泵送混凝土塑性裂缝的成因及防治
泵送混凝土塑性裂缝的成因及防治阮炯正 (吉林建筑工程学院建工系)提 要 本文介绍了泵送混凝土塑性裂缝产生的原因及预防和处理方法，对提高泵送混凝土施工水平具有重要的指导意义。关键词 塑性裂缝 泵送混凝土 塑性收缩裂缝 塑性沉降裂缝 防治措施随着我国建筑设计水平和建筑施工水平的不断提高，城市高层及超高层建筑日见增多 ，特别是商品混凝土的普及和推广后，大多数工程采用泵送混凝土施工工艺，与普通混凝土相比，泵送混凝土需要具有较大的流动性和粘聚性，致使在普通混凝土施工中不易出现 的问题，在泵送混凝土施工中却显得十分突出，如混凝土塑性裂缝的出现。混凝土塑性裂缝是指混凝土浇筑成型后还未硬化，仍处于可塑状态时产生的裂缝，塑性裂缝的出现不仅会影响混凝土构件的外观质量，更重要的是会造成混凝土防水性能下降、钢筋容易锈蚀等不良后果，影响混凝土结构的使用年限，关于这一点应在设计和施工过程中给予充分的重视。近几年来笔者曾对长春市近十个泵送混凝土施工工程的裂缝出现情况进行了调查，了解到部分施工单位的技术人员对混凝土塑性裂缝产生的原因不甚了解，所采用的措施也不够得当，有必要了解混凝土塑性裂缝产生的原因以及它对混凝土结构可能造成的危害，介绍如何预防消除或减少混凝土塑性裂缝产生的方法。混凝土塑性裂缝一般可分为两类，即塑性沉降裂缝和塑性收缩裂缝，这两种裂缝的形成过程都与混凝土的泌水有关，泌水是指混凝土浇筑捣实后尚未凝结硬化之前，从外表看在混凝土的浇筑面上山现一层清水或者从模扳缝中渗出部分水的一种现象，这是因为水在混凝土拌合物各组分中密度最小。当混凝土成型后的静止过程中，部分密度较大的固体颗粒还会向下沉积，而水则只能向上浮动，一部分水泌出到混凝土的外表面，称为外泌水，另一部分被截留在钢筋及粗骨料的下面形成水囊，水分蒸发后产生孔隙及界面裂缝，从而降低了钢筋与混凝土之间的粘结强度以及水泥石与骨料之间的界面强度，致使混凝土的抗冻、抗渗和抗腐蚀能力减弱，抗压抗折强度降低，这部分水称为内泌水，只有当水泥水化产生的胶结强度足以阻止固体颗粒相对运动或者各种固体颗粒经过迁移已达到紧密堆积状态时，沉积相对停止，泌水才告结束，泌水使混凝土的体积缩小，促成了混凝土塑性裂缝的产生。1 混凝土塑性沉降裂缝塑性沉降裂缝是由于固体颗粒沉降时受到阻碍而产生的，可依据混凝土沉降受阻的形式不同分为三种类型。1.1 钢筋或螺栓阻碍混凝土结构中的钢筋或固定模板用的螺拴阻碍了混凝土的沉降，在混凝土浇筑面上形成塑性沉降裂缝，特点是这类裂缝的分布形状与钢筋的布置有关，如图 1 所示。12 模板不平或吸水混凝土细柱和薄墙会因两边模板凸凹不平或构件尺寸变化限制了混凝土的均匀下沉，以及木模板吸水太快造成部分混凝土很快失去流动性时，也会形成塑性沉降裂缝。如图 2 所示。1.3 沉降深度不同厚混凝土较薄混凝土的沉降量大，所以当沉降深度不同时，也会产生沉降裂缝，如图 3 所示。模板支撑变形或者不均匀的地基沉陷也会造成混凝土塑性裂缝，并且裂缝呈有规则的分布。因此，为消除混凝土塑性沉降裂缝，应设法减少泌水和混凝土下沉时受阻的可能性，而最有效的方法是对其进行二次振捣，尤其是沉降量不同，沉降受阻处(如柱头)，笔者曾看到一工程的柱头几乎个个都有裂缝，虽然不仔细看看不见，但对构件的使用寿命会有一定的影响，对具有可塑性的混凝土进行适时重复振捣不仅会消除混凝土塑性裂缝，还可以改善混凝土和钢筋的粘结强度，第二次振捣的时间是至关重要的。一般应以混凝土振捣棒插入混凝土振捣密实后再抽出来时混凝土表面未留下明显的痕迹为最后时间，因影响混凝土凝结时间的因素太多，所以具体的振捣时间应以实际操作为准。2 混凝土塑性收缩裂缝2.1 成因造成混凝土塑性收缩裂缝的主要原因是混凝土在塑性状态时混凝土表面失水过快造成的，常发生在混凝土板或比表面积较大的墙面上，一般长度大约 0.22m，宽度为 15mm，从外观分为无规则网络状和稍有规则的斜纹状或反映出混凝土布筋情况和混凝土构件截面变化等规则的形状，深度一般 310cm，它与塑性沉降裂缝相比，贯穿整个混凝土板的裂缝是极少的，而且塑性收缩裂缝通常延伸不到混凝土板的边缘，这一点可做为混凝土早期塑性收缩裂缝与混凝土长期干燥收缩裂缝相区别的依据，在实际上很难区别塑性收缩裂缝与塑性沉降裂缝 ，但如果裂缝的走向与钢筋布置的形状和混凝土构件的几何形状有关，则可以判定沉降在裂缝的形成过程中起了一定的作用，有时这两种裂缝是同时存在的，只不过是以何种为主罢了。