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泵送混凝土材料的收縮測定及其防治措施

文檔作者：揚文佳夏美珍陳沛陸東泉文檔來源：海市住樂建設(shè)發(fā)展總公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月13日
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泵崖混凝-I=盯斟晌收縮測定最其防治措胞
口 揚文佳夏美珍陳沛陸東泉U：海市住樂建設(shè)發(fā)展總公司20o031
l摘要】經(jīng)對商品混麓土收縮值的實斥刺定，分析其收縮值太的原因與影響因素，提出了降低混曩土收縮的施
I方法和逢徑。
【關(guān)鍵詞l泵運混凝土裂縫收縮坍落度
l中圈分類~-]Tu528；／文獻標(biāo)識碼A 【文章螭號】1004一IOOl／(2001)o2—0I18一l21
在現(xiàn)澆框架、剪力墻結(jié)構(gòu)和混臺結(jié)構(gòu)工程中，地
下室外墻板、頂板及樓板結(jié)構(gòu)出現(xiàn)豎向、45。斜向裂縫
較為普遍，部分樓板也有沿電線管埋敷方向開裂，裂
縫形式與發(fā)展有一定的規(guī)律性。該類裂縫的寬度一般
為o．2一o．3ram，大部分貫穿，有滲水特征，嚴(yán)重影響
使用功能，危及建筑結(jié)構(gòu)的耐久性，這些裂縫的出現(xiàn)，
促使我們摸索現(xiàn)澆混凝土特別是商品泵送混凝土澆
制的結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因與防治控制措施
l 測試方法
本次試驗的收縮試件分二個階段在試驗室成型、
制作、測試。第一階段的方案是以不同坍落度和混凝土
不同強度等級分組的，其坍落度與混凝土強度等級按
泵送混凝土特點與工程實際應(yīng)用要求設(shè)定，共成型、制
收稿日期2001—02—26
? ? i t’；? ? ? 一? ； ；? ii? ? ? ? ii’z= ? ： ? ； 一 ? ? iit? ? ? ‘? ? ? ? ? ==? ： ? ； ? {j
當(dāng)外界抗拉應(yīng)力大于試件本身具有的抗拉強度時就
出現(xiàn)了第一條裂縫，因纖維均勻分布在試件中，且纖
維兩端與混凝土內(nèi)部粘接良好，使裂縫不再擴大。當(dāng)
外界應(yīng)力再增加時，試件產(chǎn)生了第二條裂縫+嗣樣也
由于纖維的“架橋 作用使裂縫寬度不致于擴大 如果
是素混凝土的話，一旦增加外界的拉力，試件的裂縫
寬度就會迅速擴大，最終導(dǎo)致試件被破壞。而在纖維
混凝土中由于無數(shù)纖維的“架橋”作用阻止了裂縫的
進一步擴大，使試件經(jīng)受了荷重的考驗。因此纖維的
“架橋 作用使試件本身吸收破壞能量的能力有了顯
著的增加，從而產(chǎn)生了無數(shù)細(xì)小裂縫，避免了試件的
破壞。由此可見，纖維的“架橋”作用對阻止裂縫的擴
大、提高試件的抗沖擊能力是相當(dāng)強的。
抗拉直由 抗扛應(yīng)加一 抗
a佩縫產(chǎn)生幔前(b)裂縫初期(c滯二每裂縫產(chǎn)生[d)多奈裂縫產(chǎn)生
圖3 裂縫產(chǎn)生過程
5 纖維混箍土的應(yīng)用實倒
由于纖維均勻分布在混凝土內(nèi)共同承受各種荷
重，從而顯著提高了混凝土的抗變形能力。是一種很
一1l8一
好的改性材料，近年來在工程上得到了應(yīng)用。例l、在
上海中遠(yuǎn)兩灣城高層住宅工程中，從1999年l1月至
2000年2月共生產(chǎn)PP纖維混凝土達7000m ；每方混
凝土摻加PP纖維O，8kg，混凝土強度等級分別為C3O、
C40，主要應(yīng)用于地下室底板及墻頂板等部分。該部分
在質(zhì)量檢驗中被評為優(yōu)良等級。倒2、上海東漢陽路橋
面工程應(yīng)用鋼纖維混凝土2Om]，每方摻銑削鋼纖維
