泵送混凝土施工中出現(xiàn)技術(shù)問題的防治

　　建筑技術(shù)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(shù)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(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)號對混凝土強度的影響與水灰比有關(guān)。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(fù)試檢驗結(jié)果， 一般配合比設(shè)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(zhì)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(zhì)量與摻量影響
　　泵送劑對混凝土強度的影響十分大。質(zhì)量優(yōu)異的泵送劑僅達到JC473292 混凝土泵送劑一等品的技術(shù)指標(biāo)， 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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)。

　　混凝土泵送劑對其質(zhì)量的影響不僅是泵送劑的品種， 更與摻量有關(guān)。超大摻量在技術(shù)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(guān)。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(nèi)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(nèi)摩擦阻力小。從使用角度分析， 混凝土拌合物的可泵性應(yīng)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(shè)計的坍落度測量法， 由于設(shè)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(biāo)準(zhǔn)化組織( ISO) 確定為測定流動性混凝土工作性的標(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(yīng)嚴(yán)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(chǔ)、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(dāng)這種塑性收縮受基礎(chǔ)、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(jié)構(gòu)中， 特別是板、墻表面系數(shù)過大的結(jié)構(gòu)中容易出現(xiàn)。在混凝土沉陷時受到鋼筋抑制或模板、基礎(chǔ)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(nèi)產(chǎn)生的， 而干縮是在硬化后較長時間產(chǎn)生的?；炷粮煽s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(yán)重?fù)p害薄壁結(jié)構(gòu)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(yán)重的裂縫，  對結(jié)構(gòu)的承載力和安全使用影響嚴(yán)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?；炷粮煽s受用水量影響最大， 干縮同用水量成正比關(guān)系;隨用水量的增加而急劇增大。

　　4) 砂率?；炷粮煽s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(nèi)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(nèi)最高溫度多數(shù)發(fā)生在澆筑后3d～5d，  因內(nèi)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(yīng)力。溫度應(yīng)力和溫差成正比， 溫度越大應(yīng)力越大;當(dāng)溫度應(yīng)力大于內(nèi)外約束應(yīng)力時則產(chǎn)生裂縫。

　　大體積混凝土一定尺寸范圍內(nèi)其結(jié)構(gòu)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(nèi)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(diào)整。

　　2) 摻合料合理配用?；炷林袚饺脒m量的優(yōu)質(zhì)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(yīng)， 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(yīng)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(zhì)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(yīng)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)致密， 增大粘結(jié)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(jié)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(jié)、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(guān)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(yán)格控制用水量是減少裂縫開裂的根本措施。

　　4 凝結(jié)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(zhì)變壞和發(fā)生異常凝結(jié)會影響泵送質(zhì)量的結(jié)構(gòu)質(zhì)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(zhì)、糖鈣類復(fù)合劑。當(dāng)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(zhì)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(dāng)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(jié)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(jié)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(diào)凝劑的硅酸鹽類水泥， 當(dāng)采用含有木質(zhì)硫酸鈣或糖類的復(fù)合泵送劑時， 會引起初凝時間很短或速凝。