混凝土可以被认为是一种人造的沉积岩，泵送混凝土刚刚浇筑成型后，由于混凝土各种固体颗粒在减水剂的作用下形成了溶剂化层，导致各种固体颗粒之间存在一层水膜，在混凝土的表面处则形成凹形液面，在一般情况下，水分挥发会使固体颗粒进一步靠近，毛细管进一步变细，增大了将水从混凝土内层提升到表面的能力，同时混凝土的泌水也有利于水上升到混凝土表面。普通混凝土所含的水分少在泌水和毛细管的双重作用下使混凝土的体积收缩小而且较均匀，所以普通混凝土较少产生塑性收缩裂缝。对于泵送混凝土而言，因其所含的水分较多，若环境温度高风速大而且干燥，水分挥发迅速，混凝土的泌水和毛细管提升水的综合作用还低于水的挥发作用时，使混凝土表层脱水速度远大于混凝土内层提供水的速度，造成了混凝土面层体积收缩大，若这时混凝土还未产生足够的强度，则在混凝土表面产生塑性收缩裂缝，商品混凝土因运输距离长，为防止流动性损失过大，常常加入缓凝剂、保塑剂等，更增加了形成塑性收缩裂缝的可能。因混凝土的塌落度大，对模板的侧向压力也大，使模板容易发生变形也会形成塑性裂缝，消除塑性收缩裂缝的积极方法与消除塑性沉降裂缝的方法基本相同，也可以采用二次振捣工艺，所不同的是可以采用平板振揭器进行施工，特别是对表面积大而厚度小的混凝土板，通过振捣使混凝土的体积收缩减小而且均匀，而有的施工单位采用碾压和抹平的方法来消除塑性裂缝，其效果是值得怀疑的。2.2 防治从根本上讲，为预防泵送混凝土产生塑性裂缝应从三方面考虑并采取如下措施。2.2.1 混凝土配合比使用高效减水剂降低混凝土单方用水量，并适当采用偏粗的中砂，加入引气剂，切断毛细管可以减少水分的挥发，而且引气剂对泵送混凝土工作性的改善也十分有利，是降低混凝土塑性裂缝的有效措施。掺入优质粉煤灰降低混凝土的泌水和干燥收缩值。在满足强度条件下，尽可能减少水泥用量，尽可能不用矿渣水泥以利于降低泌水量。2.2.2 改善施工混凝土构件的外界条件防止混凝土成型后在烈日下暴晒，加设临时遮阳棚或档风墙，有利于降低混凝土表面的温度和混凝土表面的风速。在未浇筑混凝土前，对模板进行预湿。2.2.3 施工措施在施工时，尽量缩短浇筑与开始养护的时间差。及时覆盖塑料薄膜或喷施混凝土养护剂。及时复振。有时在负温条件下也会产生塑性收缩裂缝，如笔者在观察长春香格里拉酒店的冬季泵送混凝土施工时，尽管气温很低，但因混凝土与环境的温差大、空气干燥水分挥发快，也能产生混凝土塑性收缩裂缝。3 对已硬化塑性混凝土裂缝的处理如果带有塑性裂缝的混凝土已经硬化，这时应如何处理呢?一般塑性裂缝常在混凝土建筑结构的表面形成，像粗梁，细柱和剪力墙上部的沉降裂缝和混凝土板、墙表面早期失水形成的塑性收缩裂缝还会因降温、干燥而进一步开裂，所以不能采用硬质材料来填充塑性裂缝。在塑性裂缝出现后应及时进行处理才行，以便阻止各类杂物掉入裂缝中，易使钢筋锈蚀，防水性能下降，并在多次冻融循环作用后导致混凝土剥落，缩短建筑物的使用寿命。在混凝土依然是潮湿状态时，常用的处理措施有：在裂缝很小时，做为临时措施可以扫入水泥和膨胀剂的混合物填充到裂缝中。在裂缝尺寸稍大一些时，可以沿着裂缝注入具有膨胀性能的水泥浆，如裂缝再大一些时，可以直接浇筑具有微膨胀的水泥砂浆，采用的水灰比与原混凝土的相同即可。若混凝土已经硬化，而且已十分干燥了，可考虑采用环氧树脂水泥砂浆或聚合物水泥砂浆灌缝，若强度要求不高的混凝土构件还可以采用柔性材料进行密封，如各种防水密封胶等，防止渗水和钢筋锈蚀。4 结论综上所述，商品混凝土和泵送混凝土都很容易出现早期塑性裂缝现象，造成混凝土早期塑性裂缝的根本原因是混凝土的早期失水或不均匀失水及不均匀沉降所致。为防范沉降裂缝为主的塑性裂缝比较可行的措施是及时对混凝土进行二次复振，特别是对容易产生塑性沉降裂缝的部位更应如此。对于防范收缩裂缝为主的塑性裂缝比较可行的措施是对浇筑后的混凝土及时养护，防止混凝土水分挥发速度过快，对混凝土平板而言可以采用平板振捣器进行复振。但无论如何降低混凝土单方用水量，掺入一定量的引气剂，及时养护和复振对减少混凝土塑性裂缝的出现均是可行的。只有使建筑物具备良好的耐久性和结构稳定性，才能充分发挥泵送混凝土和商品混凝土的优点。参考文献1Mehta P K 著.祝永年等译.Concrete Structure Properties and Materials. 同济大学出版社，19912Plastic Cracking.U K Concrete(January/February),1994收稿日期 2000-03-03地 址 吉林省长春市朝阳区红旗街 27 号(130021)电 话 0431-5935287