4O ，路面強度有了顯著提高。上述應(yīng)用實例說明纖維
混凝土的優(yōu)良特性已逐漸被人們所認(rèn)識，并逐步得到
了推廣應(yīng)用。
6 主要結(jié)論
6．1 采用具有優(yōu)良性能的冷拔型鋼纖維或銑削型鋼
纖維拌制的混凝土，在低摻量情況下，(體積率小于
0 5％)，可以使混凝土呈現(xiàn)良好的抗拉彎特性，又由
于其耐磨性、抗沖擊性及抗疲勞性，能適用于特殊要
求的地面工程。
6．2 PP纖維作為化學(xué)纖維的一種，其獨特的耐化學(xué)
品性，較高的能量吸收能力，更重要的是PP纖維的加
人可控制混凝土內(nèi)部馓裂紋的形成和發(fā)展，從而提高
混凝土的抗張強度。尤其適用于抗裂、抗?jié)B要求高的
地下工程或外墻頂板等工程部位。
6．3 從發(fā)展的眼光看問題，由于纖維混凝土的高耐久
性，可大大降低工程日后的維修費用，經(jīng)濟效益顯著，
值得推廣應(yīng)用。
‘建兢施工)第23卷
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作試件10組；第二階段的方寨是以粉煤灰、礦渣粉單
摻與雙摻，外加劑摻量分3％ 、8％以內(nèi)和太于10％ 三
種情況為分組，坍落度為140+20—40mm左右，共14
組。試件所用材料：水泥均為江蘇天平集團公司生產(chǎn)
的525普通硅酸鹽水泥、黃砂為二區(qū)中砂、石子規(guī)格為
5～31．5ram、C30 CA0的外加劑為2K一901型混凝
土緩凝泵送劑，≥C50的外加劑為JRC一2D高性能泵
送劑。兩個階段成型的試件尺寸是根據(jù)GBJ82—85標(biāo)
準(zhǔn)規(guī)定，為100 X 100 X 515ram，每組三件，相應(yīng)的立方
體(100 X100 X100m )試塊二組，試件和試塊均采用
標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護。成型時的環(huán)境溫度平均值第一階段為
9．7。c。第二階段為20．7。c。
2 測試分析
2．1 混凝土收縮測試值與有關(guān)文獻資料的比較我們
在制訂收縮值測試方寨時，既參考了現(xiàn)場不同構(gòu)件再
現(xiàn)裂縫的時問，同時叉遵循國家規(guī)范GBJ82—85第六
章有關(guān)規(guī)定要求，進行澆搗成型、養(yǎng)護、測試。從匯總
數(shù)據(jù)看，其收縮值雖然有較大的波動，兩個階段測試
值后者大干前者，且收縮峰值出現(xiàn)的時間相差60天
左右。具體測試數(shù)據(jù)與文獻資料相比見下表(表1)。根
據(jù)文獻資料報導(dǎo)?，F(xiàn)代混凝土的收縮值波動幅度約為
5倍左右，28天齡期的收縮值為180天齡期的5O～
70％ ，然后收縮變化日趨緩慢，但一年齡期仍可遞增
20％ 左右。
測試數(shù)據(jù)與文獻資料數(shù)據(jù)比較表 表l
強度 本 0試值×10 e !文獻青料敷據(jù)
等級 第一階段 第二階段 ※ f10一 1
28d 131—219
C40 60d 143—269
l80d 119—2O4
28d 186—22。 310—336
C50 60d 120—2l5 I20d 594—643
180d 86—124 5l4—580
28d 222—385 2l6—30o
C60 60d 177—599 l20d 451—574
I80d 227—660 4lI一483
※：(1)現(xiàn)場計算收縮敷據(jù)值(最終值)324；
(2)28d 25l一328。l80d 335—431，200—1000昔
通藹凝土幅度；
(3)28d 114普通混凝土250鈿砂混凝土 180d
243普通混凝土557強砂混凝土；
(4)28d 200河砂混凝土201—271機砂混凝土幅
度180d 3l0河砂混凝土314—353機砂混凝土幅度；
(5)l80d 250—350低流動混凝土600—80o泵連
