泵送混凝土常见技术问题及分析

2015-04-05王澍谭聪睿刘顺萍

水利水电工程设计 2015年3期

关键词：泵送水灰比用水量

王澍谭聪睿刘顺萍

泵送混凝土常见技术问题及分析

王澍谭聪睿刘顺萍

阐述了泵送混凝土在施工过程中经常出现的一些技术问题，以及产生这些问题的原因，提出了在施工过程中应该采取的技术和组织防治措施，以提高泵送混凝土的施工质量。

泵送混凝土水灰比裂缝

1 工程概况

邢台市南水北调配套工程第一设计单元（隆华线、临城线）是邢台市南水北调配套工程的重要组成部分，其主要任务向隆尧县、华龙工业区及临城县的3个水厂供水。通过南水北调来水与当地水的联合调度运用，基本解决上述供水目标的城市生活及工业用水，缓解当地水资源紧缺状况，改善水环境，保障当地社会经济可持续发展。

隆华线有隆尧县水厂和华龙工业区水厂2个供水目标，输水管线由黑沙村口门取水后，与宁柏线共用长1.418 km隧洞段（洞内铺设DN1 400 mm钢管）进行输水，在隧洞出口设置竖井对隆华线和宁柏线进行分水，分水后隆华线线路一路向东南到达隆尧地表水厂和华龙地表水厂，隆华线输水线路总长38.035 km，设计流量1.01 m3/s，年供水量2 458万m3。临城线有一个供水目标即临城县地表水厂，输水管线由北盘石分水口门取水后，采用泵站进行扬水至水厂，临城线输水线路总长0.78 km，设计流量0.22 m3/s，年供水量539万m3。

黑沙村隧洞位于隆华线首端，前接南水北调总干渠黑沙村分水口，后接隆华线和宁柏线，为隆华线和宁柏线的公用段。黑沙村隧洞段长1.418 km，设计流量1.9 m3/s，年供水量4 614万m3。

工程起点桩号为（LY0+000），工程终点桩号(LY隧1+418.036)，本工程全长1 418.036 m，其中洞身段长1 372.236 m，隧洞进口段长21.20 m，隧洞出口段长24.60 m。

2 工程施工中出现的技术问题

2.1 混凝土施工时水灰比过大

集中搅拌站提供的混凝土坍落度较大，泵送不出。由于用水量和水泥用量较大，混凝土产生裂缝的机会增多。造成实际生产的混凝土强度低于配制强度，其造成的损失是较大的。影响混凝土强度的因素有原材料、配合比、施工方法和养护方法。而水泥品种和强度、水灰比是最重要的因素。

2.2 水泥活性低于水泥强度

水泥活性低于或高于水泥标号对混凝土强度的影响与水灰比有关。在水灰比为0.3、0.35、0.40时，水泥强度每增减1 MPa，混凝土强度增减1.29、1.1、0.9 MPa。由此可见，水泥活性对混凝土强度的影响是明显的。水泥强度均有出厂合格证和复试检验结果，一般配合比设计时要用水泥活性来计算，关键是水泥存放时间较长，活性大大降低时，再用出厂的强度计算，就可能降低混凝土的强度。

2.3 骨料质量差

砂石级配不良，含泥量过大、石子针片状较多、软弱颗粒多、砂过细或砂率过低，均会造成混凝土强度降低，特别是C40以上强度的混凝土。2.4泵送剂质量与掺量影响

泵送剂对混凝土强度的影响较大。质量优异的泵送剂必须在满足坍落度增加值的同时减少10%～12%的水，使单位用水量降低，相应降低水灰比，并达到抗压强度比不小于115%。否则泵送剂的减水率低，在不减水的情况下，只能加大坍落度，而使抗压强度比达不到不小于115%的合格标准。混凝土泵送剂对其质量的影响不仅是泵送剂的品种，更与掺量有关。超大掺量在技术和经济上均不合理。因此选择泵送剂的品种和掺量，必须针对工程具体实际和采用的原材料、配合比、搅拌、运输成型方式及环境而定。不能借用以往资料，不经试配即用于工程。

3 混凝土的可泵性问题

混凝土的可泵性是满足拌和物在泵的输送下顺利进行的指标，包括：混凝土拌和物在泵腔内易于流动并充满所有空间；有良好的黏聚性、保水性，在输送中不分层离析和泌水；混凝土与管壁之间以及混凝土内摩擦阻力小。从使用角度分析，混凝土拌和物的可泵性应以流变形式表达；根据经验得到一定量值的方法来测定。最常用的测量方法是坍落度测量法，由于设备简单、测量容易，既可测出流动性大小，又能判别黏聚性和保水性好坏，因而测定流动性混凝土工作性的标准方法。最适宜泵送混凝土的最大坍落度值，世界各国均有一定的要求值。为使混凝土具有良好的可泵性并达到设计强度、耐久性和经济性，对混凝土的最小坍落度应严格控制。

4 泵送混凝土的裂缝问题

4.1 塑性收缩裂缝

浇筑后混凝土表面水分蒸发过快或被基础、模板吸水过快，造成初始凝固混凝土急剧脱水而产生的收缩裂缝属塑性收缩。这种塑性收缩受基础、模板或钢筋的约束，因混凝土强度大于零而产生裂缝。从混凝土中蒸发和吸收水分的速度越快，裂缝越容易产生。降低单位用水量、减小坍落度是防止塑性收缩的根本途径；适当增加环境湿度、降低气温、减小蒸发量是解决这一问题的重要方法。

4.2 沉降裂缝

产生沉降裂缝的主要原因是混凝土拌和料坍落度过大，沉陷量过高。这种裂缝在坍落度过大的商品混凝土浇筑结构中，特别是板、墙表面系数过大的结构中容易出现。在混凝土沉陷时受到钢筋抑制或模板、基础沉陷或表面不平未压实沉陷所致。这种裂缝在混凝土浇筑后2～3 h，表面明水消失时即出现。其防止办法是将单位用水量控制在170～175 kg/m2以下，基本满足泵送需要坍落度降至最小。对已出现的沉陷裂缝在停止后，将裂缝附近混凝土表面重新抹压，使之愈合。

4.3 干缩裂缝问题

水分蒸发是造成干缩裂缝的主要原因。干缩是在硬化较长时间后产生的。是因水泥石干燥造成的，这种干燥、蒸发是由表及里逐渐发展的。这种裂缝发生在距表层很浅的位置，常被人们所忽视。但必须注意的是，干缩裂缝不仅严重损害薄壁结构的渗透和耐久性，也会使大体积混凝土的表面裂缝发展成更严重的裂缝，对结构的承载力和安全使用影响严重。

影响混凝土干燥开裂的主要因素有如下几点：

（1）水泥品种。水泥需水量越大，混凝土的干缩率越大，不同水泥混凝土干缩大小顺序为：矿渣硅酸盐类、普通硅酸盐类、中低热和粉煤灰水泥，从减少收缩考虑，采用中低热水泥和粉煤灰水泥。

（2）水泥用量。干缩随水泥用量的增加而加大，减少水泥用量可减少干缩量。

（3）用水量。混凝土干缩受用水量影响最大，干缩同用水量成正比关系；随用水量的增加而急剧增大。

（4）砂率。混凝土干缩随砂率的增大而增加，但增加的数值不大。

（5）掺合料及外加剂。矿渣、硅藻土、赤页岩等掺合料在混凝土中会增大干缩；但适量膨胀剂能起补偿作用，利于防止裂缝产生；减水剂、泵送剂和引气剂有增大混凝土干缩的作用。

（6）养护。早期养护对减少收缩开裂有一定作用。