑對其質量的影響不僅是泵送劑的品種， 更與摻量有關。超大摻量在技術和經(jīng)濟上均不合理;但摻量低必然會使坍落度的強度降低。因此選擇泵送劑的品種和摻量， 必須針對工程具體實際和采用的原材料、配合比、攪拌、運輸成型方式及環(huán)境有關。決不能借用外單位和以往資料， 不經(jīng)試配即用于工程是十分危險的。

　　2 混凝土的可泵性問題
　　混凝土的可泵性是滿足拌合物在泵的輸送下順利進行的反映， 包括:混凝土拌合物在泵腔內易于流動并充滿所有空間;有良好的粘聚性、保水性， 在輸送中不分層離析和泌水;混凝土與管壁之間以及混凝土內摩擦阻力小。從使用角度分析， 混凝土拌合物的可泵性應以流變形式表達;根據(jù)經(jīng)驗得到一定量值的方法來測定。最常用的方法是阿勃拉姆設計的坍落度測量法， 由于設備簡單測量容易， 既可測出流動性大小， 又能判別粘聚性和保水性好壞， 因而已被中國、美國、日本和國際標準化組織( ISO) 確定為測定流動性混凝土工作性的標準方法。最適宜泵送混凝土的最大坍落度值， 世界各國均有一定的要求值。德國為180 mm～220mm ; 日本為180mm～210mm ; 歐洲各國為230mm～250mm ; 我國為180mm～200mm 。為使混凝土具有良好的可泵性并達到設計強度、耐久性和經(jīng)濟性，對混凝土的工作性特別是最小坍落度應嚴格控制。

　　3 泵送混凝土的裂縫問題
　　3.1 塑性收縮裂縫
　　澆筑后混凝土表面蒸發(fā)過快或被基礎、模板吸水過快， 造成初始凝固混凝土急劇脫水而產(chǎn)生的收縮裂縫屬塑性收縮， 當這種塑性收縮受基礎、模板或鋼筋的約束， 因混凝土強度大于零而產(chǎn)生裂縫。從混凝土中蒸發(fā)和吸收水分的速度越快， 裂縫越容易產(chǎn)生。降低單位用水量減小坍落度是防止塑性收縮的根本途徑;增加環(huán)境濕度、降低氣溫、減小蒸發(fā)量和良好的養(yǎng)生也是非常重要的。

　　3.2 沉降裂縫
　　產(chǎn)生沉降裂縫的主要原因是混凝土拌合料太稀， 坍落度過大， 沉陷量過高。這種裂縫在坍落度過大的商品混凝土澆筑結構中， 特別是板、墻表面系數(shù)過大的結構中容易出現(xiàn)。在混凝土沉陷時受到鋼筋抑制或模板、基礎沉陷或表面不平未壓實沉陷所致。這種裂縫在混凝土澆筑后2h～3h，  表面明水消失時即出現(xiàn)。其防止辦法是將單位用水量控制在170 kg/m²～175 kg/ m²以下，  基本滿足泵送需要坍落度降至最小。對已出現(xiàn)的沉陷裂縫在停止后， 將裂縫附近混凝土表面重新抹壓， 使之愈合。

　　3.3 干縮裂縫問題
　　水分蒸發(fā)是造成干縮和塑性裂縫的主要原因。但塑性是在硬化前短期內產(chǎn)生的， 而干縮是在硬化后較長時間產(chǎn)生的。混凝土干縮是因為水泥石干燥造成的。這種干燥、蒸發(fā)是由表及里逐漸發(fā)展的。這種裂縫發(fā)生在距表層很淺的位置， 常被人們所忽視。但必須注意的是， 干縮裂縫不僅嚴重損害薄壁結構的滲透和耐久性， 也會使大體積混凝土的表面裂縫發(fā)展成更嚴重的裂縫，  對結構的承載力和安全使用影響嚴重。

　　影響混凝土干燥開裂的主要因素有如下幾點: 1) 水泥品種。水泥需水量越大， 混凝土的干縮率越大， 不同水泥混凝土干縮大小順序為:礦渣硅酸鹽類、普通硅酸鹽類、中低熱、粉煤灰水泥， 從減少收縮考慮采用中低熱水泥和粉煤灰水泥。

　　2) 水泥用量。干縮隨水泥用量的增加而加大， 減少水泥用量可減少干縮量。

　　3) 用水量。混凝土干縮受用水量影響最大， 干縮同用水量成正比關系;隨用水量的增加而急劇增大。

　　4) 砂率。混凝土干縮隨砂率的增大而增加， 但增加的數(shù)值不大。

　　5) 摻合料及外加劑。礦渣、硅藻土、赤頁巖等摻合料在混凝土中會增大干縮;但適量膨脹劑能起補償作用， 利于防止裂縫產(chǎn)生;減水劑、泵送劑和引氣劑有增大混凝土干縮的作用。

　　6) 養(yǎng)護。早期養(yǎng)護對減少收縮開裂有一定作用。

　　3.4 溫度裂縫
　　水泥水化過程中產(chǎn)生大量的熱能， 內部溫度會超過30℃以上;一般在1d～3d 即釋放50 %以上熱能。由于散熱的傳遞、積存， 混凝土內最高溫度多數(shù)發(fā)生在澆筑后3d～5d，  因內外散熱條件不同， 中心溫度高， 表面溫度低， 即形成溫度梯度， 造成溫度變形和應力。溫度應力和溫差成正比， 溫度越大應力越大;當溫度應力大于內外約束應力時則產(chǎn)生裂縫。

