预防化工设备混凝土基础裂缝产生的施工措施

杨运彪

(北京华夏石化工程监理有限公司，北京，100123)

预防化工设备混凝土基础裂缝产生的施工措施

杨运彪

(北京华夏石化工程监理有限公司，北京，100123)

钢筋混凝土作为化工设备基础使用在化工厂的建设中已非常普遍，在化工厂建设中常见的设备混凝土基础型式有：塔器类圆柱型基础、机泵类长方型基础、储罐类环型基础、反应器类板墙型基础和压缩机类块体式基础等，普遍的基础最小截面尺寸在1m以上，属于大体积混凝土的范畴[1]，但设备基础的个体体积和尺寸相对于水电、冶金行业的大体积混凝土要小得多，大多的体积在一、二十立方左右，所以从事过多套化工装置建设经验的技术人员和施工队往往缺少应有的重视，施工中不分地域地制定和实施针对性措施，在按已往的经验施工时稍有不慎就会造成设备混凝土基础表面有裂缝出现。

设备混凝土基础 大体积混凝土 缺少重视 表面裂缝

在戈壁滩的新疆塔化项目和毛乌素沙漠边缘的中煤陕西煤化工项目上，设备混凝土基础施工前期均出现过表面裂缝，在后续施工中实施了针对性的预防措施后，取得了比较好的效果。本文对施工中可能引起混凝土产生裂缝的施工行为加以分析和总结，摘引标准规范和专著实例对预防混凝土产生裂缝的技术要求和施工预防措施作以阐述。

1 可能引起设备混凝土基础裂缝产生的施工行为

钢筋混凝土产生裂缝的原因有很多种，其中变形变化(温度、收缩、不均匀沉陷)引起的约占80%以上[1,2]，变形裂缝是指因不均匀沉降、温度变化、温度变异、膨胀、收缩、徐变等变形因素引起的裂缝[1-3]，在施工阶段易使混凝土基础产生变形裂缝的原因有：塑性沉降、塑性收缩、水化收缩及自生干缩、温差胀缩、干燥收缩、原材料及性能选用不当、浇筑工艺不当、振捣工艺不当、养护不足等[2,3]；反映在混凝土施工过程中可能引起上述裂缝产生的施工行为表现，有以下几种：

1.1 浇筑时间

夜间施工受各种因素的影响产值量相比白天要少的多，施工队为多出产值少费工，通常也都是安排在白天浇筑混凝土，这样不影响安排工人次日干活，还可以利用一夜的时间等混凝土上强度，好在基础表面上放线和二次灌浆面凿毛。

在新疆和陕北地区夏季白天阳光暴晒、气候干燥，而到了晚上气温骤降，昼夜的温差很大。在白天阳光暴晒下浇筑混凝土时，混凝土浇筑面的水分蒸发很快，当混凝土内部水分向表面迁移供应不上蒸发量时，混凝土表面失水干缩受下面混凝土的约束，表面会出现不规则的塑性收缩裂缝；阳光直晒下还会造成混凝土浇筑面温度升高，对混凝土散热不利，等到了夜间气温下降混凝土尚处于塑性状态时，混凝土内部因水化热反应温度升高体积膨胀、表面温度较低而容易出现塑性收缩裂缝。

1.2 坍落度过大

施工队和混凝土集中搅拌站往往为图浇筑便利，使用的混凝土坍落度都比较大。坍落度大的混凝土(大流动性混凝土)的塑性收缩量可达2%[3]；坍落度越大相对的水泥浆使用量就大，而混凝土的收缩量恰恰与水泥浆量成正比,当水灰比不变,水泥浆量由20%增加到25%时混凝土的收缩量增大20%,水泥浆量增加到30%时混凝土的收缩量增加45%[1-4]；同时较多的水泥浆体会在混凝土浇筑体的上层形成较厚的浮浆层，如果不处理不仅仅会造成混凝土表面产生收缩干裂，严重的还会出现混凝土表面掉皮和起砂。

