谈谈水工建筑工程泵送混凝土裂缝的预防与处理

　　随着城乡建设的迅速发展，近年来，机械泵送混凝土在我市各种水利水电建筑施工中得到广泛应用，不但提高了工效，节约了施工成本。同时，还有许多技术问题，需要在施工中加以注意。本文对泵送混凝土一些裂缝的通病及其防治措施作以阐述。

　　近年来，泵送混凝土在水利水电建筑施工中得到广泛应用，不但提高了工效，节约了施工成本，同时还解决了施工现场复杂、高空施工输送混凝土的问题。但是由于泵送混凝土凝固有的收缩特性，且属于大流态性的混凝土，具有坍落度大，含砂率高，水泥用量较大等特点，使得泵送混凝土凝固过程中容易产生裂缝。裂缝的出现，不仅会降低混凝土建筑物的抗渗能力，影响其使用功能，而且能引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性。因此认真对待泵送混凝土裂缝的研究，采取合理的处理方法对泵送混凝土施工过程中裂缝的预防与处理作以探讨：

　　1.干缩裂缝：

　　干缩裂缝的产生是由于混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果。现浇混凝土完毕，若不及时采取恰当措施，极易失水过快产生干裂缝;混凝土养护结束后一段时间或混凝土的浇筑完毕后的一周左右，也极易产生干缩裂缝。干裂缝多为表面性线状或网状细小裂缝，宽度在0.05mm～0.2mm。空气相对湿度较低时裂缝也易产生。因此，必须进行恰当的养护，保证现浇混凝土有适宜的硬化条件。在混凝土浇筑完毕后，及时覆盖塑料薄膜、湿草袋，对混凝土进行保湿养护，接缝处搭接严密。避免混凝土水分蒸发，使混凝土表面湿润。混凝土终凝后，继续浇水养护7d。需要时适当延长养护时间。经过二次抹压混凝土初凝后，洒水润湿，混凝土凝后，每天分几次洒水，或用草栅、土工布、塑料薄膜覆盖养护7d。

　　干缩裂缝其它主要预防措施有：一是采用收缩量较小的水泥，降低水泥用量;二是混凝土裂缝受水灰比的影响，水灰比越大，干缩越大。因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比。同时掺加适量的减水剂;三是掺加泵送剂，混凝土材料掺入泵送剂可以配制出不离析、聚性好、和易性、可泵性好，具有一定含气量和缓凝性，能有大坍落度的混凝土，且能起到减水剂的作用;四是为防止墙、柱、水工基础等侧模板过早拆卸， 导致混凝土表面产生干空裂缝，应在混凝土表面刷养护液，有条件的用土木包，塑料薄膜覆盖养护;五是根据混凝土体积的大小，适当增设伸缩缝。

　　2.塑性收缩裂缝

　　塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表现因失水较快而产生的收缩。塑性收缩一般在干热或大风天气出现，裂缝中间宽、两端细、长短不一，互不连贯。较短的裂缝一般长10cm～40cm，较长的裂缝一般长1m～3.5m，宽1mm～5mm。其产生原因为：泵送混凝土在终凝前几乎没有强度或强度小，或者混凝土刚刚终凝而强度很小时，受高温或较大风力的影响混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗收缩，因此产生龟裂。影响泵送混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速等等。

　　主要预防措施：一是选用干缩值较小，早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥;二是严格控制水灰比，掺高效减水剂或泵送剂来增加混凝土的坍落度和和易性，减少水泥及水的用量;三是浇筑混凝土之前，将基层和模板均匀浇水湿透;四是覆盖塑料布或者潮湿的草垫、麻片等，保持混凝土终凝前表面湿润，或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。

　　3.水化热引起的裂缝(温度裂缝)

　　大体积混凝土在水利水电工程中比较常见，预防水化热引起的裂缝尤为重要。大体积混凝土由于水化热产生的升温较高、降温幅度大、速率快，使混凝土产生较大的温度和收缩应力是导致混凝土产生裂的主要原因。因此，为防治水化热引起的裂缝，施工前应计算升温峰值、内外温差及降温速率，制定相应的技术措施，防止和控制温度裂缝，确保工程质量。

　　(1)降低原材料进入搅拌机的温度，如夏季在水箱内加冰块，降低水温;粗骨料遮阳防晒;散装水泥提前储备，避免新出厂水泥温度过高。采取以上措施最大限度降低混凝土出机温度。