太流動混凝土
2oo1年第2朝
從試驗可知?；炷恋氖湛s值，自澆搗成型后3—
1 80天齡期內(nèi)是隨齡期遞增的，收縮值的變化范圍與
文獻資料相符臺；收縮高峰期的延續(xù)時間在45—150
天齡期之問，它可隨時間、溫度變化、水泥用量、標(biāo)號品
種、外摻料等因素延緩或提早，這與實際工程中各類構(gòu)
件裂縫出現(xiàn)有類似的現(xiàn)象。它的收縮值不是定值，要
隨混凝土的強度等級取用，在預(yù)計混凝土的收縮量及
對工程結(jié)構(gòu)的影響時，必須按混凝土等級取用基本收
縮值。為此，建議計算收縮值用的參考數(shù)值為：
C30 150—300 X 10～．
CAO 300—450 X 10～，
C50 40O一550× 10 ．
CAO 450～600 X10一
2．2 不同坍落度對混凝土收縮值的影響數(shù)據(jù)證明，混
凝土中水的用量和坍落度對混凝土的收縮值是有一定
影響的。(表2)坍落度對收縮值的影響幅度以120wan
為基準(zhǔn)，坍落度為160ram，約大5．4％ ，200ram約大
25％ 叉據(jù)文獻資料介紹，水膠比差0．1，收縮值影響
為10～15％ ，這表明在施工中，應(yīng)重視隨意加水的危
害性，以有利于改善工程結(jié)構(gòu)干縮裂縫的開裂問題。
不同坍落度對收縮值的影響比較表 表2
f單位xl0
(1)20ram f2)160mm f3)200mind
d 收縮值比制 收縮值比制 收縮值比倒
3 87 42 1 00 104 87 I．2O 104 24 1．19
7 16I．13 1 00 142 07 0．88 182．11 I．13
14 183．13 I．00 2o7 04 I．13 247．84 I．35
28 221．74 1．00 228．42 1．o3 247．87 I．12
45 255．00 1．00 286 13 1．12 334．86 I．31
120 180．20 I．00 193．47 I．07 2 ．99 I．31
f 180 253．I6 I．00 239．63 0．95 339．33 I．34
2．3 混凝土不同強度等級對收縮值的影響測試數(shù)據(jù)
反映，C60與CAO相比．28天齡期前者比后者高25—
75％ ，60天齡期高70—140％ ，1 8O天齡期高100—
300％。因為混凝土強度等級越高，水泥用量一般也較
高，收縮值大是必然的，故在同一層次能選低等級替代
高等級的，或在大體積混凝土中利用后期強度的，應(yīng)在
圖審時與設(shè)計人員商討，盲目認(rèn)為強度愈高愈好的觀
念是不全面的。
2．4 不同水泥用量及其總膠凝材料用量對收縮值的
影響單位立方混凝土中水泥用量或其膠凝材料總用
量，對收縮值的影響是十分顯著的，從圖1，圖2歸納
的數(shù)據(jù)看，水泥與膠凝材料用量越多則收縮值就越
大。所測數(shù)據(jù)以407kg／m’為基準(zhǔn)，458kg／m 收縮值遞
一l19—
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增約1 5％ ．524kg／m 遞增約105．7％ ，57Ikg／m 前期
遞增約71％ ，后期(6O天齡期以后)為121．0％ ，
624kg／m3為131．O％。
^
三
一
磐
一
三
=
獸
廠 ‘ ．
l、 X
． 、．L、 1．
婦 ＼
Ef 、
●
0 50 100 150 2O0
圖1
—
怒 ■
＼孬7一一
—
：：I
0 50 100 150 200
圍2
特期(更
齡期f天
水泥、膠凝材料用■對收縮遞增率裹 表3
(單位：xl0
項目 水泥加外摻料腔麓料 純水泥腔凝抖
膠凝材荊 57 ll7 l64 2l7 67 lo9 141
(水泥增
量)(kg)
收縮值 14 oo lo5．70 87．們 130．5f, 62．O0 81．o0 ll 40
增幅(％ ]
每lOkg 2 71 9．03 5．36 6．Ol 6 75 7．43 7 83