1.3 不分层浇筑

化工项目上的泵类设备基础量很多，通常都是集中进行混凝土浇筑，操作工人时常为图便利不愿意一次次挪动泵送管分开、分层地浇筑，往往是一次性灌满一个基础后再浇筑下一个。

混凝土不分层浇筑就无法利用混凝土层面散热，对降低混凝土浇筑体的温升不利；同时因浇筑过快而降低混凝土流动性不利于振捣均匀和密实，粗骨料在硬化前不能沉实或沉实不足或不均就会产生沉缩裂缝。

1.4 不二次振捣

在集中浇筑多个基础时，操作工人疲于来回拖动振动棒，有时不按技术要求对混凝土再进行二次振捣。

混凝土在浇筑振捣后会有一定的沉实，在粗骨料和水平钢筋下部生成孔隙，如果不在混凝土凝固前进行二次振捣，混凝土中的泌水和孔隙无法顺利去除，在水分蒸发时沿着基础上层钢筋的位置会出现激烈收缩和不均沉缩，同时粗骨料在沉落时受到钢筋的阻碍而沿着水平钢筋和箍筋的方向出现裂缝。

1.5 突遇大风和降雨时遮盖不及时

在冬季施工时施工队大多会采购些棚布之类的材料遮盖和搭保温棚使用，而在其它季节往往忽略了棚布的准备，如在混凝土浇筑中突遇到刮大风和急降雨时，会因为材料准备不足而不能及时遮盖。

大风会造成混凝土表面的快速失水和温度骤降，从而出现混凝土干裂；急降雨会在混凝土的浇筑面中落入大量雨水影响到配合比、增加水化热，严重的会因雨水的冲刷造成混凝土离淅、已收光的混凝土表面会出现掉皮和起砂。

1.6 抹压不足

设备混凝土基础的二次灌浆面需进行凿毛处理，有时工人常常以此为借口，认为基础表面迟早要剔凿就没有必要进行压实抹光了或者是抹压不足。

混凝土浇筑后如不进行抹压处理，在表面的水分蒸发后内部的水分会沿着毛细通道逐渐向外散发，这样不仅会影响混凝土正常的水化反应，在混凝土表面也会因干缩而出现非结构性的细小裂缝。

1.7 保湿措施不到位

施工队在混凝土保湿养护中常常采用覆盖薄膜、浇水的简单做法，没有根据实际地域气候状况制定和实施针对性的措施。

在新疆和陕北地区，夏季气候干燥、蒸发量很大，按常规保湿用水管冲洒的水很快就会蒸发掉，即使覆盖着塑料薄膜在基础的立面但因水分变成水蒸汽后无法起到保湿作用；如果混凝土的保湿养护水分达不到混凝土水化热的需求，在水泥持续水化过程中不断消耗混凝土内部水分导致毛细孔中自由水减少、湿度降低，混凝土内部产生自干燥，引起混凝土内自干燥收缩。

1.8 胶木模板拆除过早

模板属于周转性材料，在混凝土施工的高峰期投入也非常大。当施工队采购或租赁的模板数量不足又赶进度时，常常会出现在混凝土浇筑后不到三天就把模板松动、拆除的现象，此时混凝土因水化热温度正高，模板的拆除会造成混凝土表面急剧降温，很容易引起混凝土表面出现收缩裂缝，对混凝土的早期控制塑性裂缝非常不利。

1.9 保温材料拆除过早

混凝土采取保温措施在冬施时非常常见，但在昼夜温差大或大体积混凝土水化热可能引起内外温差过大时也是需要采取保温措施的。如果施工队不明原由或质量意识不足时，在非冬施条件下浇筑混凝土时往往不采取保温措施，或者在赶进度时过早地把保温材料拆除了。

