高溫干燥環境滑模筒倉裂縫控制研究與運用

唐 忠,呂文超,何宗孝

(五冶集團上海有限公司,上海 201901)

在水泥廠項目中，筒倉是必不可少的，如生料筒倉、熟料筒倉、水泥筒倉等，高大筒倉，其施工工藝首選滑模施工；世界氣候環境相差極大，在炎熱干燥環境進行滑模施工，控制筒倉裂縫將是工程施工技術人員不斷研究的課題。

1 工程概況

本項目位于沙特國沙漠地區，是日產2×10 000 t熟料生產線，原料筒倉2座，φ24 m，高92 m；熟料筒倉3座，φ50 m，高38 m；水泥筒倉6座，φ20 m，高90 m；該地區日最高氣溫35 ℃以上天氣長達10個月，每年6～10月日最高氣溫在40 ℃及以上，日最高氣溫超過50 ℃；許多施工單位對于40 ℃及以上環境進行滑模混凝土施工，采取回避，而該項目面臨履約和成本考慮，必須在此惡劣環境條件下進行滑模施工，于是項目部成立課題攻關研究小組，專題研究如何控制高溫滑模混凝土裂縫的發生。

2 高溫干燥環境滑模筒倉產生裂縫的主要原因

(1)混凝土入模溫度的影響:由于環境最高溫度50 ℃上下，加之混凝土入模后的水化熱，混凝土強度增長很快，滑模提升時間無法滿足混凝土凝固要求，導致墻體拉裂。

(2)混凝土內外溫差的影響：混凝土內部溫度比表面溫度過高，容易引起開裂；若混凝土表面溫度比混凝土內部溫度過高，就形成類似于“煎豆腐”，滑模提升時，也同樣引起開裂。

(3)混凝土養護不當的影響：高溫干燥，高聳筒倉滑模，混凝土澆筑后一般在8～12 h出模，出模混凝土若養護不當，混凝土表面水分蒸發過快，則表面會出現龜裂。

(4)筒倉滑模過程中偏扭造成的影響：若由于筒倉在滑模過程中出現偏扭，若不及時糾偏，將造成筒倉提升時拉裂筒壁混凝土。

(5)模板工藝安裝不當的影響：若模板在組裝過程中安裝方法不正確，也會致筒倉產生裂縫。

(6)陰陽角處理不當而引起拉裂。

3 筒倉裂縫控制技術

3.1 混凝土入模溫度的控制

針對項目所在地的氣溫環境及相關規范要求，將混凝土入模溫度控制在30 ℃以內。

3.1.1 砂、石料溫度控制

自然溫度最高達50 ℃，對砂、石料采用輕鋼結構遮陽棚，避免太陽直曬，必要時采取灑水降溫。

3.1.2 儲水池溫度控制

將儲水池存放于地下，儲水池頂部采用約500～1 000 mm厚土覆蓋，并在儲水池周邊利用保溫隔熱材料擠塑板包裹，利用夜間時間向儲水池中投放冰塊，將水溫降至0～5 ℃。

