水泥基灌漿料開裂原因分析及預防措施
水泥基灌漿材料是由水泥、骨料、外加劑和礦物摻合料等原材料在專業化工廠按照比例計量混合而成,在使用地點按規定比例加水或配套組分拌和,用于錨栓錨固、二次灌漿、結構加固、預應力孔道灌漿的材料。
水泥基灌漿材料現行標準為GB/T 50448-2015《水泥基灌漿材料應用技術規范》(以下簡稱規范),規范要求灌漿料的一天強度≥20MPa,強度等級≥C60,與常見的商品混凝土相比,無論是水化放熱、早期強度發揮和后期強度增長規律都有一定特殊性,因此,施工和養護必須謹慎對待。盡管如此,施工較常出現灌漿料開裂現象,規范條文說明第7.4.6條:“二次灌漿工程中,較常出現的情況是設備邊緣外的水泥基灌漿材料產生裂紋,有的裂紋上下貫通,有的向設備邊緣發展,一般到設備停止。沒有發現裂紋影響使用的工程實例,但裂紋影響美觀”。因而,規范從施工準備、材料拌合、二次灌漿、特殊氣象條件施工到養護等全過程,制定了詳細規范性條款,目的就是確保灌漿質量,盡可能地控制裂紋產生。然而,隨著國民經濟的蓬勃發展,某些行業比如風電行業普遍要求灌漿料一天抗壓強度30-50MPa,要求強度等級為C80-C120,這類的灌漿材料無一例外地需要選用快硬水泥作為膠凝材料,由于水化熱放熱應力、水泥水化硬化收縮應力、失水干縮等不利因素集中凸顯,給灌漿料裂紋的控制提出了新的更高要求。
一、水泥基灌漿材料開裂原因分析:
1、對于尺寸(長、寬、高)大于200mm,水化放熱的溫度應力常常是產生裂紋內因;
2、加水量不足,影響流動度,后面的灌漿料不足以推動前面的流動,產生坍落裂紋;
3、加水量過大,灌漿料產生泌水,骨料沉降,漿體不均勻收縮而產生裂紋;
4、基層沒有充分潤濕,基層吸走灌漿材料水分,干縮應力集中而產生裂紋;
5、施工設備選用不當,灌漿作業時間太長,灌漿料局部“結皮”失水誘導產生裂紋;
6、拌和地點距離使用地點偏遠,運輸工具不當,灌漿料沉降或失水干縮產生裂紋;
7、灌漿時基層水分沒有清理干凈,變相加大灌漿料拌合水,造成局部不均勻收縮裂紋;
8、大風天氣、炎熱天氣養護不及時,干縮失水產生裂紋;
9、養護不規范或不到位,沒有始終保持好灌漿料表面濕潤,比如:雖有土工布覆蓋,但土工布太薄缺水、更要命的是土工布與灌漿料沒有貼緊,形同虛設,是產生裂紋最重要的原因;
10、設計不合理給裂紋的產生種下禍根。規范條文說明7.4.4:“硬化后,由于溫度收縮、干縮等,材料存在一定的體積變形,因此對于軌道等距離較長的施工,應每隔一定距離留伸縮縫,根據具體情況分段,每段長不宜超過10米”。而風電環形基礎周長都在12米以上,工程設計均沒有給出伸縮縫的方案,實際工程施工存在盲點。
二、預防灌漿料開裂的措施:
1、施工前準備:
⑴ 施工現場質量管理應有相應的施工技術標準、健全的質量管理體系、施工質量控制和質量監測制度。灌漿前應有施工組織設計或施工技術方案,并經批準。
⑵ 灌漿前應準備攪拌機具(宜選用立石式強制式攪拌機,電錘改裝的攪拌器轉速500-750轉/分鐘,合適的攪拌頭)、模板及養護物品。
⑶ 基層鑿毛、剔除浮漿及附著雜物,不得有松動的碎石、浮漿、浮灰、油污、蠟質等。提前24小時開始潤濕,澆筑前1小時清除明水。
⑷ 模板支護除應符合現行標準GB50204-2002《混凝土結構工程施工質量驗收規范》中的有關規定外,尚應符合下列規定:二次灌漿時,模板與設備底座四周的水平距離宜控制在100mm左右,模板頂部標高不應低于設備底座上表面50mm。
2、灌漿料拌合
⑴ 水泥基灌漿材料的拌合,應按照產品要求的用水量加水。拌和用水選用潔凈水,滿足JGJ 63-1989 《混凝土拌合用水》標準,炎熱或大風天氣加水量往上限靠攏,注意每臺設備灌漿加水量必須一致。
⑵ 水泥基灌漿材料宜采用機械拌合。拌合時宜先加入全部用水量的2/3拌合3分鐘,然后加入剩余的1/3水量拌合直至均勻。拌合好的灌漿料靜置2分鐘以利排除氣泡,然后再拌合30秒后進行灌漿作業。
⑶ 拌合地點宜靠近灌漿施工地點。
3、二次灌漿
⑴ 灌漿前,應將與灌漿材料接觸的設備地板和混凝土基礎表面清理干凈,不得有松動的碎石、浮漿、浮灰、油污、蠟質等。灌漿前24小時,基礎混凝土表面應充分潤濕,灌漿前1小時,清理積水。
⑵ 二次灌漿時,不得從環形相對兩側同時灌漿。灌漿開始后,必須連續進行,并盡可能縮短灌漿時間。對于風電環形基礎,視實際工程情況可分2-3段同時灌漿作業。
⑶ 在灌漿過程中嚴禁振搗,必要時可采用灌漿助推器沿漿體流動方向的底部推動灌漿材料,嚴禁從灌漿層的中、上部推動。
⑷ 設備基礎灌漿完成后,宜在灌漿后3~6小時沿底板邊緣向外切45°斜角。不具備切角條件的需在灌漿后3~6小時開始覆蓋或者灑水養護。
4、養護
⑴ 灌漿時,日平均氣溫不應低于5℃,灌漿完畢后3-6小時裸露部分應及時噴灑養護劑或覆蓋塑料薄膜,加蓋濕草袋保持濕潤。養護措施必須切實到位,嚴禁流于形式。
⑵ 采用薄膜覆蓋時,水泥基灌漿材料的裸露表面應覆蓋嚴密,保持塑料薄膜內有凝結水。灌漿料表面不便灑澆水時,可噴灑養護劑。
⑶ 應保持灌漿裸露部分保持濕潤狀態,養護時間不得少于10天。
⑷ 高溫天氣和冬期施工必須執行相關規范或者詳詢產品廠家。
總之,準確一致控制好拌合水量,連續快速澆筑,養護及時到位等是預防水泥基灌漿料開裂的關鍵點。