石化大型設備基礎工程混凝土裂縫防控措施

王益本

摘 要：隨著石油化工企業規劃的擴大，大型設備的運用逐漸增多，許多大型設備安裝之前需要完成基礎工程，基礎工程的裂縫控制和維護對于設備的平穩運行具有非常重要的作用，對于提高設備的穩定性，延長設備的使用壽命有直接的關系。本文從石油化工大型設備基礎工程中混凝土裂縫的影響因素進行分析，為了提高基礎工程的質量，從原材料控制、溫度控制、施工控制等方面重點分析了混凝土裂縫的防控措施。

關鍵詞：大型設備；基礎工程；混凝土；裂縫；石化

1 前言

隨著我國石油化工行業朝著規模化和集約化的方向發展，大型設備的使用量逐漸增多，無論是設備的工藝設計上還是體積上都較為復雜。大型設備的基礎工程往往是采用混凝土澆筑，在大型設備的使用過程中，由于機械振動等往往會使混凝土穩定性受影響，產生裂縫。對于設備的正常運行和加工精度會產生較大的負面影響。為了保證石油化工設備的穩定性，在土建工程中，必須嚴格控制施工質量，從多方面加強混凝土穩定性等，從而有效抑制混凝土裂縫的產生。

2 混凝土原材料的質量控制

混凝土常應用在各個領域中，實用性良好，是一種新型復合型材料，主要通過膠凝材料，把相應的各材料進行融合，然后應用在實際的施工中。對于混凝土來說，其原材料主要包括了砂石、水和水泥，按照一定的混合比例進行攪拌，形成了一種水泥質的材料。這樣的復合材料在凝固之后，不管硬度，還是耐久性等都較好，還能起到一定的防滲作用，且制造工藝的難度相對較低，操作方便，花費的成本不高，在建筑領域中得到了廣泛的應用，使之成為了主要的材料之一。引發石油工程大型設備混凝土裂縫主要原因包括載荷量、溫度變化、收縮、施工質量和原材料等，因此本次本文重點針對這幾個方面進行論述。

2.1 水泥的選用

大體積混凝土之所以會產生裂縫，其主要原因是混凝土在硬化過程中會釋放出大量的水化熱，混凝土內部溫度會大幅度升高，從而產生內外溫差，導致混凝土表面溫度出現變化。

混凝土的絕熱溫升與混凝土單位體積的水泥用量和水泥使用品種有關，并隨混凝土的齡期按指數關系遞增，該階段彈性模量隨混凝土齡期的增長而逐漸增高。中期應力為自早期結束至混凝土冷卻到穩定溫度時止，該階段混凝土性能趨于穩定，其彈性模量變化不大。晚期應力為中期結束至后期使用階段，這時溫度應力主要是由于外界氣溫和水溫的變化所引起。上述各個階段的溫度應力均為該階段產生的溫度應力與前期階段殘余應力疊加之后的結果。溫度應力的結果是產生較大的拉應力，混凝土便開始出現溫度裂縫。

2.2 摻合料

在大體積混凝土施工過程中，施工要求必須有100-120mm的坍落度，因此單純依靠用水量不僅會增加水泥的消耗，同時會加大混凝土的干縮，還會增加混凝土水化熱。因此在實際施工的過程中，可以增加減水劑，提高混凝土工作性能和降低水化熱。混凝土結構開裂不僅直接影響結構外觀，還會造成鋼筋銹蝕、混凝土碳化、降低強度，縮短結構耐久性，影響其正常使用，所以采取相應的技術措施去處理和解決溫度應力、并按裂縫產生的多方面原因去分析以最大限度地減少混凝土開裂就顯得尤為重要。

