泵送混凝土不僅應(yīng)能改善混凝土的施工性能，對(duì)薄壁密筋結(jié)構(gòu)少振搗或不振搗施工，而且應(yīng)能減少收縮、防止裂縫、提高抗?jié)B性、改善耐久性。但是某些工程表明，泵送混凝土強(qiáng)度不足、凝結(jié)異常時(shí)有發(fā)生，特別是裂縫普遍存在，在一定程度上影響結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性和耐久性，值得引起足夠的重視，本文重點(diǎn)分析其產(chǎn)生原因，找出防止裂縫的措施。
關(guān)鍵詞：泵送 混凝土 施工裂縫 成因 防治
　　泵送混凝土不僅應(yīng)能改善混凝土的施工性能，對(duì)薄壁密筋結(jié)構(gòu)少振搗或不振搗施工，而且應(yīng)能減少收縮、防止裂縫、提高抗?jié)B性、改善耐久性。但是某些工程表明，泵送混凝土強(qiáng)度不足、凝結(jié)異常時(shí)有發(fā)生，特別是裂縫普遍存在，在一定程度上影響結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性和耐久性，值得引起足夠的重視，本文重點(diǎn)分析其產(chǎn)生原因，找出防止裂縫的措施。
1　泵送混凝土的特點(diǎn)
1.1　原材料和配合比

1.1.1　水泥用量較多
　　強(qiáng)度等級(jí)C20～C60范圍為350～550kg/m3。
1.1.2　超細(xì)摻合料時(shí)有添加為改善混凝土性能，節(jié)約水泥和降低造價(jià)，混凝土中摻加粉煤灰、礦渣、沸石粉等摻合料。
1.1.3　砂率偏高、砂用量多
　　為保證混凝土的流動(dòng)性、粘聚性和保水性，以便于運(yùn)輸、泵送和澆筑，泵送混凝土的砂率要比普通流動(dòng)性混凝土增大砂率6%以上，約為38～45%。
1.1.4石子最大粒徑
　　為滿足泵送和抗壓強(qiáng)度要求，與管道直徑比1∶2.5(卵石)、1∶3(碎石)～1∶4、1∶5。
1.1.5　水灰比宜為0.4～0.6
　　水灰比小于0.4時(shí)，混凝土的泵送阻力急劇增大；大于0.6時(shí)，混凝土則易泌水、分層、離析，也影響泵送。
1.1.6　泵送劑
　　多為高效減水劑復(fù)合以緩凝劑、引氣劑等，對(duì)混凝土拌合物流動(dòng)性和硬化混凝土的性能有影響，因而對(duì)裂縫也有影響。
1.2　工藝
a．混凝土拌制在攪拌站(樓)進(jìn)行，原材料計(jì)量準(zhǔn)確，攪拌均勻，但也偶有失控情況。
b．多數(shù)攪拌站未設(shè)細(xì)摻合料、粉狀泵送劑、粉狀膨脹劑稱量和料侖，采用人工或容積法，使計(jì)量與分散存在問題，影響混凝土的均勻性。
c．當(dāng)混凝土拌合物過乾、過稀，運(yùn)輸時(shí)間過長(zhǎng)、停留時(shí)間過長(zhǎng)且未進(jìn)行攪拌均勻前入泵時(shí)，混凝土拌合物乾稀不勻。
d．每個(gè)運(yùn)輸車中混凝土的坍落度相差過大，加入泵車內(nèi)輸送時(shí)，會(huì)澆筑的混凝土均勻性變壞。
e．混凝土澆筑后振搗不足、振搗過度，特別是面積系數(shù)很大的板材，采用振搗棒密實(shí)不均勻。
f．大體積混凝土施工，當(dāng)技術(shù)措施不當(dāng)或不完善時(shí)，易產(chǎn)生溫度裂縫。
g．混凝土大面積板材，在澆筑后防風(fēng)、防曬、養(yǎng)護(hù)不足時(shí)，易產(chǎn)生干縮裂縫。
h．混凝土拌合物過乾、人工、無稱量的加入高效減水劑或水時(shí)，混凝土質(zhì)量不易保證。
2　有關(guān)裂縫的一些概念
2.1　混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定其產(chǎn)生裂縫

　　混凝土是粗集料、細(xì)集料、水泥石、水和氣體所組成的非均質(zhì)堆聚結(jié)構(gòu)�；炷�土混合料在不同溫濕度條件下凝結(jié)硬化，并同時(shí)產(chǎn)生體積變形。水泥石的干燥和冷卻收縮大，集料的干燥和冷卻收縮小，同時(shí)水泥石和集料之間相互粘結(jié)而約束，由于變形產(chǎn)生微裂縫。
2.2　混凝土裂縫的種類
2.2.1　按裂縫產(chǎn)生原因分類
a．由外荷載(靜、動(dòng)荷載)直接應(yīng)力引起的裂縫和次應(yīng)力引起的裂縫。
b．由變形變化引起的裂縫：包括結(jié)構(gòu)因溫度濕度變化、收縮、膨脹、不均勻沉陷等原因引起的裂縫。其特征是結(jié)構(gòu)要求變形，當(dāng)受到約束和限制時(shí)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)力超過一定數(shù)值后產(chǎn)生裂縫，裂縫出現(xiàn)后變形得到滿足，內(nèi)應(yīng)力松弛。這種裂縫寬度大、內(nèi)應(yīng)力小，對(duì)荷載的影響小，但對(duì)耐久性損害大。
　　據(jù)國(guó)內(nèi)外調(diào)查資料表明，工程結(jié)構(gòu)產(chǎn)生屬于變形變化(溫濕度、收縮與膨脹、不均勻沉降)引起的裂縫約占80%；屬于荷載引起的裂縫約占20%。
2.2.2　按裂縫所處狀態(tài)分
