3.1.2.2 泵送混凝土施工工藝改進(jìn)
a．控制混凝土出機(jī)溫度和澆筑溫度
為了降低混凝土的總溫升，減少大體積工程結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差，控制混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度也是一個重要措施。
對于出機(jī)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(guī)定：我國《水工混凝土施工規(guī)范》(SDJ207-82)中規(guī)定：高溫季節(jié)施工時(shí)，混凝土澆筑溫度，不得超過28℃。為求得統(tǒng)一，《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB50204-92)也規(guī)定了這個溫度值。日本規(guī)范規(guī)定，暑期混凝土的攪拌溫度為30℃以下，澆筑時(shí)的混凝土溫度應(yīng)低于35℃；對于大體積混凝土的溫度，規(guī)定拌制時(shí)為25℃以下，澆筑時(shí)要在30℃以下。前蘇聯(lián)規(guī)范規(guī)定，暑期施工時(shí)，當(dāng)澆筑表面系數(shù)大于3的結(jié)構(gòu)混凝土?xí)r，混凝土拌合物從攪拌站運(yùn)出時(shí)的溫度應(yīng)當(dāng)不超過30～35℃，而對于表面系數(shù)小于3的大體積結(jié)構(gòu)，混凝土拌合物溫度應(yīng)盡可能降低，且不超過20℃。美國規(guī)范規(guī)定，在炎熱的氣候條件下，澆筑溫度不得超過32℃。德國規(guī)范規(guī)定，在炎熱氣候時(shí)，新拌混凝土溫度，在卸車時(shí)不得超過30℃。
為了降低混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度。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，所以的辦法是降低石子溫度。在氣溫較高時(shí)，為了防止太陽直接照射，可以在砂石堆場搭設(shè)簡易遮陽棚，必要時(shí)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?xí)r加冰塊冷卻。除此之外，攪拌運(yùn)輸車罐體、泵送管道保溫、冷卻也是必要的措施。
b．改進(jìn)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(jié)構(gòu)致密、粘結(jié)力增大，從而提高混凝土強(qiáng)度10%或節(jié)約水泥5%，并進(jìn)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(jìn)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(jié)力和抗拉強(qiáng)度，并減少內(nèi)部裂縫與氣孔，提高抗裂性。
養(yǎng)護(hù)工藝
為了嚴(yán)格控制大體積混凝土的內(nèi)外溫差，確?；炷临|(zhì)量，減少裂縫，養(yǎng)護(hù)是一個十分重要和關(guān)鍵的工序，必須切實(shí)做好。
混凝土養(yǎng)護(hù)主要是保持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸葪l件。保溫能減少混凝土表面的熱擴(kuò)散，降低混凝土表層的溫差，防止表面裂縫。由于散熱時(shí)間延長，混凝土強(qiáng)度和松弛作用得到充分發(fā)揮，使混凝土總溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于混凝土的抗拉強(qiáng)度，防止了貫穿裂縫的產(chǎn)生。澆筑時(shí)間不 長的混凝土，仍然處于凝結(jié)、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(chǎn)生收縮裂縫。同時(shí)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(qiáng)度。
3.2 沉陷(塑性)收縮裂縫
3.2.1 產(chǎn)生的原因和特征
在泵送混凝土現(xiàn)澆的各種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，特別是板、墻等表面系數(shù)大的結(jié)構(gòu)之中，經(jīng)常出現(xiàn)一種早期裂縫。這種裂縫為斷續(xù)的水平裂縫，裂縫中部較寬、兩端較窄、呈梭狀。裂縫經(jīng)常發(fā)生在板結(jié)構(gòu)的鋼筋部位、板肋交接處、梁板交接處、梁柱交接處、結(jié)構(gòu)變截面的地方。
這種裂縫產(chǎn)生的原因主要是混動性過大和流動性不足以及不均勻，在凝結(jié)硬化前沒有沉實(shí)或者沉實(shí)不夠，當(dāng)混凝土沉陷時(shí)受到鋼筋、模板抑制以及模板移動、基礎(chǔ)沉陷所致。裂縫在混凝土澆筑后1～3小時(shí)出現(xiàn)，裂縫的深度通常達(dá)到鋼筋上表面。
3.2.2 影響因素和防止措施
a．要嚴(yán)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(shí)，宜盡可能減少坍落度；
b．摻加適量、質(zhì)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(shí)間要適當(dāng)，時(shí)間過短、過長都會造成拌合物均勻性變壞而增大沉陷；
