作者：林清會
摘要：幫浦送混凝土憑藉其施工方便快速、質量穩定性好、有利於減少環境汙染等優勢，在工程施工中得到了越來越廣泛地應用，取得了良好的質量、經濟效果。但是工程實踐表明，採用幫浦送混凝土施工的結構構件在一定程度上存在裂縫，從而影響了結構的抗滲性和耐久性，本文重點分析其產生原因，從而找出防止裂縫的措施。
關鍵字：幫浦送混凝土裂縫成因分析防治措施
1 溫度裂縫
1.1 產生的原因和特徵
水泥水化過程中產生大量的熱量，每克水泥放出502j的熱量，如果以水泥用量350～550kg/m3來計算，每m3混凝土將放出17500～27500kj的熱量，從而使混凝土內部溫度公升高，在澆築溫度的基礎上，通常公升高35℃左右。如果按著我國施工驗收規範規定澆築溫度為28℃ 則可使混凝土內部溫度達到65℃左右。但是，如果沒有降溫措施或澆築溫度過高，混凝土內部溫度高達80～90℃的情況也時有發生。
水泥水化熱在1～3天可放出熱量的50%，由於熱量的傳遞、積存，混凝土內部的最高溫度大約發生在澆築後的3～5天，因為混凝土內部和表面的散熱條件不同，形成溫度梯度，造成溫度變形和溫度應力。溫度應力和溫差成正比，溫差越大，溫度應力也越大。當這種溫度應力超過混凝土的內外約束應力(包括混凝土抗拉強度)時，就會產生裂縫。
這種裂縫的特點是裂縫出現在混凝土澆築後的3～5天，初期出現的裂縫很細，隨著時間的發展而繼續擴大，甚至達到貫穿的情況。
1.2影響因素和防治措施
混凝土內部的溫度與混凝土厚度及水泥品種、用量有關。混凝土越厚，水泥用量越大，水化熱越高的水泥，其內部溫度越高，形成溫度應力越大，產生裂縫的可能性越大。
對於大體積混凝土，其形成的溫度應力與其結構尺寸相關，在一定尺寸範圍內，混凝土結構尺寸越大，溫度應力也越大，因而引起裂縫的危險性也越大，這就是大體積混凝土易產生溫度裂縫的主要原因。因此防止大體積混凝土出現裂縫最根本的措施就是控制混凝土內部和表面的溫度差。
1.2.1 混凝土原材料和配合比的選用
1.2.1.1水泥品種選擇和水泥用量控制
大體積鋼筋混凝土引起裂縫的主要原因是水泥水化熱的大量積聚，使混凝土出現早期公升溫和後期降溫，產生內部和表面的溫差。減少溫差的措施是選用中熱矽酸鹽水泥或低熱礦渣矽酸鹽水泥，在摻加幫浦送劑或粉煤灰時，也可選用礦渣矽酸鹽水泥。再有，可充分利用混凝土後期強度，以減少水泥用量。
根據大量試驗研究和工程實踐表明，每m3混凝土的水泥用量增減10kg，其水化熱將使混凝土的溫度相應公升高或降低1℃。
1.2.1.2摻加摻合料
混凝土中摻入一定數量優質的粉煤灰後，不但能代替部分水泥，而且由於粉煤灰顆粒呈球狀具有滾珠效應，起到潤滑作用，可改善混凝土拌合物的流動性、粘聚性和保水性，並且能夠補充幫浦送混凝土中粒徑在0.315mm以下的細集料達到佔15%的要求，從而改善了可幫浦性。同時，依照大體積混凝土所具有的強度特點，初期處於較高溫度條件下，強度增長較快、較高，但是後期強度增長緩慢。
摻加粉煤灰後，其中的活性al2o3、sio2與水泥水化析出的cao作用，形成新的水化產物，填充孔隙、增加密實度，從而改善了混凝土的後期強度。但是應當值得注意的是，摻加粉煤灰混凝土的早期抗拉強度和極限變形略有降低。因此，對早期抗裂要求較高的混凝土，粉煤灰摻量不宜太多，宜在10～15%以內。
在混凝土中摻加原狀或磨細粉煤灰之後，可以降低混凝土中水泥水化熱，減少絕熱條件下的溫度公升高。摻加粉煤灰的水泥混凝土的溫度和水化熱，在1～28d齡期內，大致為：摻入粉煤灰的百分數就是溫度和水化熱降低的百分數，即摻加20%粉煤灰的水泥混凝土，其溫公升和水化熱約為未摻粉煤灰的水泥混凝土的80%，可見摻加粉煤灰對降低混凝土的水化熱和溫公升的效果是非常顯著的。
1.2.1.