　　裂縫可分為運(yùn)動(dòng)、不穩(wěn)定、穩(wěn)定、閉合和愈合等狀態(tài)。
　　對(duì)于處于運(yùn)動(dòng)和不穩(wěn)定擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)的裂縫，應(yīng)考慮加固和補(bǔ)救措施。而對(duì)于穩(wěn)定、閉合、愈合的裂縫則可持久的應(yīng)用。例如有些防水結(jié)構(gòu)，在0.1MPa水壓下， 出現(xiàn)0.1～0.2mm裂縫時(shí)，可能開始時(shí)有輕微滲漏，但經(jīng)過一段時(shí)間后，裂縫處水化的水泥析出Ca(OH)2，逐漸彌合了裂縫，并與大氣中CO2作用， 形成CaCO3結(jié)晶，封閉和自愈合裂縫，防止了滲漏的產(chǎn)生。這種裂縫是穩(wěn)定的，不會(huì)影響工程結(jié)構(gòu)的使用和耐久性。
2.2.3　按裂縫形狀分
　　裂縫按形狀可分為表面的、深入的、貫穿的、斷續(xù)的、縱向的、橫向的、斜向的、對(duì)角線的、上寬下窄、上窄下寬、外寬內(nèi)窄的、囊核形的等等。
2.3　裂縫寬度
2.3.1　平均裂縫寬度
　　在整條裂縫上，其寬度是不均勻的，有的位置寬，有的位置窄。平均裂縫寬度是指裂縫長(zhǎng)度10%～15%范圍較寬區(qū)段平均裂縫寬度和裂縫長(zhǎng)度10%～15%范圍較窄區(qū)段平均裂縫寬度的平均 值即最大與最小平均裂縫的平均值。
2.3.2　最大裂縫寬度
a．無侵蝕介質(zhì)、無抗?jié)B要求，結(jié)構(gòu)處于正常狀態(tài)下，最大裂縫寬度不得大于0.3mm。
b．有輕微侵蝕、無抗?jié)B要求時(shí)，最大裂縫寬度不得大于0.2mm。
c．有最重侵蝕和抗?jié)B要求時(shí)，不得大于0.1mm。
d．混凝土有自防水要求時(shí)，不得大于0.1mm。
　　上述標(biāo)準(zhǔn)是從耐久強(qiáng)度考慮的，為設(shè)計(jì)中和裂縫檢測(cè)中的控制范圍。但在工程實(shí)踐中，有些結(jié)構(gòu)存在數(shù)毫米寬的裂縫仍然正在使用，而且多年后也沒有破壞危險(xiǎn)。如土木建筑中的各種大型、特種結(jié)構(gòu)和設(shè)備基礎(chǔ)，一般均存在裂縫，完全沒有裂縫是不可能的，科技工作者的主要任務(wù)是根據(jù)裂縫的部位、所處環(huán)境、配筋情況和結(jié)構(gòu)形式，進(jìn)行具體分析、判斷和處理。一些專家和學(xué)者根據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)物裂縫處理的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為規(guī)范中限制的裂縫寬度應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體條件加以放寬，如像大量的表面裂縫，如果經(jīng)過周密的研究分析確定是由變形作用引起的，其寬度可不受限制，只須作表面封閉處理即可。
3　變形裂縫產(chǎn)生的原因和特征
3.1　溫度裂縫
3.1.1　產(chǎn)生的原因和特征
　 　水泥水化過程中產(chǎn)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(jì)算，每m3混凝土將放出 17500～27500KJ的熱量，從而使混凝土內(nèi)部溫度升高， 在澆筑溫度的基礎(chǔ)上，通常升高35℃左右。如果按著我國(guó)施工驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定澆筑溫度為28℃ 則可使混凝土內(nèi)部溫度達(dá)到65℃左右。但是，如果沒有降溫措施或澆筑溫度過高，混凝土內(nèi)部溫度高達(dá)80～90℃的情況也時(shí)有發(fā)生，例如XX大廈在澆筑筏板 反梁基礎(chǔ)的大體積混凝土的內(nèi)部溫度，經(jīng)實(shí)際測(cè)定高達(dá)95℃。水泥水化熱在1～3天可放出熱量的50%，由于熱量的傳遞、積存，混凝土內(nèi)部的最高溫度大約發(fā) 生在澆筑后的3～5天，因?yàn)榛炷�土�?nèi)部和表面的散熱條件不同，所以混凝土中心溫度低，形成溫度梯度，造成溫度變形和溫度應(yīng)力。溫度應(yīng)力和溫差成正比，溫度越大，溫度應(yīng)力也越大。當(dāng)這種溫度應(yīng)力超過混凝土的內(nèi)外約束應(yīng)力( 包括混凝土抗拉強(qiáng)度)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。這種裂縫的特點(diǎn)是裂縫出現(xiàn)在混凝土澆筑后的3～5天，初期出現(xiàn)的裂縫很細(xì)，隨著時(shí)間的發(fā)展而繼續(xù)擴(kuò)大，甚至達(dá)到貫 穿的情況。
3.1.2影響因素和防治措施
　　混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土厚度及水泥品種、用量有關(guān)�；炷�土越厚，水泥用量越大，水化熱越高的水泥，其內(nèi)部溫度越高，形成溫度應(yīng)力越大，產(chǎn)生裂縫的可能性越大。