d．混凝土澆筑時(shí)，下料不宜太快，防止堆積或振搗不充分；
e．混凝土應(yīng)振搗密實(shí)，時(shí)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(shí)后，混凝土尚未凝結(jié)之前，對混凝土進(jìn)行兩次振搗，表面要壓實(shí)抹光；
f．在炎熱的夏季和大風(fēng)天氣，為防止水分激烈蒸發(fā)，形成內(nèi)外硬化不均和異常收縮引起裂縫，應(yīng)采取措施緩凝和復(fù)蓋。
3.3 干縮裂縫
3.3.1 產(chǎn)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(shí)間產(chǎn)生的水分蒸發(fā)引起的?；炷恋母稍锸湛s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(xì)管張力學(xué)說、表面吸附學(xué)說和夾層水學(xué)說等，不論哪種學(xué)說，都是水分蒸發(fā)引起的。混凝土的水分蒸發(fā)、干燥過程是由外向內(nèi)、由表及里，逐漸發(fā)展的。由于混凝土蒸發(fā)干燥非常緩慢，產(chǎn)生干燥收縮裂縫多數(shù)在一個月以上，有時(shí)甚至一年半載，而且裂縫發(fā)生在表層很淺的位置，裂縫細(xì)微，有時(shí)呈平行線狀或網(wǎng)狀，常常不被人們注視。但是應(yīng)當(dāng)特別注意，由于碳化和鋼筋銹蝕的作用，干縮裂縫不僅嚴(yán)重?fù)p害薄壁結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性和耐久性，也會使大體積混凝土的表面裂縫發(fā)展成為更嚴(yán)重的裂縫，影響結(jié)構(gòu)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，水泥的需水量越大，混凝土的干燥收縮越大，不同水泥混凝土的干燥收縮按其大小順序排列為：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(fā)，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大，但是增加量不顯著。在有可能減少水泥用量時(shí)，還是盡可能降低水泥用量，因?yàn)楸盟突炷恋乃嘤昧科?，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，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(guān)系；當(dāng)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大。綜合水泥用量和用水量來說，水灰比越大，干燥收縮越大。
沉陷裂縫、干縮裂縫都是由于混凝土單方用水量過大、混凝土過稀、坍落度過大，而且水分蒸發(fā)過快、過多造成的。因此嚴(yán)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(shè)計(jì)中應(yīng)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)絕對不允許大于配合比設(shè)計(jì)給定的坍落度(即用水量)。
為了降低用水量，摻加適當(dāng)數(shù)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大而增大，但增加的數(shù)值不大。泵送混凝土宜加大砂率，但不是籠統(tǒng)的和無限的，也應(yīng)在砂率范圍內(nèi)，可以通過理論計(jì)算和工程實(shí)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，一般都會增大混凝土的干燥收縮值。但是質(zhì)量良好、含有大量球形顆粒的一級粉煤灰，由于內(nèi)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(xué)外加劑
摻加減水劑、泵送劑，特別是同時(shí)摻加粉煤灰的雙摻技術(shù)不會增大干燥收縮，但是對于某些減水劑、泵送劑，尤其是具有引氣作用時(shí)，有增大混凝土干燥收縮的趨勢。因此在選用外加劑時(shí)，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(bǔ)償作用，有利于防止裂縫。但是使用混凝土膨脹劑，一定要嚴(yán)格控制摻量和保證混凝土有足夠強(qiáng)度，否則會使混凝土腫脹和開裂。
3.3.2.8 養(yǎng)護(hù)時(shí)間和方法
混凝土澆筑面受到風(fēng)吹日曬，表面干燥過快，產(chǎn)生較大的收縮，受到內(nèi)部混凝土的約束，在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力而開裂。如果混凝土終凝之前進(jìn)行早期保溫、保溫養(yǎng)護(hù)，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(qiáng)度、大流動性條件下，由于水泥用量多，單位用水量大，砂率高和摻化學(xué)外加劑，使混凝土干燥收縮，產(chǎn)生裂縫的潛在危險(xiǎn)大，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(qiáng)度條件下，盡可能降低水泥用量。同時(shí)，應(yīng)選用對混凝土干燥收縮影響小的泵送劑。必要時(shí)摻加適量膨脹劑。在施工中采用二次振搗，加強(qiáng)抹面和濕養(yǎng)護(hù)也是必不可少的技術(shù)措施。
