經驗交流：不良地質深路塹處理施工技術（三）
發布時間：2010-01-14 共1頁
3.1.2.2 泵送混凝土施工工藝改進
a．控制混凝土出機溫度和澆筑溫度
為了降低混凝土的總溫升，減少體積工程結構的內外溫差，控制混凝土的出機溫度和澆筑溫度也是一個重要措施。
對于出機溫度和澆筑溫度的控制，世界各國都非常重視，并有較明確的規定：我國《水工混凝土施工規范》(SDJ207-82)中規定：高溫季節施工時，混凝土最高澆筑溫度，不得超過28℃。為求得統一，《混凝土結構工程施工及驗收規范》(GB50204-92)也規定了這個溫度值。日本規范規定，暑期混凝土的攪拌溫度為30℃以下，澆筑時的混凝土溫度應低于35℃；對于體積混凝土的溫度，規定拌制時為25℃以下，澆筑時要在30℃以下。前蘇聯規范規定，暑期施工時，當澆筑表面系數于3的結構混凝土時，混凝土拌合物從攪拌站運出時的溫度應當不超過30～35℃，而對于表面系數小于3的體積結構，混凝土拌合物溫度應盡可能降低，且不超過20℃。美國規范規定，在炎熱的氣候條件下，澆筑溫度不得超過32℃。德國規范規定，在炎熱氣候時，新拌混凝土溫度，在卸車時不得超過30℃。
為了降低混凝土的出機溫度和澆筑溫度。最有效的方法是降低原料溫度，混凝土中石子比熱較小，但每m3混凝土中石子所占重量最，所以最有效的辦法是降低石子溫度。在氣溫較高時，為了防止太陽直接照射，可以在砂石堆場搭設簡易遮陽棚，必要時可向集料噴淋霧狀水，或者在使用前用冷水沖洗集料。國外也有的攪拌混凝土時加冰塊冷卻。除此之外，攪拌運輸車罐體、泵送管道保溫、冷卻也是必要的措施。
b．改進工藝
攪拌工藝
采用二次投料的凈漿裹石或砂漿裹石工藝，可以有效地防止水分聚集在水泥砂漿和石子的界面上，使硬化后界面過渡層結構致密、粘結力增，從而提高混凝土強度10%或節約水泥5%，并進一步減少水化熱和裂縫。
振動工藝
對已澆筑的混凝土，在終凝前進行二次振動，可排除混凝土因泌水，在石子、水平鋼筋下部形成的空隙和水分，提高粘結力和抗拉強度，并減少內部裂縫與氣孔，提高抗裂性。
養護工藝
為了嚴格控制體積混凝土的內外溫差，確保混凝土質量，減少裂縫，養護是一個十分重要和關鍵的工序，必須切實做好。
混凝土養護主要是保持適當的溫度和濕度條件。保溫能減少混凝土表面的熱擴散，降低混凝土表層的溫差，防止表面裂縫。由于散熱時間延長，混凝土強度和松弛作用得到充分發揮，使混凝土總溫差產生的拉應力小于混凝土的抗拉強度，防止了貫穿裂縫的產生。澆筑時間不 長的混凝土，仍然處于凝結、硬化過程，水泥水化速度較快，適宜的潮濕條件可防止混凝土表面脫水而產生收縮裂縫。同時在潮濕條件下，可使水泥的水化充分、完全，從而提高混凝土的抗拉強度。
3.2 沉陷(塑性)收縮裂縫
3.2.1 產生的原因和特征
在泵送混凝土現澆的各種鋼筋混凝土結構中，特別是板、墻等表面系數的結構之中，經常出現一種早期裂縫。這種裂縫為斷續的水平裂縫，裂縫中部較寬、兩端較窄、呈梭狀。裂縫經常發生在板結構的鋼筋部位、板肋交接處、梁板交接處、梁柱交接處、結構變截面的地方。
這種裂縫產生的原因主要是混動性過和流動性不足以及不均勻，在凝結硬化前沒有沉實或者沉實不夠，當混凝土沉陷時受到鋼筋、模板抑制以及模板移動、基礎沉陷所致。裂縫在混凝土澆筑后1～3小時出現，裂縫的深度通常達到鋼筋上表面。