　　對(duì)于大體積混凝土，其形成的溫度應(yīng)力與其結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān)，在一定尺寸范圍內(nèi)，混凝土結(jié)構(gòu)尺寸越大，溫度應(yīng)力也越大，因而引起裂縫的危險(xiǎn)性也越大，這就是大體積混凝土易產(chǎn)生溫度裂縫的主要原因。因此防止大體積混凝土出現(xiàn)裂縫最根本的措施就是控制混凝土內(nèi)部和表面的溫度差。
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(gè)重要措施。
　　為了降低混凝土的出機(jī)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大，所以最有效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(chǎng)搭設(shè)簡(jiǎn)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(guó)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(dòng)工藝
　　對(duì)已澆筑的混凝土，在終凝前進(jìn)行二次振動(dòng)，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，確保混凝土質(zhì)量，減少裂縫，養(yǎng)護(hù)是一個(gè)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(zhǎng)，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(zhǎng)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(dòng)性過大和流動(dòng)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(dòng)、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(zhǎng)都會(huì)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(duì)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(zhǎng)時(shí)間產(chǎn)生的水分蒸發(fā)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(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�；炷�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(gè)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(huì)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�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大，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(duì)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(duì)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)在最佳砂率范圍內(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(huì)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(jí)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(huì)增大干燥收縮，但是對(duì)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(shì)。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(huì)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(duì)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(dòng)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(duì)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(dòng)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(duì)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。