3200m3高炉基础大体积混凝土温度裂缝控制

李爱国

(山钢集团莱钢规划发展部，山东莱芜 271104)

众所周知，在大体积混凝土浇筑过程中，由于水泥水化热引起的浇筑体内部的温度—收缩应力剧烈变化，导致混凝土浇筑体发生裂缝，严重影响结构质量和寿命。钢铁企业的高炉、热风炉、均热炉和转炉等大型设备基础，混凝土浇筑量都较大，因此，如何控制温度，有效防止混凝土出现有害裂缝，保证工程质量，一直是钢铁企业大型设备基础大体积混凝土工程中一个重要课题。本文将以某钢铁企业3200 m3高炉基础工程为例，做初步探讨。

1 工程概况

某钢铁企业3200 m3高炉基础工程，长46 m，宽31 m，最大高度9.85 m，强度等级C30，耐热基墩0.8 m以上为450℃耐热混凝土。高炉基础工程混凝土量约为14 290 m3，其中填充约为7 000 m3，基础本体混凝土量约为6 500 m3，耐热混凝土量约为790 m3。该基础目前是山东省冶金行业最大的大体积混凝土基础，于2008年9月19日开始浇筑，9月23日完成。

2 混凝土各龄期温度应力、内外温差及抗裂验算

混凝土浇筑前，工程技术人员首先对施工阶段的混凝土浇筑体温度、温度应力及收缩应力等进行了计算。经验算，混凝土各龄期里表温差均小于25℃(见表1)，且抗裂安全系数均不小于1.15，表明混凝土抗裂是安全的，不会出现裂缝。

3 混凝土现场测温

表1 高炉基础各龄期混凝土内外温度对比表

3.1 测温点布置

混凝土浇筑前，在结构内部埋设两套测温点系统，然后采用自动及便携式电子测温仪进行测温，共设计8个便携式手工测温点和8个自动测温点，两套测温方案按中心点斜角对称设置(测点布置见图1)。每点埋设按每1 500 mm高设置一传感线(测温探头)。上点底距离表面200 mm，中点居中，下点底距离基底20 mm。

现场技术人员对测温全过程进行跟踪分析，一旦混凝土结构内外温差达到20℃，立即采取增加保温层厚度的应急措施，保持混凝土内外温差不超过25℃。

在拟定平面布置测温点处，采用φ25钢筋竖向焊接固定在钢筋网片角钢固定架上，测温导线沿钢筋敷设并固定在钢筋上。测温导线探头在混凝土浇筑之前预先用胶布固定在设计位置，手动测温点部分在上端插头处做上标记以防混淆，用塑料袋将每组竖向插头包裹在一起，防止被混凝土污染;全自动测温点部分直接将上端插头连接在电脑上，混凝土浇筑前先行连线调试合格。

在混凝土浇筑过程中，时刻注意混凝土不得直接冲击测温导线及探头，施工人员时刻注意不得损伤测温导线及探头。

为准确测量底板温度，采用全面十字布点，测点水平间距10 m，竖向布点3个，上、下两点分别距上、下表面20 cm，中点居中，在绑扎传感器时应避免与钢筋直接接触，防止因钢筋导热系数大，直接接触后传导的数据失真，绑完后进行全面校核，保证测点编号清晰，并要及时掌握混凝土内外温差，所有测孔均应编号。

3.2 测温时间

在最底层测温点被混凝土覆盖后，开始测温，时间间隔2 h测温一次，5 d后可每4 h测温一次，每次测温的同时记下环境温度。测温记录直接进入电脑。当混凝土表面温度与大气温度接近，大气温度与混凝土中心温度差不大于20℃时，可解除保温停止测温。在混凝土浇筑过程中，每4 h对混凝土的出罐温度和入模温度进行一次测温。安排专人施测。

3.3 测温曲线

进行混凝土内部不同深度和表面温度的测量，测温工作应由专人负责，测温记录应详细，并绘制成相应温差变化曲线(如图2所示8号点测温曲线图)，以此数据作为对混凝土施工和控制质量的依据，严禁采取通过沿孔的高度变动温度计的方法来测竖孔中不同高度未知的温度。对每一次的测温数据整理后进行热工计算，遇有特殊情况(气温骤降或混凝土内外温差接近25℃时)要及时报告专业监理工程师，采取紧急保温措施，以防止混凝土产生温度应力和裂缝。降温速度原则上每天不大于1.5℃。

4 混凝土养护

本工程采取保温法控制混凝土的内外温差。经计算，保温层厚50 mm，采取分两层覆盖，即每层25 mm，另备用一层保温层。保温层采用毡被。在浇筑完混凝土，将混凝土二次抹面完成后，立即洒温水(水温与表面混凝土基本同温)，前面洒水，后面紧随着在其表面覆盖一层塑料薄膜(30 g/m2～40 g/m2)，搭接长度不小于200 mm，给混凝土创造一个均匀养护湿度。随后用一层毡被进行覆盖，毡被上面再覆盖一层塑料薄膜进行防水覆盖。养护一定要与测温配合进行。当发现混凝土内外温差示不小于20℃时，立即加厚保温层厚度，降低结构表面的热量散失，使内外温差不超过25℃;-3.5 m以下结构侧面保温层在-1.0 m以下混凝土浇筑完成后，开始拆除该部分模板支撑(模板背楞不拆除)，然后进行覆盖保温层，覆盖方式同结构上表面(保温层用绑丝连接在钢模板上)，同时注意保温层的固定，保证混凝土的保温养护条件，以使混凝土始终处于保温和湿润状态。炉底框架柱和炉底安装施工时，不可避免的需拆除部分保温层。在实际操作时，根据测温记录选取内外温差小于25℃环境下施工，并且随施工随恢复保温层。保温层拆除时，要保证混凝土内部温度与环境温度差要小于20℃，并在中午气温较高时才可安排保温层拆除，拆除后立即组织验收回填，尽可能减少混凝土暴露时间。

为防止浇筑圆柱体混凝土时产生的泌水，影响-1.0 m以下混凝土保温效果，采取在-1.0 m圆柱体四周和南北两侧抹出引水沟。

5 应用情况

以上温度控制措施实施以后，温度变化情况符合正常规律。以某一测点温度为例，该点在浇筑混凝土4 h后开始升温，平均每小时升温0.427℃，3d后达到最高温度69.8℃，维持一段时间后，开始降温，平均每天降温0.89℃，龄期40 d时降到36.8℃，接近大气温度，说明降温缓慢，符合防裂要求。

6 结语

某钢铁企业3200 m3高炉大体积混凝土基础在正确的理论计算指导下，采取了合理的施工方案和有效的控温防裂措施，经过近5年的使用和观察，没有发现任何有害裂缝和异常现象。因此，对于大体积混凝土基础，只要合理控制混凝土最高温升值、里表温差、降温速率及混凝土表面与大气的温差，使其在规范允许的范围内，是可以避免温度裂缝的。