3.2.2 影響因素和防止措施
a．要嚴格控制混凝土單位用水量在170kg/m3以下，水灰比在0.6以下，在滿足泵送和澆筑要求時，宜盡可能減少坍落度；
b．摻加適量、質量良好的泵送劑和摻合料，可改善工作性和減少沉陷；
c．混凝土攪拌時間要適當，時間過短、過長都會造成拌合物均勻性變壞而增沉陷；
d．混凝土澆筑時，下料不宜太快，防止堆積或振搗不充分；
e．混凝土應振搗密實，時間以10～15秒/次為宜，在柱、梁、墻和板的變截面處宜分層澆筑、振搗。在混凝土澆筑1～1.5小時后，混凝土尚未凝結之前，對混凝土進行兩次振搗，表面要壓實抹光；
f．在炎熱的夏季和風天氣，為防止水分激烈蒸發，形成內外硬化不均和異常收縮引起裂縫，應采取措施緩凝和復蓋。
3.3 干縮裂縫
3.3.1 產生的原因和特征
干燥收縮的主要原因是水分在硬化后較長時間產生的水分蒸發引起的。混凝土的干燥收縮由于集料的干燥收縮很小，因此主要是由于水泥石干燥收縮造成的。水泥石干燥收縮理論有毛細管張力學說、表面吸附學說和夾層水學說等，不論哪種學說，都是水分蒸發引起的。混凝土的水分蒸發、干燥過程是由外向內、由表及里，逐漸發展的。由于混凝土蒸發干燥非常緩慢，產生干燥收縮裂縫多數在一個月以上，有時甚至一年半載，而且裂縫發生在表層很淺的位置，裂縫細微，有時呈平行線狀或網狀，常常不被人們注視。但是應當特別注意，由于碳化和鋼筋銹蝕的作用，干縮裂縫不僅嚴重損害薄壁結構的抗滲性和耐久性，也會使體積混凝土的表面裂縫發展成為更嚴重的裂縫，影響結構的耐久性和承載能力。
3.3.2 影響因素和防止措施
3.3.2.1 水泥品種
一般來說，水泥的需水量越，混凝土的干燥收縮越，不同水泥混凝土的干燥收縮按其小順序排列為：礦渣硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、中低熱水泥和粉煤灰水泥。所以，從減少收縮的角度出發，宜采用中低熱水泥和粉煤灰水泥。
3.3.2.2 水泥用量
混凝土干燥收縮隨著水泥用量的增加而增，但是增加量不顯著。在有可能減少水泥用量時，還是盡可能降低水泥用量，因為泵送混凝土的水泥用量偏高，C20～C60混凝土的水泥用量一般約為350～600kg/m3。
3.3.2.3 用水量
混凝土的干燥收縮受用水量的影響最，在同一水泥用量條件下，混凝土的干燥收縮和用水量成正比、為直線關系；當水泥用量較高的條件下，混凝土的干燥收縮隨著用水量的增加而急劇增。綜合水泥用量和用水量來說，水灰比越，干燥收縮越。
沉陷裂縫、干縮裂縫都是由于混凝土單方用水量過、混凝土過稀、坍落度過，而且水分蒸發過快、過多造成的。因此嚴格控制泵送混凝土的用水量是減少裂縫的根本措施。為此，在混凝土配合比設計中應盡可能將單方混凝土用水量控制在170kg/m3以下，對于澆筑墻體和板材的單方混凝土用水量的控制尤為重要。特別值得注意的是，施工混凝土的坍落度(即用水量)絕對不允許于配合比設計給定的坍落度(即用水量)。
為了降低用水量，摻加適當數量、減水率高、分散性能好的外加劑是非常必要的。
3.3.2.4 砂率
