谈谈水工建筑工程泵送混凝土裂缝的预防与处理 泵送混凝土

谈谈水工建筑工程泵送混凝土裂缝的预防与处理

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。