大體積混凝土施工裂縫控制措施

董德奎

(山西電建四公司,山西太原 030012)

大體積混凝土施工裂縫控制措施

董德奎

(山西電建四公司,山西太原 030012)

為了保證大體積混凝土施工質量,控制施工裂縫產生,應著重從控制溫升、延緩降溫速率,減少混凝土收縮、提高混凝土極限拉升,改善約束程度和設計構造等方面采取措施,科學試配、合理選擇混凝土澆灌時機,最后在施工過程中才能達到預期的效果。

大體積混凝土;施工;裂縫

0 引言

近年來,隨著國民經濟的快速發展,電力建設也進入了新的發展時代。由于國家節能、降耗政策的要求,電力建設技術的不斷更新,一些小型高耗能機組的火力發電廠逐步淘汰,被大型和超大型機組取代。發電機組設備的大型化帶來了大體積的混凝土施工,在工程施工建設中,大體積混凝土的施工質量成為保證整個機組質量的重要前提。大體積混凝土的施工涉及到設計、材料、機械、施工環境等諸多因素,難度很大,為了提高質量工藝,控制施工中產生的裂縫,應著重從控制溫升、延緩降溫速率,減少混凝土收縮、提高混凝土極限拉升,改善約束程度和設計構造等方面采取措施,但這些措施并不是孤立存在的,而是互相聯系、互相制約的,必須結合實際情況,綜合考慮、科學試配、合理選擇混凝土澆灌時機,最后在施工過程中按照設計、施工規范和施工措施嚴格控制,才能收到良好的施工效果。

以山西陽城國際發電有限責任公司一期工程為例,山西陽城國際發電有限責任公司一期工程安裝6臺350 MW燃煤鍋爐發電機組,工程總投資116億元人民幣。其中每臺鍋爐基礎底板長55.32 m,寬48.16 m,高2 m,墊層為C10混凝土,厚100 mm。鍋爐基礎底板混凝土強度等級為C30,混凝土量約5 328 m3,屬于大體積混凝土。因此,在施工中除了要滿足一般混凝土施工要求外,中間不留施工縫還需要按大體積混凝土的要求規范進行施工。

1 大體積混凝土的特點

大體積混凝土與普通鋼筋混凝土相比,具有結構厚、體積大、鋼筋密、混凝土數量大、施工技術要求高等特點。它的整體性較強,一般要求連續澆筑,中間不得留設施工縫。施工工藝上應做到分層澆筑,分層振搗密實,但又必須保持上下層混凝土在初凝之前結合好,不致形成施工縫。因此,除了必須滿足普通混凝土的強度、剛度、整體性和耐久性等要求外,更重要的是如何控制變形裂縫的發生。由于大體積混凝土工程條件比較復雜,施工情況各異,并受外界氣候等影響,混凝土原材料品質差異較大,因此,控制溫度變形就不是單純的結構理論問題,而是涉及到結構計算、構造設計、材料組成和物理化學指標、施工工藝等方面的綜合技術問題。

2 大體積混凝土變形裂縫的控制

大體積混凝土變形裂縫施工控制應從產生原因、內外溫差控制等幾個方面加以控制。

2.1 大體積混凝土裂縫產生的原因

混凝土在凝結硬化過程中,由于水泥水化作用,會出現水化升溫現象。這有助于促使混凝土強度的增長。但在大體積混凝土結構中,由于混凝土的導熱性能比較差,其外部的水化熱量散失較快,而積聚在結構內部的水化熱則不易散失,造成各部位之間的溫度差。當混凝土內部與表面溫差過大時,就會產生溫度變形。溫度應力與溫差成正比,溫差越大,溫度應力也越大。當這種溫度應力超過混凝土內外的約束力時,就會產生裂縫。而混凝土內部的溫度與混凝土厚度及水泥用量有關,混凝土愈厚,水泥用量愈大,混凝土結構尺寸愈大,溫度應力也愈大,引起裂縫的可能性也愈大。這就是大體積混凝土為什么容易產生裂縫的原因。因此,防止混凝土出現裂縫的關鍵就在于如何控制混凝土內部與表面的溫差。

2.2 熱工及溫控計算

溫度變形、水泥漿在水化過程中發生收縮變形以及外界約束條件的共同作用產生的溫度應力和收縮應力,是導致大體積混凝土結構出現裂縫的主要因素。因此,在施工時必須進行溫度和溫度應力的計算,并根據計算結果設法降低其內部的最高溫度,從而減少內外溫差,達到控制裂縫產生的目的[1]。

山西陽城國際發電有限責任公司一期工程的具體計算結果如下。

混凝土最高溫度:tmax=60.2℃。內外最高溫差:tσ=24.8℃。

2.3 具體施工措施

2.3.1 選擇原材料和優化混凝土配合比

為達到混凝土的絕熱升溫較小,抗拉強度較大,極限拉伸變形較大,線膨脹較小的目的,使用低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥,石子采用5～31.5 mm,含泥量小于1%,砂子采用中砂,砂率45%,含泥量≤3%。并采用 “雙摻”工藝,即摻入粉煤灰和緩凝U減水劑,減少了水泥用量,降低水灰比,降低了水化熱,延遲了水化熱釋放的速度,使坍落度控制在140～160 mm的范圍內。