混凝土的干燥收縮隨著砂率的增而增，但增加的數值不。泵送混凝土宜加砂率，但不是籠統的和無限的，也應在最佳砂率范圍內，可以通過理論計算和工程實踐確定。
3.3.2.5 摻合料
礦渣、硅藻土、煤矸石、火山灰、赤頁巖等粉狀摻合料，摻加到混凝土中，一般都會增混凝土的干燥收縮值。但是質量良好、含有量球形顆粒的一級粉煤灰，由于內比表面積小、需水量少，故能降低混凝土干燥收縮值。
3.3.2.6 化學外加劑
摻加減水劑、泵送劑，特別是同時摻加粉煤灰的雙摻技術不會增干燥收縮，但是對于某些減水劑、泵送劑，尤其是具有引氣作用時，有增混凝土干燥收縮的趨勢。因此在選用外加劑時，必須選用干燥收縮小的減水劑或泵送劑。
3.3.2.7 膨脹劑
在地下室和防水工程中，混凝土中加摻加膨脹劑，摻加適量的膨脹劑可以起到收縮補償作用，有利于防止裂縫。但是使用混凝土膨脹劑，一定要嚴格控制摻量和保證混凝土有足夠強度，否則會使混凝土腫脹和開裂。
3.3.2.8 養護時間和方法
混凝土澆筑面受到風吹日曬，表面干燥過快，產生較的收縮，受到內部混凝土的約束，在表面產生拉應力而開裂。如果混凝土終凝之前進行早期保溫、保溫養護，對減少干燥收縮有一定作用。
綜上所述，泵送商品混凝土，特別是在高強度、流動性條件下，由于水泥用量多，單位用水量，砂率高和摻化學外加劑，使混凝土干燥收縮，產生裂縫的潛在危險，對此必須引起足夠重視。為此要按施工要求選擇較低的坍落度，在滿足流動性和泵送性的條件下，使單位用水量降低到170kg/m3以下，在滿足強度條件下，盡可能降低水泥用量。同時，應選用對混凝土干燥收縮影響小的泵送劑。必要時摻加適量膨脹劑。在施工中采用二次振搗，加強抹面和濕養護也是必不可少的技術措施。
a．控制混凝土出機溫度和澆筑溫度
為了降低混凝土的總溫升，減少體積工程結構的內外溫差，控制混凝土的出機溫度和澆筑溫度也是一個重要措施。
對于出機溫度和澆筑溫度的控制，世界各國都非常重視，并有較明確的規定：我國《水工混凝土施工規范》(SDJ207-82)中規定：高溫季節施工時，混凝土最高澆筑溫度，不得超過28℃。為求得統一，《混凝土結構工程施工及驗收規范》(GB50204-92)也規定了這個溫度值。日本規范規定，暑期混凝土的攪拌溫度為30℃以下，澆筑時的混凝土溫度應低于35℃；對于體積混凝土的溫度，規定拌制時為25℃以下，澆筑時要在30℃以下。前蘇聯規范規定，暑期施工時，當澆筑表面系數于3的結構混凝土時，混凝土拌合物從攪拌站運出時的溫度應當不超過30～35℃，而對于表面系數小于3的體積結構，混凝土拌合物溫度應盡可能降低，且不超過20℃。美國規范規定，在炎熱的氣候條件下，澆筑溫度不得超過32℃。德國規范規定，在炎熱氣候時，新拌混凝土溫度，在卸車時不得超過30℃。
為了降低混凝土的出機溫度和澆筑溫度。最有效的方法是降低原料溫度，混凝土中石子比熱較小，但每m3混凝土中石子所占重量最，所以最有效的辦法是降低石子溫度。在氣溫較高時，為了防止太陽直接照射，可以在砂石堆場搭設簡易遮陽棚，必要時可向集料噴淋霧狀水，或者在使用前用冷水沖洗集料。國外也有的攪拌混凝土時加冰塊冷卻。除此之外，攪拌運輸車罐體、泵送管道保溫、冷卻也是必要的措施。
b．改進工藝
攪拌工藝
