大体积混凝土施工裂缝控制措施

董德奎

(山西电建四公司,山西太原 030012)

大体积混凝土施工裂缝控制措施

董德奎

(山西电建四公司,山西太原 030012)

为了保证大体积混凝土施工质量,控制施工裂缝产生,应着重从控制温升、延缓降温速率,减少混凝土收缩、提高混凝土极限拉升,改善约束程度和设计构造等方面采取措施,科学试配、合理选择混凝土浇灌时机,最后在施工过程中才能达到预期的效果。

大体积混凝土;施工;裂缝

0 引言

近年来,随着国民经济的快速发展,电力建设也进入了新的发展时代。由于国家节能、降耗政策的要求,电力建设技术的不断更新,一些小型高耗能机组的火力发电厂逐步淘汰,被大型和超大型机组取代。发电机组设备的大型化带来了大体积的混凝土施工,在工程施工建设中,大体积混凝土的施工质量成为保证整个机组质量的重要前提。大体积混凝土的施工涉及到设计、材料、机械、施工环境等诸多因素,难度很大,为了提高质量工艺,控制施工中产生的裂缝,应着重从控制温升、延缓降温速率,减少混凝土收缩、提高混凝土极限拉升,改善约束程度和设计构造等方面采取措施,但这些措施并不是孤立存在的,而是互相联系、互相制约的,必须结合实际情况,综合考虑、科学试配、合理选择混凝土浇灌时机,最后在施工过程中按照设计、施工规范和施工措施严格控制,才能收到良好的施工效果。

以山西阳城国际发电有限责任公司一期工程为例,山西阳城国际发电有限责任公司一期工程安装6台350 MW燃煤锅炉发电机组,工程总投资116亿元人民币。其中每台锅炉基础底板长55.32 m,宽48.16 m,高2 m,垫层为C10混凝土,厚100 mm。锅炉基础底板混凝土强度等级为C30,混凝土量约5 328 m3,属于大体积混凝土。因此,在施工中除了要满足一般混凝土施工要求外,中间不留施工缝还需要按大体积混凝土的要求规范进行施工。

1 大体积混凝土的特点

大体积混凝土与普通钢筋混凝土相比,具有结构厚、体积大、钢筋密、混凝土数量大、施工技术要求高等特点。它的整体性较强,一般要求连续浇筑,中间不得留设施工缝。施工工艺上应做到分层浇筑,分层振捣密实,但又必须保持上下层混凝土在初凝之前结合好,不致形成施工缝。因此,除了必须满足普通混凝土的强度、刚度、整体性和耐久性等要求外,更重要的是如何控制变形裂缝的发生。由于大体积混凝土工程条件比较复杂,施工情况各异,并受外界气候等影响,混凝土原材料品质差异较大,因此,控制温度变形就不是单纯的结构理论问题,而是涉及到结构计算、构造设计、材料组成和物理化学指标、施工工艺等方面的综合技术问题。

2 大体积混凝土变形裂缝的控制

大体积混凝土变形裂缝施工控制应从产生原因、内外温差控制等几个方面加以控制。

2.1 大体积混凝土裂缝产生的原因

混凝土在凝结硬化过程中,由于水泥水化作用,会出现水化升温现象。这有助于促使混凝土强度的增长。但在大体积混凝土结构中,由于混凝土的导热性能比较差,其外部的水化热量散失较快,而积聚在结构内部的水化热则不易散失,造成各部位之间的温度差。当混凝土内部与表面温差过大时,就会产生温度变形。温度应力与温差成正比,温差越大,温度应力也越大。当这种温度应力超过混凝土内外的约束力时,就会产生裂缝。而混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥用量有关,混凝土愈厚,水泥用量愈大,混凝土结构尺寸愈大,温度应力也愈大,引起裂缝的可能性也愈大。这就是大体积混凝土为什么容易产生裂缝的原因。因此,防止混凝土出现裂缝的关键就在于如何控制混凝土内部与表面的温差。

2.2 热工及温控计算

温度变形、水泥浆在水化过程中发生收缩变形以及外界约束条件的共同作用产生的温度应力和收缩应力,是导致大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素。因此,在施工时必须进行温度和温度应力的计算,并根据计算结果设法降低其内部的最高温度,从而减少内外温差,达到控制裂缝产生的目的[1]。

山西阳城国际发电有限责任公司一期工程的具体计算结果如下。

混凝土最高温度:tmax=60.2℃。内外最高温差:tσ=24.8℃。

2.3 具体施工措施

2.3.1 选择原材料和优化混凝土配合比

为达到混凝土的绝热升温较小,抗拉强度较大,极限拉伸变形较大,线膨胀较小的目的,使用低水化热的矿渣硅酸盐水泥,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 “双掺”工艺,即掺入粉煤灰和缓凝U减水剂,减少了水泥用量,降低水灰比,降低了水化热,延迟了水化热释放的速度,使坍落度控制在140～160 mm的范围内。

