□郭克偉(河南水利建筑工程有限公司)
用混凝土泵沿管道輸送的混凝土拌合物稱為泵送混凝土。由于它與傳統(tǒng)的混凝土施工方法不同,所以對混凝土的要求也不一樣,不但要滿足設(shè)計規(guī)定的強度、耐久性等,還要滿足管道輸送對混凝土拌合物的要求,即混凝土拌合物應(yīng)有良好的可泵性。所謂可泵性是指混凝土拌合物應(yīng)具有順利通過管道,摩擦阻力小,不離析,不阻塞,粘聚性好的性能,因此不是任何一種混凝土拌和物都能泵送,不能用隨意配方得到的混凝土在泵機上作輸送試驗,否則將造成故障。
混凝土泵送施工技術(shù)已越來越多地用在我們的各類工程中,經(jīng)試驗研究和工程實踐說明,泵送混凝土不僅與砂、石、水泥、泵送劑等材料標準有密切關(guān)系,并須有連續(xù)的施工工藝,對混凝土泵輸送管的選擇布置,混凝土泵送與澆筑等要求較高。但是,有時候由于氣候等原因,產(chǎn)生溫度裂縫的情況還是時有發(fā)生的。
溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中?;炷翝仓?,在硬化過程中,水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱,導致內(nèi)部溫度急劇上升,而混凝土表面散熱較快,就形成內(nèi)外的較大溫差,較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同,使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力,當拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度極限時,混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫,這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。溫度裂縫的走向通常無一定規(guī)律,大面積結(jié)構(gòu)裂縫通??v橫交錯;梁板類長度尺寸較大的結(jié)構(gòu),裂縫多平行于短邊。裂縫寬度大小不一,受溫度變化影響較為明顯,冬季較寬,夏季較窄。
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)?;炷猎胶瘢嘤昧吭酱?,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)溫度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。
骨料級配的選擇:骨料級配對泵送性能有很大的影響,必須嚴格控制。根據(jù)鋼筋混凝土工程施工及驗收規(guī)范規(guī)定,泵送混凝土骨料最大粒徑不得超過管道內(nèi)徑的1/4~1/3。如果混凝土中細骨料含量過高,骨料總面積增加,需要增加水泥用量,才能全部包裹骨料,得到良好的泵送效果。細骨料含量少,骨料總面積減少,包裹骨料的水泥漿用量少,但骨料之間的間隙未被充滿,輸送壓力傳送不佳,泵送困難。
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(xiàn)早期升溫和后期降溫,產(chǎn)生內(nèi)部和表面的溫差。減少溫差的措施是選用中熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥,在摻加泵送劑或粉煤灰時,也可選用礦渣硅酸鹽水泥。再有,可充分利用混凝土后期強度,以減少水泥用量。因此,在取得設(shè)計單位的同意后,可用56d或90d抗壓強度代替28d抗壓強度作為設(shè)計強度。
摻加摻合料:國內(nèi)外大量試驗研究和工程實踐表明,混凝土中摻入一定數(shù)量優(yōu)質(zhì)的粉煤灰后,不但能代替部分水泥,而且由于粉煤灰顆粒呈球狀具有滾珠效應(yīng),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,從而改善了可泵性。特別重要的效果是摻加原狀或磨細粉煤灰之后,可以降低混凝土中水泥水化熱,減少絕熱條件下的溫度升高。
水灰比、坍落度:泵送混凝土的水灰比應(yīng)限制在0.4~0.6,不得低于0.4,水灰比大,混凝土稠度減小,流動性好,泵送壓力會明顯下降,但由于在壓力作用下,混凝土過稀,骨料間的潤滑膜消失,混凝土的保水性不好,容易發(fā)生離析而堵塞管道,因此應(yīng)限制水灰比。泵送混凝土的坍落度要適中,常用坍落度為8~15cm,以9~13cm為最佳值,坍落度>15cm應(yīng)加減水劑。
混凝土輸送泵的選擇:目前我國使用的混凝土泵機有2種,一種是帶有布料桿可行走的泵車;另一種是牽引式固定泵。泵車的機動性強、移動方便,但價格較貴。固定泵機動性差,布泵時需要根據(jù)施工現(xiàn)場情況進行合理布置,但價格較低。
泵機的布置:在選擇泵機位置時,要使泵機澆灌地點最近,附近有水源和照明設(shè)施,泵機附近無障礙物以便于攪拌車行走、喂料。泵機安裝就位,最好在機架底部墊木塊,增加附著力,以保證泵機穩(wěn)定。泵機周圍應(yīng)當有一定空間以便于人員操作。泵機安裝地點應(yīng)搭設(shè)防護棚。
泵機與攪拌車的匹配:混凝土攪拌輸送車的裝載量有5m3和6m3兩種。攪拌車在灌入混凝土后,攪拌筒做低速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速為一定值,然后將混凝土運送到施工現(xiàn)場。由于攪拌站與施工現(xiàn)場有一段運送距離,并且攪拌車的出料量與泵機輸送量有一定的差值,因此存在泵機與攪拌運輸車的數(shù)量匹配問題。
1.攪拌工藝
采用2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,從而提高混凝土強度10%或節(jié)約水泥5%,并進一步減少水化熱和裂縫。
2.振動工藝
對已澆筑的混凝土,在終凝前進行2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)力和抗拉強度,并減少內(nèi)部裂縫與氣孔,提高抗裂性。
3.養(yǎng)護工藝
為了嚴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)護是一個十分重要和關(guān)鍵的工序,必須切實做好?;炷琉B(yǎng)護主要是保持適當?shù)臏囟群蜐穸葪l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。
裂縫的出現(xiàn)不但會影響結(jié)構(gòu)的整體性和剛度,還會引起鋼筋的銹蝕、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲勞、抗?jié)B能力。因此根據(jù)裂縫的性質(zhì)和具體情況,我們要區(qū)別對待、及時處理,以保證建筑物的安全使用。混凝土裂縫的修補措施主要有以下一些方法:表面修補法,嵌縫法,結(jié)構(gòu)加固法。
是一種簡單、常見的修補方法,它主要適用于穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料,在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂,通常可以采用在裂縫的表面粘貼玻璃纖維布等措施。
是裂縫封堵中最常用的一種方法,它通常是沿裂縫鑿槽,在槽中嵌填塑性或剛性止水材料,以達到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等;常用的剛性防水材料為聚合物水泥砂漿。
當裂縫影響到混凝土結(jié)構(gòu)的性能時,就要考慮采用加固法對混凝土結(jié)構(gòu)進行處理。結(jié)構(gòu)加固中常用的主要有以下幾種方法:加大混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積,在構(gòu)件的角部外包型鋼、采用預(yù)應(yīng)力法加固、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點加固以及噴射混凝土補強加固。