煤氣化框架3.3m混凝土厚板的裂縫控制

宋超　王凱

摘要：隨著化工建設工程中設備的重量、體積增大以及組合設備的增多，鋼筋混凝土結構也在逐步向大體型方面發展。大體積混凝土的澆筑及后期養護不當極易出現裂縫，假如施工中不加以控制并采取措施，會產生嚴重的后果。因而在澆筑時應考慮采取一些措施來避免和減少裂縫的產生，如降低水泥水化熱溫度，減少約束、循環水溫度控制、添加外加劑提高混凝土極限拉伸強度等，以達到控制效果。

關鍵詞：混凝土裂縫；溫度干縮；外加劑

中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）16-0095-02

工程概況：鶴壁煤電60萬噸甲醇項目煤氣化裝置是目前河南省最大的煤氣化裝置。氣化框架主體結構下層為鋼筋混凝土結構，高39.93m，以上為重型鋼結構，總高115m。該裝置主要設備為重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，四周結構梁最大斷面尺寸達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混凝土強度，由于標號較高、水泥用量相對較大，在硬化過程中，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力

加大。

在大型混凝土構件澆筑中，水化熱產生溫度變化尤其要引起注意。混凝土澆筑后，在硬化過程中，水泥水化產生大量的水化熱，由于混凝土的體積較大，大量的水化熱聚積在混凝土內部而不易散發，導致內部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內外較大溫差，造成內部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產生一定的拉應力（實踐證明當混凝土本身溫差達到25℃～26℃時，混凝土內會產生大致在10MPa左右的拉應力）。當拉應力超過混凝土的抗拉強度極限時，混凝土表面就會產生裂縫，這種裂縫多發生在混凝土施工中后期。為避免有害裂縫的出現，我們從以下五個方面進行了改善：

1 降低水泥水化熱

混凝土的熱量主要來自水泥水化熱，但因煤氣化框架混凝土標號為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，但無更高標號的普通水泥來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題，保證混凝土質量。

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

充分利用混凝土的后期強度，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，施工中根據現場條件盡量選用粒徑較大，級配良好的粗骨料；并摻入粉煤灰，改善了混凝土的和易性，降低水灰比，以達到減少水泥用量、降低水化熱的目的。

在施工中我們嚴格控制混凝土的塌落度，現場設專人進行塌落度的測量工作，杜絕使用塌落度過大的混

凝土。

2 降低混凝土入模溫度

厚板混凝土澆筑時正值夏末秋初，氣溫較高，對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攪拌，同時對于骨料進行遮陽、灑水降溫等措施，以降低混凝土拌和物的入模溫度。

3 加強施工后期養護階段中的溫度控制

在混凝土澆筑后，做好混凝土的保溫保濕養護，緩緩降溫，充分發揮徐變特性，減低溫度應力，注意避免曝曬，注意保濕，以免發生急劇的溫度梯度。

采取長時間的養護，規定了合理的拆模時間，延緩降溫時間和速度，充分發揮混凝土的“應力松弛

效應”。

加強測溫和溫度監測與管理，實行信息化控制。在氣化爐區域（面積160m2）布置10個測溫點。自混凝土澆筑完畢12h開始，測溫時間為：1～3天每2h測量一次，4～7每4h測量一次，7～14天每8h測量一次。測溫采用液晶數字顯示電子測溫儀，為保證測溫及讀數準確兩班配備專職測溫人員。測溫人員認真負責，按時按孔進行測溫。測溫記錄填寫清楚、整潔，換班時進行交底。如發現溫度超過20℃及時向技術部門負責人報告，并采取降溫措施處理。

4 提高混凝土的抗拉強度

當在水泥基材料中摻入纖維后，由于此時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，從而使毛細管失水收縮形成的毛細管張力有所減少。同時，依靠纖維材料與水泥基之間的界面吸附粘結力、機械嚙合力等，增加了材料抵抗開裂的塑性抗拉強度，從而使材料表層的開裂狀況得以減輕，甚至

消失。

有關試驗表明當纖維加入量為混凝土體積的0.1%左右時，混凝土抗拉強度不會提高很多，但摻入少量的聚丙烯纖維可以促進混凝土抗拉性能后期強度的持續增長，這是一種纖維的補強效應而非增強效應，纖維抑制混凝土裂縫產生是由于纖維的阻裂效應。對于混凝土這類內部原來有缺陷的材料，其開裂強度可因混凝土內加入纖維后，混凝土的韌性增大、裂縫尺寸減少或裂縫尖端應力集中系數降低而得到提高。

5 降低混凝土內部溫度

改善施工工藝，在鋼筋綁扎過程中在基礎內部設置二層冷卻水管，并在冷卻水管出入口處設置閥門，選用QY15-36-3A型潛水泵，額定流量15m?/h水泵揚程為36m的水泵，以控制冷卻水流動循環量及流速，用來調整控制降溫、升溫速度，強制降低混凝土內部溫度，確保混凝土內外溫差控制在25℃以內。

根據施工現場實際情況砌筑一個容積為4×6×2m的水池，做循環冷卻水水源。如果池內水溫達不到大體積砼的降溫效果，可加少量冰塊，以控制池內水溫與砼溫差不超過12℃。

6 結語

大體積混凝土施工的關鍵是防止混凝土開裂，而大體積混凝土裂縫控制則是一個相當復雜的問題，有關工程管理各個方面都必須給予高度重視，既要根據現場的條件進行必要的理論估算，選擇切實可行的控制方案，更需要嚴格地組織實施可以運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，經現場驗收，未發現溫度變形裂縫，混凝土外觀質量優良。

實踐證明，在優化配合比設計，改善施工工藝，提高施工質量，做好溫度監測工作及加強養護等方面采取有效技術措施，堅持嚴謹的施工組織管理，完全可以控制大體積混凝土溫度裂縫和施工裂縫的發生，達到良好的效果。另外，通過對測溫記錄的分析，發現大體積混凝土施工，養護和澆筑同樣至關重要。即保濕是前提、控制降溫速度是關鍵、監測是根據。在本工程建設施工過程中，我們注重了這方面的研究，在大體積混凝土施工技術，特別是控制混凝土結構裂縫方面有所提高與創新。為以后我公司承擔更大體積混凝土結構的施工在施工技術上積累了一定的經驗，做好了的準備。

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