　　大體積混凝土一定尺寸范圍內其結構尺寸越大， 引起裂縫的危險性也越大， 防止出現(xiàn)溫差最根本的措施是控制混凝土內部和表面溫差。包括以下幾方面:

　　1) 混凝土原材料和配合比選擇。a. 水泥。宜選用中熱或低熱水泥， 摻粉煤灰和泵送劑時， 也可選用礦渣硅酸鹽水泥。b. 充分利用混凝土后期強度。c. 水泥用量盡量控制在450 kg/m³ 以下， 如果強度過高用摻粉煤灰來調整。

　　2) 摻合料合理配用?；炷林袚饺脒m量的優(yōu)質粉煤灰， 不僅能代替水泥， 而且因粉煤灰顆粒呈球狀、具有流動效應， 改善了混凝土流動性、粘聚性和保水性， 并能補充泵送混凝土達到粒徑在0. 315 mm 以下的細集料應占15 %的要求， 改善可泵性。

　　3) 摻入外加劑。摻加具有減水、增塑、緩凝、引氣的劑， 改善流動性、粘聚性和保水性， 由于分散和減水作用， 在降低用水量和提高強度的同時， 還可降低水化熱， 推遲放熱峰出現(xiàn)的時間， 因而減少溫度裂縫。

　　4) 選擇優(yōu)質粗細集料。細集料以采用中砂為宜， 采用模數(shù)為2.8 的砂較細度模數(shù)為2.3 的砂可減少用水量20kg/m³～25 kg/m3， 水泥用量相應減少25 kg/m3～35kg/m3， 因而降低水化熱。

　　粗集料如采用5 mm～40 mm 粒徑的， 可經(jīng)5 mm～25mm 粒徑的減少用水量7kg/m3 ， 減少水泥用量15 kg/m3， 因而減少泌水、收縮和水化熱。

　　5) 控制攪拌機出口溫度及澆筑溫度。出機溫度和澆筑溫度的控制， 世界各國均重視， 例如日本規(guī)定暑期混凝土攪拌溫度為30 ℃以下， 混凝土澆筑應低于35 ℃;前蘇聯(lián)規(guī)定:暑期施工澆筑表面系數(shù)大于3 的結構出機溫度不超過30 ℃～35 ℃， 而對表面系數(shù)小于3 的大體積混凝土拌合物不超過20 ℃;美國規(guī)范要求在炎熱季節(jié)不超過32 ℃;德國規(guī)定炎熱季節(jié)新拌混凝土卸車時不超過30 ℃。我國SDJ 207282 水工混凝土施工規(guī)范規(guī)定:高溫季節(jié)施工時， 混凝土澆筑最高溫度不超過28 ℃， 規(guī)范( GB 602042 92) 也規(guī)定了相同溫度限值。

　　6) 改進施工工藝。a. 攪拌工藝。采用二次投料的凈漿裹石或裹砂攪拌工藝， 可有效阻止水分聚集在水泥砂漿和石子界面上， 使硬化后界面過渡層結構致密， 增大粘結力， 提高混凝土強度10 %或節(jié)省水泥5 % 以減少水化熱和裂縫。b. 振搗工藝。在終凝之前進行二次振搗可排除混凝土因泌水在石子、水平筋下部形成的空隙和水分， 提高粘結和握裹力， 防止沉陷開裂。c. 養(yǎng)護工藝。澆筑不久的混凝土， 處于凝結、硬化過程， 水化速度較快， 適宜的潮濕環(huán)境可防止混凝土表面脫水產(chǎn)生收縮開裂， 對空氣水化， 提高混凝土極限抗拉養(yǎng)護是一個重要的關鍵環(huán)節(jié)。產(chǎn)生混凝土的沉陷、塑性、干縮裂縫， 均因其單位立方米用水量過大、拌合料過稀、坍落度過大、水分蒸發(fā)過快所致。因此嚴格控制用水量是減少裂縫開裂的根本措施。

　　4 凝結異常問題
　　泵送混凝土有時會采用特種水泥和摻外加劑及摻合料， 否則混凝土品質變壞和發(fā)生異常凝結會影響泵送質量的結構質量并影響工期。

　　4.1 緩凝問題
　　1) 泵送劑中緩凝成分過多。為增加泵送流動性， 減少泌水和坍落度損失， 要摻入緩凝劑含量較多的木質、糖鈣類復合劑。當泵送組分不匹配、摻量不適或氣溫低時， 均會使混凝土過分緩凝。

　　2) 減水組分超臨界摻量。木質磺酸鈣類緩凝型減水劑的緩凝已被人們所知， 但對茶磺酸甲醛和三聚氰胺類也會造成緩凝作用知之甚少。實際上這兩種減水劑的緩凝性小， 減水作用大， 促進早強而緩凝作用未引起重視。當摻量達臨界量時由于減水作用， 強度不會增加而緩凝泌水作用呈現(xiàn)出來， 使混凝土凝結遲緩。

　　3) 緩凝摻合料超量。

　　4) 環(huán)境溫度過低。

　　4.2 速凝、假凝問題
　　1) 在常溫和夏季多采用有早強組分的硫酸鈉泵送劑， 因凝結時間短坍落度損失快， 即使可以出泵但澆筑振搗困難， 容易形成蜂窩、孔洞、麻面或露筋。

　　2) 用硬石膏作為調凝劑的硅酸鹽類水泥， 當采用含有木質硫酸鈣或糖類的復合泵送劑時， 會引起初凝時間很短或速凝。