3 混凝土澆筑溫度的控制

為了降低石化大型設備基礎工程混凝土裂縫的發生，就必須在混凝土澆筑的過程中對溫度進行有效的控制，例如在夏季溫度較高時，為了減緩混凝土溫度的升高，降低內外溫度差，應當及時采取措施對澆筑混凝土進行溫度的控制，要求夏季混凝土施工中，入模溫度盡量要求低，并且接近大氣溫度即可。在石化大型設備基礎工程中，混凝土的溫度控制常常還可以使用以下方法。

3.1 材料控制方法

根據影響大體積混凝土開裂的因素，逐個分析裂縫產生原因，然后提出確實可行的一套裂縫緩解技術及方法是非常重要的。溫度裂縫控制首要應從基礎方法—材料的選擇方面去考慮。由前可知，大體積混凝土裂縫的產生大都與溫度應力過大有關，而溫度應力主要來源于水泥水化熱，所以：①合理選用低或者中水化熱的水泥，以降低混凝土溫度峰值；②在混凝土中添加適當的混合材料（主要是粉煤灰）可以減少水泥的用量，降低混凝土的絕熱溫升；③在混凝土材料中摻加緩凝劑或高效減水劑，減少拌合混凝土時的用水量和減少水泥用量；④選擇粒徑較大、顆粒形狀較好、熱學性能好且級配良好的骨料。

3.2 水管冷卻法

由于水泥用量大，水泥水化時大量的熱量匯集導致混凝土內部溫度急劇上升（內部溫度可達60～90℃左右），而混凝土是熱的不良導體，自身溫降速度較慢，為了保證工程質量，加快工程施工進度，冷卻水管法是大體積混凝土溫控常用措施之一，即：在混凝土中預埋一些網狀水管，利用管中循環冷水（可用地下水、江、河、湖泊、自來水等各種水源）的流動來降低混凝土內部的溫度。20世紀中期，美國設計的胡佛壩為當時世界上最高的混凝土壩體，就選用了水管冷卻降溫的方法，進行了現場大量試驗，表明水管冷卻對混凝土壩體降溫效果十分明顯，由此成為大體積混凝土溫控方面的一項重要的措施。

4 混凝土澆筑過程中的質量控制

4.1 減小地基對混凝土的影響

（1）在混凝土的內部，降低其約束力。當溫度應力增強時，混凝土內部的約束力也隨之增強，可見，通過減少內部的溫度應力，混凝土內部的約束力也會被削弱。除此之外，還應該采取相應的措施進行保溫，例如：暖棚法、蓄水法等，在混凝土的外部，通過一些有效的保溫手段，可以顯著的減小混凝土內、外的溫差，以此來控制溫度應力。

（2）降低外部地基的約束力。對混凝土進行澆筑時，如果混凝土的澆筑面積很大，或者厚度較大，都會受到地基的約束，所以，要減小混凝土的厚度，通過設置動層，設置滑動層，抵抗外部約束力的干擾。

4.2 增強混凝土的抗裂性能

（1）添加合理的添加劑。通過添加劑的加入，可以掌控混凝土的自縮值，對添加劑進行應用時，要參照外用添加劑的技術標準、規范。

（2）應用抗震性能的材料。在生產時，可以在混凝土中加入相應的纖維，比如：有機纖維、無機纖維，以及金屬纖維等，不僅起到了抗拉的作用，其抗裂性能也變得更強。

（3）確定混凝土材料的最佳配比。對于混凝土來說，材料的配比關系著其質量、性能等。通常，要對混凝土配比進行計算。生產前，技術人員還要驗證材料的配比的科學性，找到最佳的配比，只有這樣，才能保證混凝土的強度。

5 結束語

綜上所述，在石化工程中大型設備基礎中混凝土產生裂縫的原因是較為復雜的，要想避免裂縫的產生，就必須對各個施工環節加以重視。混凝土施工技術方案十分關鍵，不僅影響著項目的整體質量，還能夠在各個施工領域中提供有價值的施工技術，且實現相應的價值，對于石化工程中基礎工程的質量控制具有較大幫助。

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