膠凝抖
收縮遞
增率{％ 】
表3指出膠凝材料用量與收縮值每lOkg的遞增
率．呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，即單方混凝土中每增加IOkg
膠凝材料，其收縮值增幅在5～9％之間，波動幅度平
穩(wěn)，為我們預(yù)估收縮值提供了一十有價值的參考數(shù)
據(jù)。商品泵進混凝土的水泥用量高，收縮值與中、低強
度等級(C2o～C30)相比，普遍高1～2倍，(其中高強
混凝土的化學(xué)收縮值遠(yuǎn)比中低強度等級混凝土要高
3—5倍)這對早期收縮極為不利，因高強度混凝土的
抗拉性能無法抵消收縮應(yīng)力作用，導(dǎo)致混凝土構(gòu)件出
現(xiàn)早期收縮裂縫，即害大于利。這也提示工程技術(shù)人
員，減少水泥或膠凝材料用量，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)減
一12O一
少收縮變形及收縮應(yīng)力具有重要作用。
單摻礦渣粉同一配比收縮效果比較表衰4
齡期 l 2 3 6 7 8
7 1．00 0．97 ★1．73 1_00 0．76 0．34
14 l 00 1．07 1．08 1．o0 79 0．54
28 l 00 l 04 l 12 1．o0 0．73 0-69
60 l 00 0 98 l 09 l 00 O．77 0．74
12O l o0 1 01 l 02 1．o0 O．85 O．77
180 1．o0 1．1l 1 lO 1．o0 O．83 0．78
注：t、2、3組膠凝料為442kg．6、7、8組為550kg
2．5 摻粉煤灰、礦渣粉及泵送緩凝減水劑對收縮值的
影響第一階段測試，數(shù)據(jù)匯總比較見圖3、圖4，從數(shù)據(jù)
看，總的收縮趨勢是下降的．十別測點讀數(shù)波動較大。
從圖中數(shù)據(jù)可知，在混凝土中摻活性硅類外加劑不是
增加它的收縮，而是有利于改善它的性能和減少收縮
值。為了進一步證實第一階段的測試減縮效果，又進
行了第二階段專題補充試驗，其中有兩組作基準(zhǔn)組
(束摻)，其余各組有單摻礦渣粉、摻粉煤灰與泵送劑、
礦渣與粉煤灰泵送劑復(fù)合摻三種情況．效果匯總見圖
5、6。從總的數(shù)據(jù)反映．其收縮比率，按三種不同摻法．
下降率分別為I1％ ．24％ ，28％ ，都達到了減縮效果。
這證明在水泥中摻活性硅粉材料．既可改善混凝土的
性能，又能減少收縮效果。表4是對同一配合比摻與不
摻礦渣粉的收縮效果比較，膠凝材料用量高的減縮效
果比低的顯著。
三
一
獸
700
600
：5。。
三4oo
墨a00
莓2o0
10O
圖3
齡期(天
^ ．
√ 一＼
＼^、——
O 50 1oo
圖4
圜
齡期(天}
從有關(guān)試驗和應(yīng)用情況的報導(dǎo)資料分析，外摻活
(建筑施工)第2a卷
蝴咖咖枷咖 。 咖 。
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性硅材料和高效減水劑，可使膠凝材料中水泥用量太
幅度減少，其早期水化熱推遲了凝結(jié)硬化時間，化學(xué)
反應(yīng)的自縮值明顯減少，這從測試數(shù)據(jù)看28天齡期
以前尤為明顯，后雖略有上升，但始終于未摻組的
值。這和有關(guān)資料介紹相一致 在中等強度等級中，28
天齡期可低20％ ，180天齡期低8％ ，在高強度混凝土
中，效果更為顯著，實踐證明：摻此類外摻料是減少收
縮的重要途徑之一。
，
b
一
垣
囂
囤5 未摻姐時比
囤6 奎摻組對比
3 防治措施
混凝土收縮變形的因素繁多、機理復(fù)雜，它們在
收縮中原因多變。我們經(jīng)過一年多以來，對不同坍落
度，不同強度等級，不同外摻方法等34組(102個)試
件的實際測試，取得了具有一定規(guī)律性數(shù)據(jù)，經(jīng)分析，