3.1.3 水泥溫控

在水泥儲罐外圍加設隔熱棉，避免日照引起水泥儲罐及內部水泥溫度升高。

3.1.4 混凝土攪拌溫度控制

結合當日氣溫，現場運輸距離及混凝土運至現場的等待時間，確定混凝土攪拌出站溫度。

(1)在攪拌站建立與需求適應的制冰機設備。

(2)根據確定的混凝土攪拌出站溫度，依據當日氣溫、砂石料溫度、水泥溫度以及儲水池中水溫；在攪拌混凝土時加入制冰機制出的碎冰代替攪拌用水。

3.1.5 混凝土運輸溫度控制

混凝土采用攪拌運輸車(罐車)運輸，避免罐車受太陽直射致使罐體內部混凝土快速升高，在罐體外部包裹隔熱棉布，阻隔大氣溫度快速傳至罐體(圖1)。

圖1 攪拌運輸車隔熱措施

圖2 混凝土輸送隔熱措施

3.1.6 混凝土澆筑輸送溫度的控制

滑模筒倉混凝土澆筑，混凝土垂直輸送一般采用輸送管，為避免混凝土在輸送過程中溫度升高過快，將輸送管采用保溫棉包裹隔熱(圖2)。

3.2 滑模模具組裝工藝控制裂縫

(1)滑模模板采用鋼模板，模板規格為100 mm×1200 mm與200 mm×1200 mm組合運用。

(2)模板之間縫隙處采用薄紙板嵌縫，模板上口斷面按規范負公差，模板下口斷面按規范正公差，即“上小下大”。

(3)在筒壁陰陽角部位，如洞口陽角、扶壁柱陰陽角等部位采用加工成的圓弧模板相拼接，避免陰陽角拉裂。

3.3 滑模模具隔熱降溫措施

3.3.1 滑模模具隔熱措施

(1)采用土工布，在鋼模板背面肋條分隔內鋪貼4層，采用40 mm×30 mm木條予以固定，阻擋自然環境高溫傳遞至鋼模內(圖3、圖4)。

圖3 鋼膜背面肋條內固定土工布一

圖4 鋼膜背面肋條內固定土工布二

3.3.2 鋼模具外表面降溫措施

3.3.2.1 冷卻儲水系統

在臨近筒倉地面設置兩15 m3水箱，一用一備，水箱四周用保溫材料包裹并搭設防護棚，避免太陽直射；水箱配置高壓水泵，沿筒壁鋪設管路向滑模平臺儲冰水箱供水。

3.3.2.2 儲冰水箱

在滑模平臺上對稱設置2臺儲冰水箱，儲冰水箱六面采用聚苯乙烯保溫板進行保溫隔熱，水源來自地面儲水箱，并且定期向儲冰水箱中投放冰塊，使冰水箱中的溫度保持在0～10℃。

3.3.2.3 噴淋系統

利用噴灑設備接至儲冰水箱中，每個冰水箱中接兩個噴灑設備，采用人工定期向模板背面土工布上澆冰水，將模板面溫度始終控制在25 ℃以內。

3.4 混凝土出模時間的控制

混凝土出模(即滑模提升)時間的控制至關重要，混凝土出模時間過早則混凝土出現坍塌，嚴重則伴隨出現安全事故。混凝土出模時間太晚，則混凝土將出現拉裂現象。

(1)安排經驗豐富技術人員負責每一模提升時間，每次提升前采用直徑25 mm的鋼筋，長約1 600 mm，用適度的力在澆筑的墻體由上向下插，感知底部約300～400 mm凝固后，方可提升150 mm高。

(2)每次正式提升前，先試提50 mm(約1～2個行程)，安排有經驗的技術人員用大拇指按，新出模的混凝土不產生凹坑，肉眼觀察混凝土具有一定的強度，模板與混凝土之間并無明顯拉痕為宜。

上述2種方法同時進行，綜合判斷混凝土出模時間。

3.5 出模混凝土表面收光

出模混凝土表面采用塑料抹子兩道，鐵抹子一道原漿壓光，以確保筒倉混凝土的外觀質量，同時可減少滑模筒壁龜裂。

3.6 混凝土養護系統

高溫干燥環境的沙漠地區，混凝土表面水分容易蒸發散失，尤其筒倉滑模至高空中，受風力作用，混凝土表面更容易失去水分致使混凝土龜裂。

3.6.1 遮陽系統

滑模提升系統下吊架(下層平臺)外側懸掛密目網作為擋風遮陽系統，既可阻擋風吹，又可以避免因太陽陰面與陽面的因素影響，致使同一澆筑層的混凝土強度不一致，提升時產生裂縫。

3.6.2 混凝土養護

高溫干燥環境中的新澆筑混凝土，時常因養護不到位而出現裂縫，為確保混凝土不因養護缺陷而出現裂縫，采用“雙保險”養護法。

(1)混凝土出模原漿壓光后，在混凝土表面涂刷一層養護液。

(2)在下吊架(下層平臺)懸掛自動噴淋系統，自動噴淋出水口安放至新出模混凝土以下400 mm噴灑。噴淋養護混凝土隨著平臺提升而升高，出水量控制在保證養護水能順筒壁下流約20 m(保證混凝土出模有7 d的灑水養護時間)，水源與平臺上降溫用水同一冰水箱。

3.7 筒倉扭偏及垂直度控制

筒倉扭偏與垂直度發生偏差，也是筒體提升裂縫的原因 之一，在滑模施工中隨時觀察垂直度，并及時進行糾偏，避免因筒倉扭偏而發生滑模混凝土裂縫。

4 結束語

根據沙特沙漠地區氣候環境，通過對混凝土原材料溫度控制、攪拌溫度以及運輸、輸送溫度的控制，從而達到將混凝土入模溫度控制在30 ℃以內，在滑模模具外加設土工布并噴灑冰水，以減小混凝土澆筑初期內外溫差，避免形成“煎豆腐”現象而致使混凝土開裂；針對其自然環境，對混凝土出模后采用“雙保險”養護；按此方法實施，該項目共11個筒倉滑模施工完畢至今近2年，經檢查，無一裂縫現象出現，實現了在近50 ℃高溫條件下滑模不休工，保證了履約進度，確保了工程質量和安全，得到國際同行的高度贊譽，為企業贏得了較好的經濟效益和社會聲譽。