采用二次投料的凈漿裹石或砂漿裹石工藝，可以有效地防止水分聚集在水泥砂漿和石子的界面上，使硬化后界面過渡層結構致密、粘結力增，從而提高混凝土強度10%或節約水泥5%，并進一步減少水化熱和裂縫。
振動工藝
對已澆筑的混凝土，在終凝前進行二次振動，可排除混凝土因泌水，在石子、水平鋼筋下部形成的空隙和水分，提高粘結力和抗拉強度，并減少內部裂縫與氣孔，提高抗裂性。
養護工藝
為了嚴格控制體積混凝土的內外溫差，確保混凝土質量，減少裂縫，養護是一個十分重要和關鍵的工序，必須切實做好。
混凝土養護主要是保持適當的溫度和濕度條件。保溫能減少混凝土表面的熱擴散，降低混凝土表層的溫差，防止表面裂縫。由于散熱時間延長，混凝土強度和松弛作用得到充分發揮，使混凝土總溫差產生的拉應力小于混凝土的抗拉強度，防止了貫穿裂縫的產生。澆筑時間不 長的混凝土，仍然處于凝結、硬化過程，水泥水化速度較快，適宜的潮濕條件可防止混凝土表面脫水而產生收縮裂縫。同時在潮濕條件下，可使水泥的水化充分、完全，從而提高混凝土的抗拉強度。
3.2 沉陷(塑性)收縮裂縫
3.2.1 產生的原因和特征
在泵送混凝土現澆的各種鋼筋混凝土結構中，特別是板、墻等表面系數的結構之中，經常出現一種早期裂縫。這種裂縫為斷續的水平裂縫，裂縫中部較寬、兩端較窄、呈梭狀。裂縫經常發生在板結構的鋼筋部位、板肋交接處、梁板交接處、梁柱交接處、結構變截面的地方。
這種裂縫產生的原因主要是混動性過和流動性不足以及不均勻，在凝結硬化前沒有沉實或者沉實不夠，當混凝土沉陷時受到鋼筋、模板抑制以及模板移動、基礎沉陷所致。裂縫在混凝土澆筑后1～3小時出現，裂縫的深度通常達到鋼筋上表面。
3.2.2 影響因素和防止措施
a．要嚴格控制混凝土單位用水量在170kg/m3以下，水灰比在0.6以下，在滿足泵送和澆筑要求時，宜盡可能減少坍落度；
b．摻加適量、質量良好的泵送劑和摻合料，可改善工作性和減少沉陷；
c．混凝土攪拌時間要適當，時間過短、過長都會造成拌合物均勻性變壞而增沉陷；
d．混凝土澆筑時，下料不宜太快，防止堆積或振搗不充分；
e．混凝土應振搗密實，時間以10～15秒/次為宜，在柱、梁、墻和板的變截面處宜分層澆筑、振搗。在混凝土澆筑1～1.5小時后，混凝土尚未凝結之前，對混凝土進行兩次振搗，表面要壓實抹光；
f．在炎熱的夏季和風天氣，為防止水分激烈蒸發，形成內外硬化不均和異常收縮引起裂縫，應采取措施緩凝和復蓋。
3.3 干縮裂縫
3.3.1 產生的原因和特征
干燥收縮的主要原因是水分在硬化后較長時間產生的水分蒸發引起的。混凝土的干燥收縮由于集料的干燥收縮很小，因此主要是由于水泥石干燥收縮造成的。水泥石干燥收縮理論有毛細管張力學說、表面吸附學說和夾層水學說等，不論哪種學說，都是水分蒸發引起的。混凝土的水分蒸發、干燥過程是由外向內、由表及里，逐漸發展的。由于混凝土蒸發干燥非常緩慢，產生干燥收縮裂縫多數在一個月以上，有時甚至一年半載，而且裂縫發生在表層很淺的位置，裂縫細微，有時呈平行線狀或網狀，常常不被人們注視。但是應當特別注意，由于碳化和鋼筋銹蝕的作用，干縮裂縫不僅嚴重損害薄壁結構的抗滲性和耐久性，也會使體積混凝土的表面裂縫發展成為更嚴重的裂縫，影響結構的耐久性和承載能力。
3.3.2 影響因素和防止措施