2.3.2 控制混凝土的出機溫度和入模溫度

控制混凝土的出機溫度和入模溫度對減緩混凝土的升溫速度、降低結構物的內外溫差是一個很重要的手段。3號鍋爐基礎底板混凝土的澆筑溫度設計為不超過25℃。為了達到預期效果,在砂、石子堆放地用塑料布覆蓋避免曝曬;骨料用水沖洗降溫;不使用已存水,而是直接從深井中抽取低溫水。如果氣溫過高,就采用在混凝土中加冰進行冷卻等方法,從而使混凝土的平均澆筑溫度保持在23.7℃,達到符合設計要求。

2.3.3 保證混凝土連續澆灌

大體積混凝土施工必須保證連續性施工,所以在混凝土開始攪拌前,組織相關的技術人員和參加施工的所有人員按照施工方案進行專題交底。成立相應的混凝土澆灌組織機構,責任明確,保證每日24 h施工直至混凝土施工完,原材料水泥、沙子、石子、外加劑等儲備齊全,混凝土攪拌機械和運輸機械保證完好和足夠,小型施工機械震搗器等配備完好,水電能保證供應,必要時要有備用電源。試驗人員隨時觀測天氣變化情況,準備好雨具,根據沙子和石子含水量,適當調節混凝土配合比,另外要采取好雨季施工措施。

2.3.4 泌水現象和表面處理

混凝土在澆筑振搗過程中,上涌的泌水和浮漿順混凝土坡面下流到坑底,通過在側模底部預留門子板的方法將泌水排出基坑。當混凝土在坡面的坡角接近頂端模板時,則改變混凝土澆筑方向,把泌水集中到基坑底板的一個角上,通過預留的門子板將水排走。剩余一部分人工排除,并及時進行二次振搗,以提高混凝土質量,減少表面裂縫。

此外,當混凝土澆筑至設計標高后,先用刮桿刮平,用木抹子將表面搓平,并及時排走泌水。在初凝前復查標高,若發現收縮量較大,則要及時補澆,并在初凝前用鐵抹子壓實,用掃帚拉毛,來閉合表面裂縫。

3 混凝土養護

混凝土養護是保證已澆筑好的混凝土在規定時間內達到設計要求強度,以延緩降溫時間和速度,進而防止產生裂縫的一項重要措施。混凝土養護至關重要,為此,在混凝土表面覆蓋一層塑料薄膜和一層草袋保水保濕,5 cm厚一層礦棉被保溫,然后噴水養護。在有插筋、柱邊等塑料薄膜覆蓋不嚴的地方,刷養生液,四周鋼模板外覆蓋一層礦棉被加強保溫。實施信息化管理,加強測溫和溫度監測與管理。采用電子測溫法,在混凝土中設8個點,每個點埋3條測溫線,測底部、中間、表面3點溫度。在混凝土溫度上升階段,每2 h測溫1次,下降階段,每4 h測溫1次。同時觀測大氣溫度、保溫層與混凝土接觸面的溫度。并根據測溫結果及時調整保溫及養護措施,從而有效地控制了大氣溫度與混凝土表面溫差、表面溫差與內部溫差,使混凝土的溫度梯度和溫差不會過大,以達到防止裂縫產生的目的[2]。

4 散熱降溫與拆模

根據測溫結果,在大氣溫度與混凝土表面溫度、混凝土內部與表面溫差不大于20℃的情況下,間隔揭開礦棉被和草袋進行散熱。隨著溫度的變化,改變揭開礦棉被和草袋的面積,加快混凝土內部降溫速度。實踐證明,通過此方法,僅用14 d,礦棉被和草袋就可全部揭掉,并開始拆除模板。此時8個測溫點中已有6個點的內、表溫差小于10℃。

5 結論

采取大體積混凝土施工裂縫控制措施后,不僅節約了施工成本,提高了效率,而且工程的施工質量工藝、工程進度都達到了如期的效果。山西陽城國際發電有限責任公司一期工程4號、5號、6號3臺鍋爐基礎都沒有產生施工裂縫,受到業主、監理、設計院等參建單位的一致好評,并被上級主管部門評為當年的精品工程。

[1] 張迪.建筑施工手冊[M].北京:中國水利水電出版社,2007:613.

[2] 中國建筑科學研究院.GB50204—2002 混凝土結構工程施工質量驗收規范 [S].北京:中國建筑工業出版社,2002:32.

Construction Crack Control Measure of Large Bulk of Concrete

DONGDe-kui
(Shanxi No.4 Electric Power Construction Company,Taiyuan,Shanxi 030001,China)

To ensure the construction quality of large bulk concrete and to avoid the crack,some measures should be taken in terms of the control of temperature rising,delay of cooling rate,decrease of concrete contraction,boost of pulling limit on concrete,improvement of restriction degree and the construction design etc.Expected effects will be achieved with scientific confecting and appropriate irrigation time.

large bulk of concrete;construction;crack

TU755.7

A

1671-0320(2010)03-0066-02

2009-12-11,

2010-04-29

董德奎 (1971-),男,山西山陰人,1993年畢業于山西省煤炭學校工程測量專業,國家一級建造師,助理工程師,從事火電施工生產與項目管理工作。