混凝土本身质量对于预防裂缝的产生具有重要的影响。因此,要控制好混凝土原材料的质量,并保证混凝土配合比的合理性,从而降低泵送预拌混凝土过程中裂缝产生概率。
2.1混凝土原材料选取
(1)粗骨料:粗骨料的粒径要求为连续级配,并对其针片状含量进行严格限制,既可以改善其可泵性,又可以减少砂率和细粉料的掺入量,进而减少其自身收缩。
(2)细骨料:要确保细骨料的配比符合混凝土配制要求。将中砂作为细骨料的主要成分,其可以降低混凝土的收缩值。同时,要对细骨料的含泥量进行精准控制。如果含泥量较大,就会使混凝土的抗拉强度受到影响,易产生裂缝,因此,需要控制含泥量。
(3)水泥:水泥粗细度会影响混凝土强度和收缩性,不宜选择过细的水泥。因此,本文主要选择普通硅酸盐水泥作为混凝土原料。
(4)减水剂:在泵送预拌混凝土配制中,减水剂的作用十分重要,它能够有效减少用水量。如果加入适量的减水剂,还能够降低混凝土的收缩量。
(5)掺合料:在混凝土中加入不同的掺合料,能够起到改善混凝土性能的作用。通过在混凝土中掺入粉煤灰、硅粉等掺合料,可改善混凝土的强度、密实度和可泵性。
2.2配合比设计
本工程采用北京海岩兴业混凝土外加剂销售有限公司生产的C60混凝土,表1为其中各原材料的具体配合比。
从表1可以看出混凝土配制中各种原材料的具体配合比。在泵送混凝土配制中,不仅要满足耐久性和强度需求,还要满足可泵性要求。其中,混凝土可泵性可以通过压力泌水试验进行有效控制。通常情况下,混凝土的压力泌水率不能超过40%,此时,混凝土的可泵性较好,能够满足工程施工需求。
泵送预拌混凝土的入泵坍落度见表2。
2.3混凝土热工计算
根据上述材料选取及其材料配制结果,从混凝土拌和物温度、混凝土内外温差和混凝土内部最高温升值3个方面计算混凝土的热工参数。混凝土拌和物温度:
Tm=CMT(1)
公式(1)中,C为比热容、M为重量、T为温度。
混凝土内外温差:
Td=Th−Tu(2)
公式(2)中,Th为绝热温;Tu为内部最高温度。
混凝土内部最高温升值:
Tj=Tu+μt·Tm(3)
公式(3)中,μt为浇筑块的散热系数。
通过上述公式,得出混凝土的各项热工参数。
2.4泵送预拌混凝土裂缝的产生机理
要想降低混凝土裂缝产生概率,就要了解其产生机理,以此为基础,制定相应的控制方案。
2.4.1收缩裂缝
现浇筑的混凝土构件往往会产生过早开裂的问题,这类开裂是由混凝土表层快速脱水所致,通常会产生于大面积的楼面或墙体。另外,在混凝土还没有凝固时,由于混凝土的保养不到位,导致表面的水分挥发过快。因此,在这种情况下,混凝土表面的收缩速度会变得更快,就会产生收缩裂缝。
2.4.2沉降裂缝
混凝土保护层面积会影响裂缝产生概率。如果面积过小,钢筋阻碍较大,此时,沉降量较小。但如果其他位置的混凝土厚度较大,就会导致该部位的沉降量增大。如果不同位置的沉降量存在差异性,就会产生沉降裂缝。
2.4.3温度裂缝
温度是影响混凝土强度的关键因素。水泥用量与混凝土内部温度之间存在正相关性,混凝土内部的温度越高,水泥用量越大,裂缝产生的概率就越大,即随着温度变高,会加大产生混凝土温度裂缝的可能性。
2.5裂缝控制措施
针对上述泵送预拌混凝土裂缝的产生机理分析结果,从材料选择、设计和施工工艺三个方面同时考虑,总结出以下几种混凝土裂缝控制措施。
2.5.1材料选择方面
①科学选用材料配合比,并通过计算人工系数对配合比进行合理调整。在材料选择方面,要确保选择的水泥品种水热化低,且水、水泥用量以及水灰比尽量较低。②严格控制粗、细骨料中的含泥量。③选择优质外掺料和外加剂,对其掺量进行严格计算确定。
2.5.2设计方面
①进行合理的平面设计和立面设计,避免结构出现突变或不必要的开洞,减小结构的约束应力。②正确布置分布钢筋,尽量选择直径小的钢筋,突变处可增加分布钢筋数量。③在设计允许的条件下,尽量采取后绕带或伸缩缝等措施来预防混凝土裂缝产生,采用滑动层来减少基础约束。
2.5.3施工方面
①通过保温隔热法对混凝土进行实时养护,保证泵送施工中混凝土的性能达到最佳状态。②有效控制混凝土的降温速度和水化放热时间,同时,确保混凝土的内外温差低于临界值。③落实温度监测工作,随时了解混凝土温度变化,若出现异常,及时釆取控制措施。④混凝土的浇筑、制作、拆模、运输等过程应严格按规范施工。控制泵送预拌混凝土裂缝是一个综合性、全过程性的问题,需要在原材料选择、结构设计、施工工艺等多环节釆取全面控制措施,根据理论分析和计算,设计出针对实际工程的一整套裂缝控制方案,从根本上防止泵送预拌混凝土裂缝的产生。
为验证上述泵送预拌混凝土裂缝控制技术的有效性,选取某大桥为工程实例。该桥主塔壁厚70cm、高154m,上下横梁为空腹箱形,混凝土强度等级C60,要求3d强度达到30MPa以上。本工程所用混凝土的配合比见表1,所用混凝土材料的热力学参数见表3。
以上述工程为例,测试该技术的应用效果,选取泵送混凝土抗拉强度和混凝土的实际最大应力作为试验指标,对比应用该技术前后混凝土的变化情况,将这两个参数进行比较,可以评价泵送混凝土的开裂可能性。首先,通过图1给出泵送混凝土抗拉强度变化情况。
由图1可知,应用该技术后,泵送混凝土的抗拉强度得到了明显提升。龄期为7d时,泵送混凝土抗拉强度达到了33.1MPa,而应用该技术之前的泵送混凝土抗拉强度仅为31.5MPa;龄期为21d时,泵送混凝土抗拉强度为32.1MPa,而应用该技术之前的泵送混凝土抗拉强度仅为31.5MPa。通过对比可知,该技术可以有效改善混凝土的抗拉强度。
测试应用该技术前后泵送混凝土的实际最大应力,结果如图2所示。
从图2可以明显看出,应用该技术后,泵送混凝土的实际最大应力得到了提高,最高值达到了1.30MPa,而应用该技术之前实际最大应力最高值为1.05MPa,说明该技术可以降低混凝土开裂的可能性,其混凝土裂缝控制效果较好。
由上述测试结果可以得出,泵送预拌混凝土裂缝控制技术有效改善了泵送预拌混凝土的抗压强度和实际最大应力,对于提高混凝土的裂缝控制效果具有十重要作用。