3.3.2.1 水泥品種
一般來說，水泥的需水量越，混凝土的干燥收縮越，不同水泥混凝土的干燥收縮按其小順序排列為：礦渣硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、中低熱水泥和粉煤灰水泥。所以，從減少收縮的角度出發，宜采用中低熱水泥和粉煤灰水泥。
3.3.2.2 水泥用量
混凝土干燥收縮隨著水泥用量的增加而增，但是增加量不顯著。在有可能減少水泥用量時，還是盡可能降低水泥用量，因為泵送混凝土的水泥用量偏高，C20～C60混凝土的水泥用量一般約為350～600kg/m3。
3.3.2.3 用水量
混凝土的干燥收縮受用水量的影響最，在同一水泥用量條件下，混凝土的干燥收縮和用水量成正比、為直線關系；當水泥用量較高的條件下，混凝土的干燥收縮隨著用水量的增加而急劇增。綜合水泥用量和用水量來說，水灰比越，干燥收縮越。
沉陷裂縫、干縮裂縫都是由于混凝土單方用水量過、混凝土過稀、坍落度過，而且水分蒸發過快、過多造成的。因此嚴格控制泵送混凝土的用水量是減少裂縫的根本措施。為此，在混凝土配合比設計中應盡可能將單方混凝土用水量控制在170kg/m3以下，對于澆筑墻體和板材的單方混凝土用水量的控制尤為重要。特別值得注意的是，施工混凝土的坍落度(即用水量)絕對不允許于配合比設計給定的坍落度(即用水量)。
為了降低用水量，摻加適當數量、減水率高、分散性能好的外加劑是非常必要的。
3.3.2.4 砂率
混凝土的干燥收縮隨著砂率的增而增，但增加的數值不。泵送混凝土宜加砂率，但不是籠統的和無限的，也應在最佳砂率范圍內，可以通過理論計算和工程實踐確定。
3.3.2.5 摻合料
礦渣、硅藻土、煤矸石、火山灰、赤頁巖等粉狀摻合料，摻加到混凝土中，一般都會增混凝土的干燥收縮值。但是質量良好、含有量球形顆粒的一級粉煤灰，由于內比表面積小、需水量少，故能降低混凝土干燥收縮值。
3.3.2.6 化學外加劑
摻加減水劑、泵送劑，特別是同時摻加粉煤灰的雙摻技術不會增干燥收縮，但是對于某些減水劑、泵送劑，尤其是具有引氣作用時，有增混凝土干燥收縮的趨勢。因此在選用外加劑時，必須選用干燥收縮小的減水劑或泵送劑。
3.3.2.7 膨脹劑
在地下室和防水工程中，混凝土中加摻加膨脹劑，摻加適量的膨脹劑可以起到收縮補償作用，有利于防止裂縫。但是使用混凝土膨脹劑，一定要嚴格控制摻量和保證混凝土有足夠強度，否則會使混凝土腫脹和開裂。
3.3.2.8 養護時間和方法
混凝土澆筑面受到風吹日曬，表面干燥過快，產生較的收縮，受到內部混凝土的約束，在表面產生拉應力而開裂。如果混凝土終凝之前進行早期保溫、保溫養護，對減少干燥收縮有一定作用。
綜上所述，泵送商品混凝土，特別是在高強度、流動性條件下，由于水泥用量多，單位用水量，砂率高和摻化學外加劑，使混凝土干燥收縮，產生裂縫的潛在危險，對此必須引起足夠重視。為此要按施工要求選擇較低的坍落度，在滿足流動性和泵送性的條件下，使單位用水量降低到170kg/m3以下，在滿足強度條件下，盡可能降低水泥用量。同時，應選用對混凝土干燥收縮影響小的泵送劑。必要時摻加適量膨脹劑。在施工中采用二次振搗，加強抹面和濕養護也是必不可少的技術措施。