　　(2)夏季泵送混凝土运输车加保温套或对罐体喷淋冷水降温。混凝土泵送管道遮阳防晒。合理部署施工，尽量避免在炎热天气浇筑大体积混凝土。如果根据工程总体安排，必须在炎热天气浇筑时，可通过调整工序，使混凝土浇筑时间，避开当天的高温时段;在夏季采用混凝土输送泵进行浇筑时，对处于日照中的泵管，要采取遮盖或包裹等降温措施;另外，采用商品混凝土时，在其罐车上也要加设防晒装置。

　　(3)混凝土浇筑作业面遮阳，防止暴晒而使混凝土温度升高。

　　3.1降低混凝土水化热

　　(1)选择中低热品种水泥，优先选用矿渣硅酸盐水泥。结构工程中的大体积混凝土，大多采用水化热较低的矿渣硅酸盐水泥，因其水泥熟料含量较少，且混合材料中的活性氧化硅、活氧化铝与氢氧化钙、石膏的化合作用在常温下进行比较缓慢，早期强度(三天和七天)较低，但在硬化后期(28天后)，由于经过化学反应生成的水泥凝胶不断扩展，使水泥石(水泥浆凝结后变成的坚固石状物质)强度不断增长，最后甚至超过同标号的普通硅酸盐水泥，故可充分利用其后期强度。

　　(2)利用混凝土后期强度用R60或R90替代R28作为设计强度。

　　(3)掺入一定比例的粉煤灰。

　　(4)掺入高效减水剂、缓凝剂。

　　3.2掺UEA膨胀剂

　　掺入UEA膨胀剂在最初14d潮湿养护中，使混凝土体积微膨胀，补偿混凝土早期失水收缩产生的收缩裂缝。

　　3.3采用二次抹压技术

　　混凝土入模振捣，表层刮平1～2小时后，即在混凝土初凝前在混凝土表面进行二次抹压，消除混凝土干缩和塑性收缩产生的表面裂缝，增加混凝土内部的实心密实度。但是，二次抹压时间必须掌握恰当，过早抹压没有效果;过晚抹压混凝土已进入初凝状态，失去塑性，消除不了混凝土表面已出现的裂缝。

　　3.4采用二次振捣法，从而提高混凝土的抗裂性。通过试验证明，对浇筑后尚未初凝的混凝土进行二次振捣，能排除混凝土因泌水在粗骨料、水平钢筋下部生成的水分和空隙，减少混凝土内部微裂，增强混凝土的密实度，从而可提高混凝土的抗裂性。

　　采用二次振捣法控制混凝土的温度裂缝在确定二次振捣时间时，除了要考虑混凝土本身的特性外，还要结合分层浇筑速度以及混凝土振捣浇筑路线的安排，在操作时间上留有余地，避免混凝土上下层在浇筑时发生脱节，从而形成施工冷缝。

　　3.5减小内外温差法

　　保温养护：大体积混凝土在浇筑后，选择适当的材料加以覆盖，尽量减少混凝土的暴露时间，这样既可避免夏季遭受暴晒，又防止冬季经受寒潮冲击，导致混凝土面产生急剧的温度梯度，以延缓混凝土的降温速率。

　　保湿养护：由于水的导热系数较小，可对混凝土起到一定的隔热保温作用，所以通过加长养护时间，可以使混凝土表面蓄存一定深度的水分，这样可以延缓混凝土内部水化热的降温速度，从而缩小混凝土中心和表面的温度差值。

　　内部降温：在大体积块体内预留一些孔道，在内部通循环冷水或冷气冷却，但必须控制降温速度，不能超过0.5～1.0摄氏度/小时。

　　3.6混凝土自然养护

　　(1)保湿养护混凝土表面经过二次抹压后，立即覆盖塑料薄膜，防止表面水分蒸发，保持混凝土处于潮湿状态下养护。特别是对于掺入UEA膨胀剂的混凝土，在最初14d内，必须潮湿养护，方能促使膨胀剂充分发挥作用。(2)保湿养护根据混凝土绝热温升计算，确定中心最高温度，按实际温度控制技术措施，确定养护材料及覆盖厚度和养扩时间。保温养护的目的：A减少混凝土表面热量扩散，减少内外温差;B延缓散热时间，控制降温速率，有利于混凝土强度增长，避免产生贯穿裂缝。养护一般不少于15d。(3)在常温季节，混凝土终凝后也可采取蓄水养护的办法，替代前两种保温保湿养护办法。根据混凝土内外温差数据，及时调整蓄水高度，也能收到预期效果。

