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泵送混凝土的施工质量控制及裂缝处理是什么?

作者:马清浩来源:水泥混凝土外加剂550问 浏览次数: 日期:2012-09-25

随着建筑业的蓬勃发展,社会对施工环境的要求越来越高,泵送混凝土在工程施工中越来越多地被采用。泵送混凝土具有输送混凝土能力大、速度快、工期短、费用低及能连续作业的特点,尤其对于高层建筑和大体积混凝土的施工,更能显示出其优越性。泵送混凝土不仅能改善混凝土的施工性能,对薄壁密筋结构少振捣或免振捣,而且能提高混凝土的抗渗性和耐久性。以下从混凝土的原材料、配合比及施工操作的要求等方面,提出解决泵送混凝土质量问题的一些做法,以及对泵送混凝土裂缝处理的一些方法。

一、泵送混凝土的特点

(一)原材料和配合比的要求

(1)粗集料的选择。粗集料的最大粒径应根据输送管内径的大小严格限制。其最大粒径与输送管内径之比为:当输送高度在50m以下时,为碎石1∶3或卵石1∶2.5;当输送高度为50~100mm时,宜为1∶3~1∶4;当输送高度在100mm以上时,宜为1∶4~1∶5。为了防止混凝土泵送时堵塞,应优先选用天然连续级配的粗集料,使混凝土有较好的可泵性,减少用水量及水泥用量,以达到减少水化热的目的。

(2)细集料的选择。为了防止混凝土的离析,粒径在0.315mm以下的细集料的比例应适当加大。通常,通过0.315mm筛孔的砂不宜少于15%,而且优先选用中砂。如采用细砂,细度模数不低于2。实践证明,采用细度模数2.8的中砂比使用细度模数2.3的中砂,可以减少水泥用量30~35kg/m,减少水用量20~25/m,从而减低水化热及混凝土的收缩。

(3)砂率。泵送混凝土的砂率应比普通混凝土的砂率要高,宜控制在40%~50%;高强泵送混凝土砂率选用28%~35%比较合适。

(4)水泥用量。水泥的用量不宜少与300kg/m,水泥用量太少,混凝土容易产生离析现象。但是,大体积混凝土引起裂缝的主要原因是水泥水化热的大量积聚,造成混凝土内部和表面的温差。因而,应尽量将水泥用量控制在450kg/m以下。

(5)混凝土的坍落度。混凝土的坍落度宜采用8~18cm。具体施工的坍落度大小可根据采用的设备、建筑物层高、输送管道长度、弯道多少、不同外加剂的加入而确定。值得注意的是,施工混凝土的坍落度是不允许大于配合比设计给定的坍落度的。

(6)混凝土的水灰比。混凝土水灰比宜选用0.5~0.6。高层建筑混凝土的设计强度通常较高,一般采用较小的水灰比,控制在0.30~0.38之间。为了解决因水灰比太小引起的混凝土流动阻力太大的矛盾,可在高强泵送混凝土中加入适量的泵送剂来增加其流动性。

(7)外加剂和掺合料的选择。在泵送混凝土中掺加泵送剂、减水剂,特别是同时掺加粉煤灰的双掺加技术不会增加泵送混凝土的干燥收缩,但是对于某些有引气作用的泵送剂、减水剂,则有增加泵送混凝土的干燥收缩的可能。因而,应选用干燥收缩小的泵送剂或减水剂。

在混凝土中掺加粉煤灰可节约一定量的水泥和细集料。实践证明,在混凝土中合理使用1t粉煤灰,可以取代0.6~0.9t的水泥,并取代10%左右的细集料。掺加粉煤灰同时还可以减少用水量,增加混凝土的密实性,改善混凝土拌合物的和易性,增强混凝土的可泵性,减少混凝土的徐变,提高混凝土的抗渗能力,降低混凝土干燥收缩值。粉煤灰作为混凝土的掺和料,用在大体积泵送混凝土时,其作用和效果都是很明显的。

(二)对施工工艺的要求

泵送混凝土的施工操作正确与否对其质量影响是很大的。为了保证混凝土强度,减少或杜绝裂缝的出现,泵送混凝土在施工过程中可参考采取如下措施:

(1)水泥进场时,必须抽样测定,必须满足混凝土设计强度等级要求。原材料采用重量计,其误差不超过施工规范所容许的偏差。

(2)尽量采用曲率半径较大的弯头,并尽量减少弯头数量,缩短泵管,尤其是楼面的水平管道,以减少泵送阻力。

(3)混凝土的供应充足,保证混凝土泵送连续施工。

(4)泵送混凝土前,先泵送清水,清洗管道;然后泵送1∶2的水泥砂浆,润滑管道;最后泵送混凝土,开始时,慢速泵送,逐步加速,待运转正常后,以正常速度进行泵送。应尽量避免停泵,如泵送因特殊情况中途必须中断时,每隔4~5min,使泵正反运转几次,同时开动料斗的搅拌器,使混凝土保持运动状态,防止混凝土离析。

(5)楼面浇筑混凝土,先浇筑水平距离最远处的,然后边浇筑边拆管,这样水平管道随着混凝土浇筑工作的逐步完成而由长变短。地面水平输送管与垂直的长度比控制在1/3~1/2,且在地面水平管中必须安装液控的截止阀,防止停泵时混凝土倒流。

(6)混凝土输送管在输送混凝土过程中,如发生堵塞现象时,采用反泵的方法清除。如反泵未能清除,必须找到堵塞的部分拆管清除,然后重新安装管道进行泵送;拆管前,应反泵清除管内残余应力方可拆管。

(7)在已浇筑的混凝土终凝前进行二次振动,以排除混凝土因泌水在石子、钢筋下部形成的空隙和水分,从而提高粘结力和抗拉强度,并减少混凝土内部的气孔,提高混凝土的抗裂性。