提出下面幾點防治措施淺見
3、1數(shù)據(jù)證實，混凝土坍落度或水膠比對它的強度和
收縮值都有一定影響?；炷林杏盟吭龃?，不但強
度降低，同時它的收縮值也相應(yīng)增大，對結(jié)構(gòu)抗裂不
利。因此，采用滿足施工條件的最小用水量的混凝土，
對減小混凝土收縮是有利的。要充分認(rèn)識在施工現(xiàn)場
隨意加水的危害性。
3、2 混凝土收縮測試值表明，C60比C4o在180天齡
期內(nèi)的收縮值增大100—300％，水泥用量太則收縮也
大，故在實際工程中建議盡可能采用中、低強度的混
凝土，不要隨意采用高強混凝土，利用后期強度是其
中一項較合理的措施：
2001年第2期
3．3 不同水泥用量或膠凝料用量對混凝土收縮值的
影響是大的，測試數(shù)據(jù)充分說明高膠凝材料的使用是
高強度混凝土收縮值太幅度增大的主要原因。因此控
制水泥等膠凝材料用量是控制結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)的有效
措施之一。
3 4 根據(jù)混凝土配臺比設(shè)計的基本原理，粗細(xì)骨料的
選擇，采用以自然連續(xù)級配的粗細(xì)骨料配制混凝土，
困其具有較好的和易性，較少的用水量和水泥用量以
及較高的抗壓強度。優(yōu)先選用5～40ram碎石，可減少
混凝土收縮。細(xì)骨料宜采用中砂為宜，這樣既降低了
混凝土的溫升，又有利于減少混凝土的收縮。
3．5 測試數(shù)據(jù)充分證實，外摻粉煤灰、礦渣粉、泵送緩
凝劑不但有利于混凝土的后期強度增長，也相應(yīng)減少
其收縮值，因為減少了絕對用水量和水泥用量并改善
混凝土和易性與可泵性，延長凝結(jié)時間，降低水化熱。
故摻活性硅質(zhì)粉煤灰、礦渣粉是降低收縮的有效途
徑，其摻量比例可在I5～30％之間。
3．6 測試表明，混凝土干縮隨齡期增加而增加，其收
縮值高峰值在60～150天期間，大部分于縮發(fā)生在早
齡期，而早齡期混凝土強度低，因而混凝土易在早齡
期發(fā)生干縮裂縫，因此，加強混凝土早期溫濕養(yǎng)護，使
其早期減少干縮或推遲產(chǎn)生收縮的時間，同樣也有利
于減少于縮裂縫。
參考文獻：(略)
一 i {；= ? i? {；? ；；? ； i{? ? ；i? ? ii；?
(鉆孔灌注樁樁端及樁側(cè)壓力注漿新工藝及承載
／ 9"J的評價成套技術(shù))通過部級鑒定 【
由北京市建筑工程研究院等6十單位共同完成的
(鉆孔灌注樁樁端及樁側(cè)壓力泣泉新工藝及承栽力的
評價成套技術(shù))科研項目，目前通過建設(shè)部鑒定，訪項
目 責(zé)人為沈保漢教授級高工和陳少平高工。鑒定認(rèn)
為該項目針對國內(nèi)外樁端與樁側(cè)注漿裝置存在的問
題，研制開發(fā)出7種樁端壓力注漿裝置和1種樁側(cè)壓
力注漿裝置，并獲國家專利一項，經(jīng)歷百余項工程實踐
應(yīng)用，證明上述后注漿裝置具有技術(shù)先進，構(gòu)造新穎，
成本低廉，適用性廣，使用方便，可靠性高的特點。
該項目首先將超細(xì)水泥漿液成功地用于樁端及樁
側(cè)壓力注漿工藝中，合理地采用梨形擴大頭作為樁端
壓力注漿量設(shè)計計算的數(shù)學(xué)模型。完整地提出泥漿護
壁鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)和干作業(yè)鉆孔灌注樁柱端壓
力注漿技術(shù)要求，可供后注漿樁的設(shè)計和施工參考，項
目總體上已迭到國際先進水平。為了更有成效地推廣
這一具有中國特色的后注漿技術(shù)，課題組成員單位表
示，愿意和國內(nèi)外同行合作交流。
聯(lián)系地址：北京復(fù)興路34號(100039)沈保漢 電
話：(OLO)68224422—2328 (益潤)
一l2I一

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