　　4.沉陷裂缝

　　沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或岩石沉降导致;或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致。特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降从而使混凝土结构产生裂缝。此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝，其走向与沉降量成正比关系。地基变形稳定后，沉陷裂缝也基本趋于稳定。

　　主要预防措施：一是对松软土、填土地基上部结构施工前应做好地基强度试验，进行必要的夯实和加固，满足工程设计需要。二是保证模板有足够的强度，且支撑牢固，并使地基受力均匀。三是防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。四是模板拆除的时间不能太早，注意拆模的先后次序。

　　5.化学反应引起的裂缝及预防

　　碱骨料反应裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的由于化学反应引起的裂缝。

　　泵送混凝土拌和后会产生一些碱性离子，这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水使体积增大，混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂缝一般出现在混凝土结构使用期间，一旦出现很难补救，因此应在施工中采取有效措施进行预防。主要的预防措施：一是选用碱活性小的砂石骨料。二是选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂。三是选用掺和料抑制碱骨料反应。

　　由于混凝土浇筑、振捣不良或者钢筋保护层较薄，有害物质进入混凝土使钢筋锈蚀，锈蚀的钢筋体积膨胀把混凝土胀裂，此种类型的裂缝，沿钢筋的位置出现。通常的预防措施有：一是保证钢筋保护层的厚度，二是泵送混凝土级配要良好。三是可泵混凝土浇注要振捣密实。四是钢筋表层涂刷防腐涂料。

　　总之，要消除泵送混凝土施工裂缝的产生，应注意原材料质量的把关和混凝土配合比的设计。尽量选用低中水化热水泥，以降低水化热;采用高强水泥以减少水泥用量。根据实际情况，掺入适量粉煤灰等掺合材料，则可改善混凝土和易性可泵性，降低水化热，从而增强密实度，提高混凝土强度和耐久性。保证混凝土的拌合物的均匀性。泵送预拌混凝土配合比设计应符合国家现行有关标准，商混除满足用户提出的强度、耐久性要求外，还要考虑运距、泵送距离、具体施工条件等因素。科学设计配合比，确定适宜的坍落度，适当的砂率、水灰比、水泥用量，选用适宜掺合料。总之，在保证强度的前提下，不宜过多增加水泥用量;在保证泵送和浇筑的前提下，坍落度不宜过大。

　　混凝土裂缝修补措施主要有以下一些方法：表面修补法，灌浆、嵌缝封堵法，结构加固法，混凝土置换法，电化学防护法以及仿生自愈合法。

　　5.1 表面修补法

　　表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定的和对结构承载力没有影响的表面裂缝，通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥之后在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，或在表面裂缝处涂刷107胶或清水，然后均匀涂抹水泥。待水泥初凝固后用砂纸等物品，把表面打磨平整。为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可能采用在裂缝的表面粘玻璃纤维等措施。

　　5.2 灌浆、嵌缝封堵法

　　灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂基丙烯酸酯、聚氨脂等化学材料。

　　嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性在聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。

　　5.3 结构加固法

　　当裂缝影响到混凝土结构性能时，就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的主要有以下几种方法：加大混凝土结构的截面面积，在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固。

　　5.4 混凝土置换法

　　混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土材料。常用的置换材料有：普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。

　　5.5 电化学防护法

　　电化学防腐是利用施加电场介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防止锈蚀的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。适用钢筋、混凝土的长期防腐，既可用于已裂结构也可以用于新建结构。

　　5.6 仿生自愈合法

　　仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，它模仿生物组织对受创伤部位自动分泌某种物质，而使创伤部位得到愈合功能，在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分(如含粘结剂的液芯纤维或胶囊)，在混凝土内部形成智能型仿生自愈网络系统，当混凝土出现裂缝时，分泌出部分液芯纤维使裂缝重新愈合。从而达到处理裂缝的目的。

　　【作者简介】李景成，男，广东南海人，毕业于武汉大学，教授级高级工程师。