a．控制混凝土出機(jī)溫度和澆筑溫度
為了降低混凝土的總溫升，減少大體積工程結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差，控制混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度也是一個重要措施。
對于出機(jī)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(guī)定：我國《水工混凝土施工規(guī)范》(SDJ207-82)中規(guī)定：高溫季節(jié)施工時(shí)，混凝土澆筑溫度，不得超過28℃。為求得統(tǒng)一，《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB50204-92)也規(guī)定了這個溫度值。日本規(guī)范規(guī)定，暑期混凝土的攪拌溫度為30℃以下，澆筑時(shí)的混凝土溫度應(yīng)低于35℃；對于大體積混凝土的溫度，規(guī)定拌制時(shí)為25℃以下，澆筑時(shí)要在30℃以下。前蘇聯(lián)規(guī)范規(guī)定，暑期施工時(shí)，當(dāng)澆筑表面系數(shù)大于3的結(jié)構(gòu)混凝土?xí)r，混凝土拌合物從攪拌站運(yùn)出時(shí)的溫度應(yīng)當(dāng)不超過30～35℃，而對于表面系數(shù)小于3的大體積結(jié)構(gòu)，混凝土拌合物溫度應(yīng)盡可能降低，且不超過20℃。美國規(guī)范規(guī)定，在炎熱的氣候條件下，澆筑溫度不得超過32℃。德國規(guī)范規(guī)定，在炎熱氣候時(shí)，新拌混凝土溫度，在卸車時(shí)不得超過30℃。
為了降低混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度。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，所以的辦法是降低石子溫度。在氣溫較高時(shí)，為了防止太陽直接照射，可以在砂石堆場搭設(shè)簡易遮陽棚，必要時(shí)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?xí)r加冰塊冷卻。除此之外，攪拌運(yùn)輸車罐體、泵送管道保溫、冷卻也是必要的措施。
b．改進(jìn)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(jié)構(gòu)致密、粘結(jié)力增大，從而提高混凝土強(qiáng)度10%或節(jié)約水泥5%，并進(jìn)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(jìn)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(jié)力和抗拉強(qiáng)度，并減少內(nèi)部裂縫與氣孔，提高抗裂性。
養(yǎng)護(hù)工藝
為了嚴(yán)格控制大體積混凝土的內(nèi)外溫差，確?；炷临|(zhì)量，減少裂縫，養(yǎng)護(hù)是一個十分重要和關(guān)鍵的工序，必須切實(shí)做好。
混凝土養(yǎng)護(hù)主要是保持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸葪l件。保溫能減少混凝土表面的熱擴(kuò)散，降低混凝土表層的溫差，防止表面裂縫。由于散熱時(shí)間延長，混凝土強(qiáng)度和松弛作用得到充分發(fā)揮，使混凝土總溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于混凝土的抗拉強(qiáng)度，防止了貫穿裂縫的產(chǎn)生。澆筑時(shí)間不 長的混凝土，仍然處于凝結(jié)、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(chǎn)生收縮裂縫。同時(shí)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(qiáng)度。
3.2 沉陷(塑性)收縮裂縫
3.2.1 產(chǎn)生的原因和特征
在泵送混凝土現(xiàn)澆的各種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，特別是板、墻等表面系數(shù)大的結(jié)構(gòu)之中，經(jīng)常出現(xiàn)一種早期裂縫。這種裂縫為斷續(xù)的水平裂縫，裂縫中部較寬、兩端較窄、呈梭狀。裂縫經(jīng)常發(fā)生在板結(jié)構(gòu)的鋼筋部位、板肋交接處、梁板交接處、梁柱交接處、結(jié)構(gòu)變截面的地方。
這種裂縫產(chǎn)生的原因主要是混動性過大和流動性不足以及不均勻，在凝結(jié)硬化前沒有沉實(shí)或者沉實(shí)不夠，當(dāng)混凝土沉陷時(shí)受到鋼筋、模板抑制以及模板移動、基礎(chǔ)沉陷所致。裂縫在混凝土澆筑后1～3小時(shí)出現(xiàn)，裂縫的深度通常達(dá)到鋼筋上表面。
3.2.2 影響因素和防止措施
a．要嚴(yán)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(shí)，宜盡可能減少坍落度；
b．摻加適量、質(zhì)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(shí)間要適當(dāng)，時(shí)間過短、過長都會造成拌合物均勻性變壞而增大沉陷；
