4 350 m3高爐超厚大體積混凝土溫度裂縫控制

王 志 堅

(山西鋼鐵建設(集團)有限公司，山西 太原 030003)

4 350 m3高爐超厚大體積混凝土溫度裂縫控制

王 志 堅

(山西鋼鐵建設(集團)有限公司，山西 太原 030003)

結合工程實踐，從配合比、技術構造措施、施工過程質量控制、保溫養護、監控測溫等方面制定了一系列大體積混凝土溫度裂縫控制措施，以更好地解決一次性澆筑溫度裂縫控制技術難題。

大體積混凝土，溫度裂縫，溫差，控制措施

1 工程概況

太鋼2010年投資建設第二座4 350 m3高爐，其基礎屬于超厚大體積混凝土施工，基礎±0.000以下呈矩形大放腳式，底邊尺寸長46.2 m×寬32.6 m，基底標高-4.5 m，基礎下面采用灌注樁樁基；基礎±0.000以上呈圓柱形，圓柱直徑19.47 m，圓柱基頂標高+2.84 m，基礎總厚度7.34 m?；A采用C30混凝土，混凝土澆筑總量7 274 m3，澆筑時間2011年4月上旬，連續澆筑109 h，一次性澆筑完成。

2 大體積混凝土溫度裂縫控制理論分析

大體積混凝土在澆筑結束后，由于水化熱的作用，內部會經過一個溫度急升→高溫恒溫→緩慢降溫→低溫穩定的過程。在混凝土澆筑完初期，由于水泥水化熱引起混凝土內部溫度顯著升高，同時由于混凝土表面散熱較快，形成較大的內外溫差，產生較大的溫度應力，會在混凝土表面產生裂縫。在混凝土澆筑完后期，由于逐漸散熱冷卻產生收縮，再加上混凝土硬化過程中自身的收縮，會產生很大的收縮拉應力，一旦該拉應力超過當時混凝土極限抗拉強度，將導致收縮裂縫的產生。由此可知，大體積混凝土溫度控制是確保大體積混凝土不產生裂縫的主要因素，在施工中通過采取針對性的有效措施，提高混凝土的抗裂能力，降低混凝土受到的拉應力，達到裂縫控制的目的。

3 大體積混凝土溫度裂縫控制措施

大體積混凝土溫度裂縫控制是一個非常復雜的重要問題，要從施工全過程進行綜合控制，采取相應的有效措施。

3.1 優化混凝土配合比

為降低混凝土的水化熱，首先確定合理的混凝土配合比，針對工程特點，本次確定原則是：1)采用低水化熱值的32.5礦渣硅酸鹽水泥；2)將常規28 d強度控制，改為60 d強度控制；3)采用高效緩凝減水劑及粉煤灰“雙摻”技術，粉煤灰對水泥的替代量將近50%。經過嚴格的計算和反復的試配，最后確定混凝土配合比如表1所示。本次大體積混凝土技術參數：初凝時間為9 h，終凝時間為12 h；坍落度(12±2)cm；采用后期60 d強度。

表1 高爐基礎大體積混凝土配合比

3.2 技術構造措施

1)基礎底部與墊層之間設置SBS滑動層，減少地基約束力。2)結構配筋在滿足結構強度和一般構造要求外，針對大體積混凝土施工特點，在基礎表面以及應力集中部位增加抗裂構造配筋，采用螺紋Φ12鋼筋網片，間距均不大于100 mm。3)在基礎外表面1 m范圍內的混凝土中摻入鋼纖維，以提高混凝土的抗裂性能，鋼纖維技術參數：長35 mm，抗拉強度不小于270 MPa，拉伸極限15%。鋼纖維摻和量2 kg/m3，在振搗前均勻撒入混凝土中，保證與混凝土有良好的粘結性能。

3.3 施工過程質量控制

1)混凝土拌和物質量及供應要求。采用商品混凝土，澆筑前與供應單位簽訂質量和保供協議，并向供應單位派駐專職監督人員，確?；炷羾栏癜匆幎ǖ呐浜媳冗M行攪拌，協調混凝土供應量和現場澆筑情況保持一致。2)控制混凝土坍落度和入模溫度?，F場安排專人檢查記錄到場混凝土坍落度和入模溫度情況，坍落度控制在(12±2)cm，混凝土澆筑時間是在4月上旬，大氣最低溫度6 ℃，最高21 ℃，現場入模溫度控制在15 ℃～20 ℃。3)混凝土分層澆筑。本次混凝土一次性澆筑完成，不留施工縫，為了避免混凝土內部升溫過快，采取了有利于混凝土散熱的“平面薄層分層”澆筑方法，具體澆筑情況如表2所示。這樣不僅滿足混凝土連續澆筑不出現施工縫，又能延緩上層混凝土覆蓋下層混凝土的時間，增大混凝土散熱面積，從而在澆筑階段就散發出部分水泥水化熱，有利控制混凝土內部絕熱溫升和減少內外溫差。4)混凝土振搗和壓面?；炷练謱訚仓^程中，分區固定專人負責保證振搗質量，采用分層兩次振搗，尤其是在鋼筋密集處，必須保證其密實性和均勻性，振搗時，一定要將混凝土中的氣泡引出來和泌水排出來。采用兩次振搗不僅使混凝土更加密實又能加快混凝土熱量散發，使溫度分布均勻?；炷另斆鏉仓Y束后，及時清除表面浮漿和泌水，混凝土表面進行3遍抹壓，最后一遍是接近混凝土初凝時進行重點壓實收面，以消除混凝土收縮引起的裂縫，防止表面龜裂。在確認表面平整度達到標準又沒有龜裂的情況下，及時覆蓋養護，減少裸露時間。

