煤气化框架3.3m混凝土厚板的裂缝控制

宋超　王凯

摘要：随着化工建设工程中设备的重量、体积增大以及组合设备的增多，钢筋混凝土结构也在逐步向大体型方面发展。大体积混凝土的浇筑及后期养护不当极易出现裂缝，假如施工中不加以控制并采取措施，会产生严重的后果。因而在浇筑时应考虑采取一些措施来避免和减少裂缝的产生，如降低水泥水化热温度，减少约束、循环水温度控制、添加外加剂提高混凝土极限拉伸强度等，以达到控制效果。

关键词：混凝土裂缝；温度干缩；外加剂

中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）16-0095-02

工程概况：鹤壁煤电60万吨甲醇项目煤气化装置是目前河南省最大的煤气化装置。气化框架主体结构下层为钢筋混凝土结构，高39.93m，以上为重型钢结构，总高115m。该装置主要设备为重625吨壳牌工艺气化炉，坐落在气化框架钢筋混凝土顶层6～7/A～B轴，混凝土板厚3.3m，四周结构梁最大断面尺寸达2200×3350mm，混凝土方量大约为750m3，属于大体积钢筋混凝土，施工难度较大。

该工程使用C45混凝土强度，由于标号较高、水泥用量相对较大，在硬化过程中，水化放热量大，增加了混凝土的最高温度，从而使混凝土的温度收缩应力

加大。

在大型混凝土构件浇筑中，水化热产生温度变化尤其要引起注意。混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热，由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外较大温差，造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力（实践证明当混凝土本身温差达到25℃～26℃时，混凝土内会产生大致在10MPa左右的拉应力）。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。为避免有害裂缝的出现，我们从以下五个方面进行了改善：

1 降低水泥水化热

混凝土的热量主要来自水泥水化热，但因煤气化框架混凝土标号为C45，施工中需要采用P.O52.5普通硅酸盐水泥，该水泥水化热较高，但无更高标号的普通水泥来代替以减少水泥用量，因此采用在混凝土中加入水泥用量12.2%的高强灌浆料专用掺合料替代水泥，其主要作用如下：

（1）减少水泥用量，降低水化热。

（2）有良好的减水作用，每立方混凝土中掺入12%便可以减少40kg用水量。降低水灰比，减少水化热。

（3）高自流性，在无法振捣的情况下也能填充空隙，可以解决厚板部分钢筋密，以及不便下料和振捣的问题，保证混凝土质量。

（4）具有提高混凝土强度及微膨作用，可以抵消部分或全部混凝土的干缩和冷缩在结构中产生的约束应力，防止或减少温度与收缩裂缝的产生。

充分利用混凝土的后期强度，减少每立方米混凝土中的水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土

温升。

使用粗骨料，施工中根据现场条件尽量选用粒径较大，级配良好的粗骨料；并掺入粉煤灰，改善了混凝土的和易性，降低水灰比，以达到减少水泥用量、降低水化热的目的。

在施工中我们严格控制混凝土的塌落度，现场设专人进行塌落度的测量工作，杜绝使用塌落度过大的混

凝土。

2 降低混凝土入模温度

厚板混凝土浇筑时正值夏末秋初，气温较高，对混凝土的温度控制很不利。为降低混凝土入模温度，我们采用温度较低的地下水搅拌，同时对于骨料进行遮阳、洒水降温等措施，以降低混凝土拌和物的入模温度。

3 加强施工后期养护阶段中的温度控制

在混凝土浇筑后，做好混凝土的保温保湿养护，缓缓降温，充分发挥徐变特性，减低温度应力，注意避免曝晒，注意保湿，以免发生急剧的温度梯度。

采取长时间的养护，规定了合理的拆模时间，延缓降温时间和速度，充分发挥混凝土的“应力松弛

效应”。

加强测温和温度监测与管理，实行信息化控制。在气化炉区域（面积160m2）布置10个测温点。自混凝土浇筑完毕12h开始，测温时间为：1～3天每2h测量一次，4～7每4h测量一次，7～14天每8h测量一次。测温采用液晶数字显示电子测温仪，为保证测温及读数准确两班配备专职测温人员。测温人员认真负责，按时按孔进行测温。测温记录填写清楚、整洁，换班时进行交底。如发现温度超过20℃及时向技术部门负责人报告，并采取降温措施处理。

4 提高混凝土的抗拉强度

当在水泥基材料中掺入纤维后，由于此时表层材料中存在纤维材料，使其失水面积有所减少，水分迁移较为困难，从而使毛细管失水收缩形成的毛细管张力有所减少。同时，依靠纤维材料与水泥基之间的界面吸附粘结力、机械啮合力等，增加了材料抵抗开裂的塑性抗拉强度，从而使材料表层的开裂状况得以减轻，甚至

消失。

有关试验表明当纤维加入量为混凝土体积的0.1%左右时，混凝土抗拉强度不会提高很多，但掺入少量的聚丙烯纤维可以促进混凝土抗拉性能后期强度的持续增长，这是一种纤维的补强效应而非增强效应，纤维抑制混凝土裂缝产生是由于纤维的阻裂效应。对于混凝土这类内部原来有缺陷的材料，其开裂强度可因混凝土内加入纤维后，混凝土的韧性增大、裂缝尺寸减少或裂缝尖端应力集中系数降低而得到提高。

5 降低混凝土内部温度

改善施工工艺，在钢筋绑扎过程中在基础内部设置二层冷却水管，并在冷却水管出入口处设置阀门，选用QY15-36-3A型潜水泵，额定流量15m?/h水泵扬程为36m的水泵，以控制冷却水流动循环量及流速，用来调整控制降温、升温速度，强制降低混凝土内部温度，确保混凝土内外温差控制在25℃以内。

根据施工现场实际情况砌筑一个容积为4×6×2m的水池，做循环冷却水水源。如果池内水温达不到大体积砼的降温效果，可加少量冰块，以控制池内水温与砼温差不超过12℃。

6 结语

大体积混凝土施工的关键是防止混凝土开裂，而大体积混凝土裂缝控制则是一个相当复杂的问题，有关工程管理各个方面都必须给予高度重视，既要根据现场的条件进行必要的理论估算，选择切实可行的控制方案，更需要严格地组织实施可以运用裂缝温度控制理论，找到影响裂缝的主要原因，采取有效措施。本工程厚板C45大体积混凝土已施工完毕，经现场验收，未发现温度变形裂缝，混凝土外观质量优良。

实践证明，在优化配合比设计，改善施工工艺，提高施工质量，做好温度监测工作及加强养护等方面采取有效技术措施，坚持严谨的施工组织管理，完全可以控制大体积混凝土温度裂缝和施工裂缝的发生，达到良好的效果。另外，通过对测温记录的分析，发现大体积混凝土施工，养护和浇筑同样至关重要。即保湿是前提、控制降温速度是关键、监测是根据。在本工程建设施工过程中，我们注重了这方面的研究，在大体积混凝土施工技术，特别是控制混凝土结构裂缝方面有所提高与创新。为以后我公司承担更大体积混凝土结构的施工在施工技术上积累了一定的经验，做好了的准备。

参考文献

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