d．混凝土澆筑時(shí)，下料不宜太快，防止堆積或振搗不充分；
e．混凝土應(yīng)振搗密實(shí)，時(shí)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(shí)后，混凝土尚未凝結(jié)之前，對混凝土進(jìn)行兩次振搗，表面要壓實(shí)抹光；
f．在炎熱的夏季和大風(fēng)天氣，為防止水分激烈蒸發(fā)，形成內(nèi)外硬化不均和異常收縮引起裂縫，應(yīng)采取措施緩凝和復(fù)蓋。
3.3 干縮裂縫
3.3.1 產(chǎn)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(shí)間產(chǎn)生的水分蒸發(fā)引起的?；炷恋母稍锸湛s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(xì)管張力學(xué)說、表面吸附學(xué)說和夾層水學(xué)說等，不論哪種學(xué)說，都是水分蒸發(fā)引起的。混凝土的水分蒸發(fā)、干燥過程是由外向內(nèi)、由表及里，逐漸發(fā)展的。由于混凝土蒸發(fā)干燥非常緩慢，產(chǎn)生干燥收縮裂縫多數(shù)在一個月以上，有時(shí)甚至一年半載，而且裂縫發(fā)生在表層很淺的位置，裂縫細(xì)微，有時(shí)呈平行線狀或網(wǎng)狀，常常不被人們注視。但是應(yīng)當(dāng)特別注意，由于碳化和鋼筋銹蝕的作用，干縮裂縫不僅嚴(yán)重?fù)p害薄壁結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性和耐久性，也會使大體積混凝土的表面裂縫發(fā)展成為更嚴(yán)重的裂縫，影響結(jié)構(gòu)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，水泥的需水量越大，混凝土的干燥收縮越大，不同水泥混凝土的干燥收縮按其大小順序排列為：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(fā)，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大，但是增加量不顯著。在有可能減少水泥用量時(shí)，還是盡可能降低水泥用量，因?yàn)楸盟突炷恋乃嘤昧科?，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，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(guān)系；當(dāng)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大。綜合水泥用量和用水量來說，水灰比越大，干燥收縮越大。
沉陷裂縫、干縮裂縫都是由于混凝土單方用水量過大、混凝土過稀、坍落度過大，而且水分蒸發(fā)過快、過多造成的。因此嚴(yán)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(shè)計(jì)中應(yīng)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)絕對不允許大于配合比設(shè)計(jì)給定的坍落度(即用水量)。
為了降低用水量，摻加適當(dāng)數(shù)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大而增大，但增加的數(shù)值不大。泵送混凝土宜加大砂率，但不是籠統(tǒng)的和無限的，也應(yīng)在砂率范圍內(nèi)，可以通過理論計(jì)算和工程實(shí)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，一般都會增大混凝土的干燥收縮值。但是質(zhì)量良好、含有大量球形顆粒的一級粉煤灰，由于內(nèi)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(xué)外加劑
摻加減水劑、泵送劑，特別是同時(shí)摻加粉煤灰的雙摻技術(shù)不會增大干燥收縮，但是對于某些減水劑、泵送劑，尤其是具有引氣作用時(shí)，有增大混凝土干燥收縮的趨勢。因此在選用外加劑時(shí)，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(bǔ)償作用，有利于防止裂縫。但是使用混凝土膨脹劑，一定要嚴(yán)格控制摻量和保證混凝土有足夠強(qiáng)度，否則會使混凝土腫脹和開裂。
3.3.2.8 養(yǎng)護(hù)時(shí)間和方法
混凝土澆筑面受到風(fēng)吹日曬，表面干燥過快，產(chǎn)生較大的收縮，受到內(nèi)部混凝土的約束，在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力而開裂。如果混凝土終凝之前進(jìn)行早期保溫、保溫養(yǎng)護(hù)，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(qiáng)度、大流動性條件下，由于水泥用量多，單位用水量大，砂率高和摻化學(xué)外加劑，使混凝土干燥收縮，產(chǎn)生裂縫的潛在危險(xiǎn)大，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(qiáng)度條件下，盡可能降低水泥用量。同時(shí)，應(yīng)選用對混凝土干燥收縮影響小的泵送劑。必要時(shí)摻加適量膨脹劑。在施工中采用二次振搗，加強(qiáng)抹面和濕養(yǎng)護(hù)也是必不可少的技術(shù)措施。