煤氣化框架3.3m混凝土厚板的裂縫控制

宋超　王凱

摘要：隨著化工建設(shè)工程中設(shè)備的重量、體積增大以及組合設(shè)備的增多，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也在逐步向大體型方面發(fā)展。大體積混凝土的澆筑及后期養(yǎng)護(hù)不當(dāng)極易出現(xiàn)裂縫，假如施工中不加以控制并采取措施，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。因而在澆筑時(shí)應(yīng)考慮采取一些措施來(lái)避免和減少裂縫的產(chǎn)生，如降低水泥水化熱溫度，減少約束、循環(huán)水溫度控制、添加外加劑提高混凝土極限拉伸強(qiáng)度等，以達(dá)到控制效果。

關(guān)鍵詞：混凝土裂縫；溫度干縮；外加劑

中圖分類號(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）16-0095-02

工程概況：鶴壁煤電60萬(wàn)噸甲醇項(xiàng)目煤氣化裝置是目前河南省最大的煤氣化裝置。氣化框架主體結(jié)構(gòu)下層為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，高39.93m，以上為重型鋼結(jié)構(gòu)，總高115m。該裝置主要設(shè)備為重625噸殼牌工藝氣化爐，坐落在氣化框架鋼筋混凝土頂層6～7/A～B軸，混凝土板厚3.3m，四周結(jié)構(gòu)梁最大斷面尺寸達(dá)2200×3350mm，混凝土方量大約為750m3，屬于大體積鋼筋混凝土，施工難度較大。

該工程使用C45混凝土強(qiáng)度，由于標(biāo)號(hào)較高、水泥用量相對(duì)較大，在硬化過(guò)程中，水化放熱量大，增加了混凝土的最高溫度，從而使混凝土的溫度收縮應(yīng)力

加大。

在大型混凝土構(gòu)件澆筑中，水化熱產(chǎn)生溫度變化尤其要引起注意。混凝土澆筑后，在硬化過(guò)程中，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱，由于混凝土的體積較大，大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內(nèi)外較大溫差，造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力（實(shí)踐證明當(dāng)混凝土本身溫差達(dá)到25℃～26℃時(shí)，混凝土內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大致在10MPa左右的拉應(yīng)力）。當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，混凝土表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。為避免有害裂縫的出現(xiàn)，我們從以下五個(gè)方面進(jìn)行了改善：

1 降低水泥水化熱

混凝土的熱量主要來(lái)自水泥水化熱，但因煤氣化框架混凝土標(biāo)號(hào)為C45，施工中需要采用P.O52.5普通硅酸鹽水泥，該水泥水化熱較高，但無(wú)更高標(biāo)號(hào)的普通水泥來(lái)代替以減少水泥用量，因此采用在混凝土中加入水泥用量12.2%的高強(qiáng)灌漿料專用摻合料替代水泥，其主要作用如下：

（1）減少水泥用量，降低水化熱。

（2）有良好的減水作用，每立方混凝土中摻入12%便可以減少40kg用水量。降低水灰比，減少水化熱。

（3）高自流性，在無(wú)法振搗的情況下也能填充空隙，可以解決厚板部分鋼筋密，以及不便下料和振搗的問(wèn)題，保證混凝土質(zhì)量。

（4）具有提高混凝土強(qiáng)度及微膨作用，可以抵消部分或全部混凝土的干縮和冷縮在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的約束應(yīng)力，防止或減少溫度與收縮裂縫的產(chǎn)生。

充分利用混凝土的后期強(qiáng)度，減少每立方米混凝土中的水泥用量，從而使水泥水化熱減少，降低混凝土

溫升。

使用粗骨料，施工中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件盡量選用粒徑較大，級(jí)配良好的粗骨料；并摻入粉煤灰，改善了混凝土的和易性，降低水灰比，以達(dá)到減少水泥用量、降低水化熱的目的。

在施工中我們嚴(yán)格控制混凝土的塌落度，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)專人進(jìn)行塌落度的測(cè)量工作，杜絕使用塌落度過(guò)大的混

凝土。

2 降低混凝土入模溫度

厚板混凝土澆筑時(shí)正值夏末秋初，氣溫較高，對(duì)混凝土的溫度控制很不利。為降低混凝土入模溫度，我們采用溫度較低的地下水?dāng)嚢瑁瑫r(shí)對(duì)于骨料進(jìn)行遮陽(yáng)、灑水降溫等措施，以降低混凝土拌和物的入模溫度。

3 加強(qiáng)施工后期養(yǎng)護(hù)階段中的溫度控制

在混凝土澆筑后，做好混凝土的保溫保濕養(yǎng)護(hù)，緩緩降溫，充分發(fā)揮徐變特性，減低溫度應(yīng)力，注意避免曝曬，注意保濕，以免發(fā)生急劇的溫度梯度。

采取長(zhǎng)時(shí)間的養(yǎng)護(hù)，規(guī)定了合理的拆模時(shí)間，延緩降溫時(shí)間和速度，充分發(fā)揮混凝土的“應(yīng)力松弛