3摻加外加劑
摻加具有減水、增塑、緩凝、引氣的幫浦送劑，可以改善混凝土拌合物的流動性、粘聚性和保水性。由於其減水作用和分散作用，在降低用水量和提高強度的同時，還可以降低水化熱，推遲放熱峰出現的時間，因而減少溫度裂縫。
例如，在幫浦送混凝土中，摻入佔水泥重量0.25%的木質素磺酸鈣減水劑，不僅能使混凝土的幫浦送性能改善，而且可以減少拌合水和水泥用量，從而降低水化熱，延遲了水化熱釋放速度 ，推遲放熱峰。因此，不但減少了溫度應力，而且使初凝和終凝時間延緩3～8h，降低了大體積混凝土施工中出現冷縫的可能性。
1.2.1.4選用質量優良的粗細集料
a.粗集料
根據結構最小斷面尺寸和幫浦送管道內徑，選擇合理的最大粒徑，盡可能選用較大的粒徑。例如5～40mm粒徑可比5～25mm粒徑的碎石或卵石混凝土可減少用水量6～8kg/m3，降低水泥用量15kg/m3，因而減少泌水、收縮和水化熱。
要優先選用天然連續級配的粗集料、使混凝土具有較好的可幫浦性，減少用水量、水泥用量，進而減少水化熱。
b.細集料
以採用級配良好的中砂為宜。實踐證明，採用細度模數2.8的中砂比採用細度模數2.
3的中砂，可減少用水量20～25kg/m3，可降低水泥用量28～35kg/m3，因而降低了水泥水化熱、混凝土溫公升和收縮。
幫浦送混凝土也宜選用合理砂率，其砂率值較低流動性混凝土適當提高是必要的。但是砂率過大，不僅會影響混凝土的工作度和強度，而且能增大收縮和裂縫。
1.2.2 幫浦送混凝土施工工藝改進
1.2.2.1控制混凝土出機溫度和澆築溫度
為了降低混凝土的總溫公升，減少大體積工程結構的內外溫差，控制混凝土的出機溫度和澆築溫度也是乙個重要措施。
對於出機溫度和澆築溫度的控制，有較明確的規定：我國《水工混凝土施工規範》(sdj207-82)中規定：高溫季節施工時，混凝土最高澆築溫度，不得超過28℃。
為求得統一，《混凝土結構工程施工及驗收規範》(gb50204-92)也規定了這個溫度值。
為了降低混凝土的出機溫度和澆築溫度。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混凝土中石子所佔重量最大，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。
除此之外，攪拌運輸車罐體、幫浦送管道保溫、冷卻也是必要的措施。
1.2.2.2改進工藝
a.攪拌工藝
採用二次投料的淨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介面上，使硬化後介面過渡層結構緻密、粘結力增大，從而提高混凝土強度10%或節約水泥5%，並進一步減少水化熱和裂縫。
b.振動工藝
對已澆築的混凝土，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，並減少內部裂縫與氣孔，提高抗裂性。
c.養護工藝
為了嚴格控制大體積混凝土的內外溫差，確保混凝土質量，減少裂縫，養護是乙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。由於散熱時間延長，混凝土強度和鬆弛作用得到充分發揮，使混凝土總溫差產生的拉應力小於混凝土的抗拉強度，防止了貫穿裂縫的產生。
澆築時間不長的混凝土，仍然處於凝結、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。
2 沉陷收縮裂縫
2.1 產生的原因和特徵
在幫浦送混凝土現澆的各種鋼筋混凝土結構中，特別是板、牆等表面係數大的結構之中，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凝土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。裂縫在混凝土澆築後1～3小時出現，裂縫的深度通常達到鋼筋上表面。
2.2 影響因素和防止措施
2.2.1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，在滿足幫浦送和澆築要求時，宜盡可能減少坍落度；
2.2.2摻加適量、質量良好的幫浦送劑和摻合料，可改善工作性和減少沉陷；
2.2.3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大沉陷；
2.2.4混凝土澆築時，下料不宜太快，防止堆積或振搗不充分；
2.2.5混凝土應振搗密實，時間以10～15秒/次為宜，在柱、梁、牆和板的變截面處宜分層澆築、振搗。
在混凝土澆築1～1.5小時後，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；
2.2.6在炎熱的夏季和大風天氣，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，應採取措施緩凝和覆蓋。
3 乾縮裂縫
3.1 產生的原因和特徵
乾燥收縮的主要原因是水分在硬化後較長時間產生的水分蒸發引起的。混凝土的乾燥收縮由於集料的乾燥收縮很小，因此主要是由於水泥石乾燥收縮造成的。水泥石乾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、乾燥過程是由外向內、由表及裡，逐漸發展的。由於混凝土蒸發乾燥非常緩慢，產生乾燥收縮裂縫多數在乙個月以上，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，常常不被人們重視。但是應當特別注意，由於碳化和鋼筋鏽蝕的作用，乾縮裂縫不僅嚴重損害薄壁結構的抗滲性和耐久性，也會使大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。
3.2 影響因素和防止措施
3.2.1 水泥品種
一般來說，水泥的需水量越大，混凝土的乾燥收縮越大，不同水泥混凝土的乾燥收縮按其大小順序排列為：礦渣矽酸鹽水泥、普通矽酸鹽水泥、中低熱水泥和粉煤灰水泥。所以，從減少收縮的角度出發，宜採用中低熱水泥和粉煤灰水泥。
3.2.2 水泥用量
混凝土乾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，還是盡可能降低水泥用量，因為幫浦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。
幫浦送混凝土施工裂縫的成因和控制措施分析
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