2 预防设备混凝土基础产生裂缝的施工措施

防止设备混凝土基础产生裂缝应以“预防为主”，在施工前需对气象信息进行收集，掌握近期的气象状况，尽量避开在恶劣气候条件下浇筑混凝土，未雨绸缪地准备好应对出现极端天气的防护设施；同时坚持做到普通混凝土好好打，在施工中严格执行、落实各项技术要求和规范施工行为。总结在施工阶段需做到以下的技术要求和施工措施：

2.1 混凝土性能

2.1.1 拌合

炎热天气宜避开高温时段，集中搅拌站应采用遮盖、洒水、拌冰屑等降温措施，控制混凝土的入模温度在30℃以下[1-5];配制大体积混凝土的用水量不宜超过175kg/m3，混凝土浇筑前的坍落度不宜大于160mm[2-5]。

2.1.2 运输

应采用混凝土搅拌运输车，运输车应根据季节相应地采取防风、防晒、防雨和防寒设施。装料前应将罐内的积水排尽。当运输过程中出现离析或使用外加剂进行调整时，搅拌运输车应进行快速搅拌，搅拌时间应不小于120s；运输过程中严禁向拌合物中二次加水[1-2]。

2.2 混凝土浇筑

2.2.1 时间

提前要看天气情况，尽量避免在大风天、降雨天和可能出现气温骤降的天气状况下浇筑混凝土。在西部地区施工时，应避开阳光暴晒和高温时段浇筑混凝土。

2.2.2 入模

混凝土自高处倾落的自由高度不宜超过2m，否则应采用串筒、溜管等铺助混凝土下落[3-5]；泵类、塔器类设备基础宜全面分层浇筑、大型压缩机类设备基础宜推移式连续浇筑，全面分层浇筑层的厚度一般不大于振捣棒作用部分长度的1.25倍，常用的插入式振捣棒有效作用长度约为450mm，推移式连续浇筑时宜为300～500mm[4,5]。

2.2.3 二次振捣

在混凝土浇筑后约2小时进行二次振捣、二次及多次压光[2]，增加混凝土的密实度，以提高抗裂性和阻断表面毛细孔。振捣时间长短应根据混凝土的流动性大小而定[1-3]。每一振点的振捣延续时间，应使混凝土表面呈现浮浆和不再沉落；插入式振捣器移动间距不应大于振动器作用半径的1.5倍，振动器与模板的距离不宜大于其作用半径的0.5倍，并避免碰撞钢筋、模板及预埋设施；插入式振动器插入下层混凝土内的深度不应小于50mm[5]。

2.2.4 表面浮浆

及时清除混凝土表面的泌水，如浇筑体的表面有浮浆时，可掺加干拌料或去砂浆的骨料再次振捣密实。

2.2.5 防护

根据施工季节按可能出现的极端天气条件备齐防护物资，以防止突然出现不利天气时能够迅速采取保护措施。如无法错开在刮风天气浇筑混凝土时，可以在混凝土基础模板支设时在迎风面将模板适当支高或架设挡风板，混凝土表面抹压完成后及时覆盖塑料薄膜和保温材料。如混凝土浇筑过程中突遇大雨天气时，应尽快中止浇筑并对混凝土立即进行覆盖，防止雨水冲刷和浸泡新浇筑的混凝土。

2.2.6 二次抹压

在混凝土初凝前或混凝土预沉后在表面进行二次抹压，可有效堵塞毛细孔，避免混凝土表面水分过快蒸发和内部水分沿毛细孔散失而出现干缩裂缝，并控制混凝土表面非结构性细小裂缝的出现和开展，必要时，可在混凝土终凝前1～2小时进行多次抺压处理[1-4]。

2.3 混凝土养生

2.3.1 覆盖

混凝土终凝后应及时覆盖进行保湿、保温养护；对标高位于±0.000以下的部位，具备条件的应在拆模后及时回填土，利用覆土养护；±0.000以上部位也不宜长期暴露在风吹日晒的环境中，有预留孔洞的泵类、罐类、压缩机类设备基础，在冬季必须将预留孔内的积水清除并加以覆盖，防止出现冻害裂缝。