2.3.2 控制混凝土的出机温度和入模温度

控制混凝土的出机温度和入模温度对减缓混凝土的升温速度、降低结构物的内外温差是一个很重要的手段。3号锅炉基础底板混凝土的浇筑温度设计为不超过25℃。为了达到预期效果,在砂、石子堆放地用塑料布覆盖避免曝晒;骨料用水冲洗降温;不使用已存水,而是直接从深井中抽取低温水。如果气温过高,就采用在混凝土中加冰进行冷却等方法,从而使混凝土的平均浇筑温度保持在23.7℃,达到符合设计要求。

2.3.3 保证混凝土连续浇灌

大体积混凝土施工必须保证连续性施工,所以在混凝土开始搅拌前,组织相关的技术人员和参加施工的所有人员按照施工方案进行专题交底。成立相应的混凝土浇灌组织机构,责任明确,保证每日24 h施工直至混凝土施工完,原材料水泥、沙子、石子、外加剂等储备齐全,混凝土搅拌机械和运输机械保证完好和足够,小型施工机械震捣器等配备完好,水电能保证供应,必要时要有备用电源。试验人员随时观测天气变化情况,准备好雨具,根据沙子和石子含水量,适当调节混凝土配合比,另外要采取好雨季施工措施。

2.3.4 泌水现象和表面处理

混凝土在浇筑振捣过程中,上涌的泌水和浮浆顺混凝土坡面下流到坑底,通过在侧模底部预留门子板的方法将泌水排出基坑。当混凝土在坡面的坡角接近顶端模板时,则改变混凝土浇筑方向,把泌水集中到基坑底板的一个角上,通过预留的门子板将水排走。剩余一部分人工排除,并及时进行二次振捣,以提高混凝土质量,减少表面裂缝。

此外,当混凝土浇筑至设计标高后,先用刮杆刮平,用木抹子将表面搓平,并及时排走泌水。在初凝前复查标高,若发现收缩量较大,则要及时补浇,并在初凝前用铁抹子压实,用扫帚拉毛,来闭合表面裂缝。

3 混凝土养护

混凝土养护是保证已浇筑好的混凝土在规定时间内达到设计要求强度,以延缓降温时间和速度,进而防止产生裂缝的一项重要措施。混凝土养护至关重要,为此,在混凝土表面覆盖一层塑料薄膜和一层草袋保水保湿,5 cm厚一层矿棉被保温,然后喷水养护。在有插筋、柱边等塑料薄膜覆盖不严的地方,刷养生液,四周钢模板外覆盖一层矿棉被加强保温。实施信息化管理,加强测温和温度监测与管理。采用电子测温法,在混凝土中设8个点,每个点埋3条测温线,测底部、中间、表面3点温度。在混凝土温度上升阶段,每2 h测温1次,下降阶段,每4 h测温1次。同时观测大气温度、保温层与混凝土接触面的温度。并根据测温结果及时调整保温及养护措施,从而有效地控制了大气温度与混凝土表面温差、表面温差与内部温差,使混凝土的温度梯度和温差不会过大,以达到防止裂缝产生的目的[2]。

4 散热降温与拆模

根据测温结果,在大气温度与混凝土表面温度、混凝土内部与表面温差不大于20℃的情况下,间隔揭开矿棉被和草袋进行散热。随着温度的变化,改变揭开矿棉被和草袋的面积,加快混凝土内部降温速度。实践证明,通过此方法,仅用14 d,矿棉被和草袋就可全部揭掉,并开始拆除模板。此时8个测温点中已有6个点的内、表温差小于10℃。

5 结论

采取大体积混凝土施工裂缝控制措施后,不仅节约了施工成本,提高了效率,而且工程的施工质量工艺、工程进度都达到了如期的效果。山西阳城国际发电有限责任公司一期工程4号、5号、6号3台锅炉基础都没有产生施工裂缝,受到业主、监理、设计院等参建单位的一致好评,并被上级主管部门评为当年的精品工程。

[1] 张迪.建筑施工手册[M].北京:中国水利水电出版社,2007:613.

[2] 中国建筑科学研究院.GB50204—2002 混凝土结构工程施工质量验收规范 [S].北京:中国建筑工业出版社,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,山西山阴人,1993年毕业于山西省煤炭学校工程测量专业,国家一级建造师,助理工程师,从事火电施工生产与项目管理工作。