表2 高爐基礎混凝土分層澆筑情況

3.4 埋置水平冷卻循環水管

在混凝土澆筑前埋置冷卻循環水管，通水冷卻是從散熱降溫角度出發，利用通入的冷水帶走混凝土內部的部分熱量，從而降低混凝土內部的最高溫度。冷卻水管采用φ48 mm鋼管，約2 m厚設置一層，共設置三層，每層冷卻管呈水平U形布置，水平間距按1 m布置，下層管布置距基底1 m，上層管布置距基頂2.3 m。

冷卻水管使用前進行通水檢查，以防漏水、堵塞，并保證有足夠的通水流量，冷卻水管進出水口均設置調節閥門,入口處設置水箱。在混凝土澆筑到水管標高后立即開始通水，安排專人實時記錄進出水口的水溫，根據測溫結果隨時調整進水溫度及流量，并保證進水溫度與混凝土內部最高溫差不大于25 ℃。

3.5 保溫養護

1)本次高爐基礎混凝土保溫采用搭設保溫大棚，搭設骨架用腳手架鋼管，在混凝土澆筑前，先搭設四周骨架并用兩層帆布圍護嚴密，以防空氣對流導致混凝土表面水分過快蒸發，等澆筑完再搭設頂部骨架并用兩層帆布覆蓋嚴密。2)在大棚內布置可調溫的暖氣片組，熱源利用工業蒸汽，暖氣片距混凝土表面應大于1.5 m，防止混凝土局部受熱。3)混凝土澆筑完成后，表面及時覆蓋養護，首先覆蓋一層塑料布，然后覆蓋兩層草簾子，草簾子應始終保持濕潤狀態，持續養護60 d。大棚內設置濕度計，采用噴霧的方法，保證大棚內濕度不小于80%。4)當大氣最低溫度與混凝土內部最高溫度差不超過30 ℃時，即可逐漸拆除保溫大棚，拆除過程中，嚴格控制混凝土的環境溫度和濕度緩慢下降，直至接近大氣環境。保溫大棚拆除后，混凝土表面覆蓋物仍然不掀開，繼續覆蓋養護直至累計60 d。

4 混凝土監控測溫和效果分析

混凝土測溫目的是為了應對異常情況能夠及時對預定控制措施做出調整并驗證是否達到預期效果，給大體積混凝土的質量控制提供科學判斷依據。針對本次高爐大體積混凝土施工特點，制定以下溫控方案并進行了實施。

4.1 確定溫控指標

1)混凝土內部最高溫度與表面最低溫度不超過25 ℃；2)冷卻管進水溫度與混凝土內部最高溫差不超過25 ℃；3)混凝土內部降溫速率初期控制在1 ℃/d～2 ℃/d，后期控制在2 ℃/d～3 ℃/d；4)混凝土表面與周圍環境溫差不超過20 ℃。

4.2 溫控實施

1)測溫點布置的原則是能夠全面、真實、有代表性地反映出混凝土內部最高溫升、里表溫差、降溫速率及環境溫度，測溫點按三維方向布置，在平面方向沿基礎對稱軸一半即基礎1/4范圍設置測溫點，同時在基礎的轉角處設置；沿厚度方向在距基礎混凝土上表面及基底面各50 mm處設置測溫點，中間分別在基礎厚度的1/4，1/2，3/4處設置測溫點。2)測溫采用模塊化的電子測溫系統，將信號傳輸至計算機中，能夠實時顯示每個測溫點的溫度，由專業人員按確定好的測溫孔布置圖，將測溫線的溫度傳感器預埋在各個測點上，溫度傳感器不與鋼筋、埋件、固定架直接接觸。測溫次數：混凝土澆筑完畢后7 d內1次/2 h，第8天～第14天內1次/4 h，14 d以后1次/8 h，持續測溫70 d。

4.3 溫控效果分析

通過測溫監控，本次高爐大體積混凝土內部最高溫度峰值57.5 ℃，內外溫差最大26 ℃，沒有產生結構裂縫和表面龜裂，溫度裂縫控制取得了良好效果。經過測溫數據技術分析，歸納出超厚大體積混凝土溫度變化的幾個特點：1)混凝土內部溫度最高峰值出現在澆筑后第12天，它比一般情況下(1.5 m～4 m厚)的大體積混凝土出現時間推遲5 d～7 d；2)在基礎中心很大范圍內形成一個高溫核，溫度比較均勻且變化緩慢，高溫核的峰值持續10 d左右；3)基礎邊緣點溫度峰值出現在混凝土澆筑后第7天，出現比較早且溫度變化明顯。

5 結語

本次高爐基礎屬于超厚大體積混凝土施工，通過采用優化配合比、改用60 d強度、電腦監控測溫等技術措施，一次性澆筑完成，有效保證了大體積混凝土的順利施工以及澆筑的質量，提高了混凝土的整體性和耐久性，避免了大體積混凝土溫度裂縫問題。

[1] GB 50496—2009，大體積混凝土施工規范[S].

[2] 趙學良.談大體積混凝土施工技術及預防措施[J].山西建筑，2014,40(5)：106-107.

The temperature crack control of 4 350 m3blast furnace super thick mass concrete

Wang Zhijian

(ShanxiIronandSteelConstruction(Group)LimitedCompany,Taiyuan030003,China)

This paper made a series of mass concrete temperature crack control measures from mixture ratio, technology construction measures, quality process control, heat preservation, monitoring measurement and other aspects, in order to better solve the problem of one-time pouring temperature crack control technology.

mass concrete, temperature crack, temperature difference, control measure

2015-02-10

王志堅(1979- )，男，工程師

1009-6825(2015)12-0098-03

TU755.7

A