效應(yīng)”。

加強(qiáng)測(cè)溫和溫度監(jiān)測(cè)與管理，實(shí)行信息化控制。在氣化爐區(qū)域（面積160m2）布置10個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。自混凝土澆筑完畢12h開始，測(cè)溫時(shí)間為：1～3天每2h測(cè)量一次，4～7每4h測(cè)量一次，7～14天每8h測(cè)量一次。測(cè)溫采用液晶數(shù)字顯示電子測(cè)溫儀，為保證測(cè)溫及讀數(shù)準(zhǔn)確兩班配備專職測(cè)溫人員。測(cè)溫人員認(rèn)真負(fù)責(zé)，按時(shí)按孔進(jìn)行測(cè)溫。測(cè)溫記錄填寫清楚、整潔，換班時(shí)進(jìn)行交底。如發(fā)現(xiàn)溫度超過(guò)20℃及時(shí)向技術(shù)部門負(fù)責(zé)人報(bào)告，并采取降溫措施處理。

4 提高混凝土的抗拉強(qiáng)度

當(dāng)在水泥基材料中摻入纖維后，由于此時(shí)表層材料中存在纖維材料，使其失水面積有所減少，水分遷移較為困難，從而使毛細(xì)管失水收縮形成的毛細(xì)管張力有所減少。同時(shí)，依靠纖維材料與水泥基之間的界面吸附粘結(jié)力、機(jī)械嚙合力等，增加了材料抵抗開裂的塑性抗拉強(qiáng)度，從而使材料表層的開裂狀況得以減輕，甚至

消失。

有關(guān)試驗(yàn)表明當(dāng)纖維加入量為混凝土體積的0.1%左右時(shí)，混凝土抗拉強(qiáng)度不會(huì)提高很多，但摻入少量的聚丙烯纖維可以促進(jìn)混凝土抗拉性能后期強(qiáng)度的持續(xù)增長(zhǎng)，這是一種纖維的補(bǔ)強(qiáng)效應(yīng)而非增強(qiáng)效應(yīng)，纖維抑制混凝土裂縫產(chǎn)生是由于纖維的阻裂效應(yīng)。對(duì)于混凝土這類內(nèi)部原來(lái)有缺陷的材料，其開裂強(qiáng)度可因混凝土內(nèi)加入纖維后，混凝土的韌性增大、裂縫尺寸減少或裂縫尖端應(yīng)力集中系數(shù)降低而得到提高。

5 降低混凝土內(nèi)部溫度

改善施工工藝，在鋼筋綁扎過(guò)程中在基礎(chǔ)內(nèi)部設(shè)置二層冷卻水管，并在冷卻水管出入口處設(shè)置閥門，選用QY15-36-3A型潛水泵，額定流量15m?/h水泵揚(yáng)程為36m的水泵，以控制冷卻水流動(dòng)循環(huán)量及流速，用來(lái)調(diào)整控制降溫、升溫速度，強(qiáng)制降低混凝土內(nèi)部溫度，確保混凝土內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi)。

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況砌筑一個(gè)容積為4×6×2m的水池，做循環(huán)冷卻水水源。如果池內(nèi)水溫達(dá)不到大體積砼的降溫效果，可加少量冰塊，以控制池內(nèi)水溫與砼溫差不超過(guò)12℃。

6 結(jié)語(yǔ)

大體積混凝土施工的關(guān)鍵是防止混凝土開裂，而大體積混凝土裂縫控制則是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的問(wèn)題，有關(guān)工程管理各個(gè)方面都必須給予高度重視，既要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的條件進(jìn)行必要的理論估算，選擇切實(shí)可行的控制方案，更需要嚴(yán)格地組織實(shí)施可以運(yùn)用裂縫溫度控制理論，找到影響裂縫的主要原因，采取有效措施。本工程厚板C45大體積混凝土已施工完畢，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，未發(fā)現(xiàn)溫度變形裂縫，混凝土外觀質(zhì)量?jī)?yōu)良。

實(shí)踐證明，在優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)，改善施工工藝，提高施工質(zhì)量，做好溫度監(jiān)測(cè)工作及加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等方面采取有效技術(shù)措施，堅(jiān)持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕そM織管理，完全可以控制大體積混凝土溫度裂縫和施工裂縫的發(fā)生，達(dá)到良好的效果。另外，通過(guò)對(duì)測(cè)溫記錄的分析，發(fā)現(xiàn)大體積混凝土施工，養(yǎng)護(hù)和澆筑同樣至關(guān)重要。即保濕是前提、控制降溫速度是關(guān)鍵、監(jiān)測(cè)是根據(jù)。在本工程建設(shè)施工過(guò)程中，我們注重了這方面的研究，在大體積混凝土施工技術(shù)，特別是控制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫方面有所提高與創(chuàng)新。為以后我公司承擔(dān)更大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工在施工技術(shù)上積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，做好了的準(zhǔn)備。

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