2.3.2 保温

保温覆盖层的拆除应分层逐步进行，当混凝土的表面温度与环境最大温差小于20℃时，方可全部拆除[1-5]。特别要注意的是对非冬施条件下的混凝土保温养护，在混凝土浇筑后的3～7天混凝土的内部水化热温度逐步达到高峰，这个时间段如果环境温度低或可能出现气温突降时是要采取保温措施的。同时，在养护过程中需持续保持良好的温度和防风条件，并有应对可能发生的降雨、大风等天气变化时的应对措施。

2.3.3 保湿

尽量延长拆模时间、有条件时不应少于7天[2,3]，不采用松模浇水的养护方法；大体积混凝土的保湿养护持续时间不得少于14d，期间保持塑料薄膜或养护剂的完整，保持混凝土表面湿润[1-6]。

在气候干燥、蒸发量大的西部地区，混凝土的保湿养护比较困难，需采取喷雾和自动给水养护措施。按常见措施是在混凝土初凝后再覆上薄膜养护，这在西部地区混凝土表面可能已经出现失水干裂了，所以，混凝土的保湿养护应在混凝土浇筑后抹压过程中就开始使用喷雾保湿，比如使用端口砸平成鸭嘴状的水煤气管再接上软胶水管，喷出的水雾就比较理想。混凝土基础在拆模后立面很难采用薄膜保湿养护的，这时可以借鉴到喷淋和滴灌技术，比如在小个单体基础的上面放置水桶，开设小孔自流养护，基础面大或长的可以使用喷淋管或管上开设小孔给基础设置持续滴水养护。

2.3.4 拆模

大体积混凝土采用木胶板时宜适当延迟拆模时间，利用木胶板的隔热和不吸水性能增加对大体积混凝土的保温、保湿养护时间。提前查看天气预报，防止在可能出现寒流袭击、突然降温和剧烈干燥的气候条件下拆除模板。

3 结论

现在的结构加固处理技术已相当成熟，对于混凝土结构出现的裂缝处理手段也非常的多，但无论采取何种处理方法，均需要人力、物力和时间的投入，对于工程管理和投资控制来说都是莫大的浪费；施工管理中应秉持“质量第一、预防为主”的原则，分季节、分地域地制定针对性的预防措施，加强质量意识培训和施工管理是控制混凝土表面产生裂缝的必要手段。

[1] GB50496-2009大体积混凝土施工规范[S].北京:中国计划出版社,2009.

[2] 王铁梦.工程结构裂缝控制[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

[3] 韩素芳,耿维恕,夏靖华,等.钢筋混凝土结构裂缝控制指南[M].北京:化学工业出版社,2005.

[4] 王铁梦.工程结构裂缝控制的综合方法[J].施工技术,1002-8498(2000)05-0005-05.

[5] SHT 3608-2011石油化工设备混凝土基础工程施工技术规程[S].北京:中国计划出版社,2009.

Construction Measures for Prevention of Cracksin Concrete Foundation of Chemical Equipment

YangYunbiao

(BeijingHuaxiaSupervisionCo.,Ltd,Beijing100123，China)

It has been very common that reinforced concrete is employed as foundation for the use of chemical equipment in constructions of chemical plants. The most common concrete foundations usually fall into several main types like tower-type cylindrical foundation, pump-type rectangular foundation, tank-type annular foundation, reactor-type board wall foundation and compressor-type block foundation. Generally speaking, in spite of a minimum sectional dimension of 1m (which belongs to the mass concrete category[1-1]), the individual volumes and sizes, which are usually 10 or 20 cubes, are much smaller than mass concrete of the hydroelectric industry and metallurgical industry. As a result, technicians and construction teams cannot attach necessary importance and always fail to formulate and implement pertinent measures, which easily results in cracks in concrete foundations of chemical equipment.

concrete foundation of equipment; mass concrete; indifference; external crack