(8)混凝土浇筑后的养护是十分重要的。对浇筑后的混凝土的养护主要是保持适当的温度和湿度条件。保温可以减少混凝土表面的热扩散,降低温差,防止混凝土表面出现裂缝。而适宜的潮湿条件可以防止混凝土表面脱水而产生收缩裂缝,使水泥的水化充分、完全,从而提高混凝土的抗拉强度,确保混凝土的质量。

二、裂缝预防及处理方法

商品混凝土和泵送混凝土都很容易出现早期塑性裂缝的现象。混凝土塑性裂缝产生的原因比较复杂,常见裂缝可采取以下措施进行预防和处理。

(一)塑性(沉陷)收缩裂缝

(1)裂缝原因及裂缝特征。在泵送混凝土现浇的各种钢筋混凝土结构中,特别是板、墙等表面系数大的结构中,经常出现断续的水平裂缝,裂缝中部较宽、两端较窄,呈梭状。裂缝经常发生在板结构的钢筋部位、板肋交接处、梁板交接处、梁注交接处及结构变截面等部分。

裂缝产生的原因主要是混凝土流动性不足以及振捣不均匀,在凝结硬化前没有沉实或者沉实不够,当混凝土沉陷时受到钢筋、模板抑制所致。裂缝在混凝土浇筑后1~3h出现,裂缝的深度通常达到钢筋上表面。

(2)影响因素和防治措施

①要严格控制混凝土单位用水量在170kg/m以下,水灰比在0.6以下,在满足泵送和浇筑要求时,宜尽可能减少坍落度;

②掺加适量、质量良好的泵送剂和掺合料,可改善工作性和减少沉陷;

③混凝土浇筑时,下料不宜太快,搅拌时间要适当;

④混凝土应振捣密实,时间以10~15s/次为宜;在柱、梁、墙和板的变截面处宜分层浇筑、振捣;在混凝土浇筑1~15h后,混凝土尚未凝结之前,对混凝土进行两次振捣,表面要压实;

⑤为防止水分蒸发,形成内外硬化不均和异常收缩引起裂缝,应采取措施缓凝和覆盖。

(二)干缩裂缝

(1)裂缝原因及裂缝特征。混凝土的干燥收缩主要是由于水泥石干燥造成的。混凝土的水分蒸发、干燥过程是由外向内、由表及里,逐渐发展的。由于混凝土蒸发干燥非常缓慢,裂缝多数持续时间较长,而且裂缝发生在表层很浅的部分,裂缝细微,有时呈平行线状或网状。但是由于碳化和钢筋锈蚀的作用,干缩裂缝不仅严重损害薄壁结构的抗渗性和耐久性,也会使大体积混凝土的表面裂缝发展成为更严重的裂缝,影响结构耐久性和承载能力。

(2)影响因素和防治措施

①水泥品种及用量。水泥的需水量越大,混凝土的干燥收缩越大,不同品种水泥混凝土的干燥收缩程度不同,宜采用中低热水泥和粉煤灰水泥。混凝土干燥收缩随着水泥用量的增加而增大,在可能的情况下,尽可能降低水泥用量。

②用水量。混凝土的干燥收缩受用水量的影响最大,在同一水泥用量条件下,混凝土的干燥收缩和用水量成正比,且为直线关系;水灰比越大,干燥收缩越大。塑性收缩裂缝、干缩裂缝都是由于混凝土单方用水量过大、坍落度过大,而且水分蒸发过快造成的。因此严格控制泵送混凝土的用水量是减少裂缝的根本措施。为此,在混凝土配合比设计中应尽可能将单方混凝土用水量控制在170kg/m以下,对于与浇筑墙体和板材的单方混凝土用水量的控制尤其重要。为了降低用水量,掺加适当数量减水率高、分散性能好的外加剂是非常必要的。

③砂率。混凝土的干燥收缩随着砂率的增大而增大,但增加的数值不大。泵送混凝土宜加大砂率,但应在最佳砂率范围内。

④掺合料。矿渣、煤矸石、火山灰、赤页岩等粉状掺合料,掺加到混凝土中,一般都会增大混凝土的干燥收缩值。但是质量良好、含有大量球体颗粒的一级粉煤灰,由于内比表面积小、需水量少,故能降低混凝土干燥收缩值。

⑤外加剂。在选用外加剂时,选用干燥收缩小的减水剂或泵送剂。

⑥混凝土的养护。混凝土浇筑面受到风吹日晒,表面干燥过快,产生较大的收缩,受到内部混凝土的约束,在表面产生拉应力而开裂。如果混凝土终凝之前进行早期保温养护,对减少干燥收缩有一定作用。

三、处理措施

混凝土裂缝,若在混凝土仍然是潮湿状态时,可采取的处理措施有:如产生的裂缝宽度很小时,可以采取扫入水泥和膨胀剂的混合物填充到裂缝中的措施;如裂缝宽度稍大一些时,可以沿着产生的裂缝注入具有膨胀性能的水泥浆;如产生的裂缝宽度再大一些时,可以直接浇筑具有微膨胀的水泥砂浆,该水泥砂浆采用的水灰比应与原混凝土采用的水灰比相同。

若混凝土已经到了硬化状态,可考虑采用环氧树脂水泥砂浆或聚合物水泥砂浆灌缝。而对于那些对强度要求不高的混凝土构件,还可以采用柔性材料如各种防水密封胶进行密封,以防止渗水和钢筋锈蚀。

综上所述,泵送混凝土产生的裂缝潜在危险大,对此必须引起足够重视。切实从每一个环节入手,作好过程控制,完善施工手段,确保施工质量。

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