董德奎

(山西電建四公司,山西太原 030012)

大體積混凝土施工裂縫控制措施

董德奎

(山西電建四公司,山西太原 030012)

為了保證大體積混凝土施工質(zhì)量,控制施工裂縫產(chǎn)生,應(yīng)著重從控制溫升、延緩降溫速率,減少混凝土收縮、提高混凝土極限拉升,改善約束程度和設(shè)計(jì)構(gòu)造等方面采取措施,科學(xué)試配、合理選擇混凝土澆灌時(shí)機(jī),最后在施工過程中才能達(dá)到預(yù)期的效果。

大體積混凝土;施工;裂縫

0 引言

近年來(lái),隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,電力建設(shè)也進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)代。由于國(guó)家節(jié)能、降耗政策的要求,電力建設(shè)技術(shù)的不斷更新,一些小型高耗能機(jī)組的火力發(fā)電廠逐步淘汰,被大型和超大型機(jī)組取代。發(fā)電機(jī)組設(shè)備的大型化帶來(lái)了大體積的混凝土施工,在工程施工建設(shè)中,大體積混凝土的施工質(zhì)量成為保證整個(gè)機(jī)組質(zhì)量的重要前提。大體積混凝土的施工涉及到設(shè)計(jì)、材料、機(jī)械、施工環(huán)境等諸多因素,難度很大,為了提高質(zhì)量工藝,控制施工中產(chǎn)生的裂縫,應(yīng)著重從控制溫升、延緩降溫速率,減少混凝土收縮、提高混凝土極限拉升,改善約束程度和設(shè)計(jì)構(gòu)造等方面采取措施,但這些措施并不是孤立存在的,而是互相聯(lián)系、互相制約的,必須結(jié)合實(shí)際情況,綜合考慮、科學(xué)試配、合理選擇混凝土澆灌時(shí)機(jī),最后在施工過程中按照設(shè)計(jì)、施工規(guī)范和施工措施嚴(yán)格控制,才能收到良好的施工效果。

以山西陽(yáng)城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司一期工程為例,山西陽(yáng)城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司一期工程安裝6臺(tái)350 MW燃煤鍋爐發(fā)電機(jī)組,工程總投資116億元人民幣。其中每臺(tái)鍋爐基礎(chǔ)底板長(zhǎng)55.32 m,寬48.16 m,高2 m,墊層為C10混凝土,厚100 mm。鍋爐基礎(chǔ)底板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30,混凝土量約5 328 m3,屬于大體積混凝土。因此,在施工中除了要滿足一般混凝土施工要求外,中間不留施工縫還需要按大體積混凝土的要求規(guī)范進(jìn)行施工。

1 大體積混凝土的特點(diǎn)

大體積混凝土與普通鋼筋混凝土相比,具有結(jié)構(gòu)厚、體積大、鋼筋密、混凝土數(shù)量大、施工技術(shù)要求高等特點(diǎn)。它的整體性較強(qiáng),一般要求連續(xù)澆筑,中間不得留設(shè)施工縫。施工工藝上應(yīng)做到分層澆筑,分層振搗密實(shí),但又必須保持上下層混凝土在初凝之前結(jié)合好,不致形成施工縫。因此,除了必須滿足普通混凝土的強(qiáng)度、剛度、整體性和耐久性等要求外,更重要的是如何控制變形裂縫的發(fā)生。由于大體積混凝土工程條件比較復(fù)雜,施工情況各異,并受外界氣候等影響,混凝土原材料品質(zhì)差異較大,因此,控制溫度變形就不是單純的結(jié)構(gòu)理論問題,而是涉及到結(jié)構(gòu)計(jì)算、構(gòu)造設(shè)計(jì)、材料組成和物理化學(xué)指標(biāo)、施工工藝等方面的綜合技術(shù)問題。

2 大體積混凝土變形裂縫的控制

大體積混凝土變形裂縫施工控制應(yīng)從產(chǎn)生原因、內(nèi)外溫差控制等幾個(gè)方面加以控制。

2.1 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土在凝結(jié)硬化過程中,由于水泥水化作用,會(huì)出現(xiàn)水化升溫現(xiàn)象。這有助于促使混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)。但在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中,由于混凝土的導(dǎo)熱性能比較差,其外部的水化熱量散失較快,而積聚在結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水化熱則不易散失,造成各部位之間的溫度差。當(dāng)混凝土內(nèi)部與表面溫差過大時(shí),就會(huì)產(chǎn)生溫度變形。溫度應(yīng)力與溫差成正比,溫差越大,溫度應(yīng)力也越大。當(dāng)這種溫度應(yīng)力超過混凝土內(nèi)外的約束力時(shí),就會(huì)產(chǎn)生裂縫。而混凝土內(nèi)部的溫度與混凝土厚度及水泥用量有關(guān),混凝土愈厚,水泥用量愈大,混凝土結(jié)構(gòu)尺寸愈大,溫度應(yīng)力也愈大,引起裂縫的可能性也愈大。這就是大體積混凝土為什么容易產(chǎn)生裂縫的原因。因此,防止混凝土出現(xiàn)裂縫的關(guān)鍵就在于如何控制混凝土內(nèi)部與表面的溫差。

2.2 熱工及溫控計(jì)算

溫度變形、水泥漿在水化過程中發(fā)生收縮變形以及外界約束條件的共同作用產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力,是導(dǎo)致大體積混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的主要因素。因此,在施工時(shí)必須進(jìn)行溫度和溫度應(yīng)力的計(jì)算,并根據(jù)計(jì)算結(jié)果設(shè)法降低其內(nèi)部的最高溫度,從而減少內(nèi)外溫差,達(dá)到控制裂縫產(chǎn)生的目的[1]。

山西陽(yáng)城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司一期工程的具體計(jì)算結(jié)果如下。

混凝土最高溫度:tmax=60.2℃。內(nèi)外最高溫差:tσ=24.8℃。

2.3 具體施工措施

2.3.1 選擇原材料和優(yōu)化混凝土配合比

為達(dá)到混凝土的絕熱升溫較小,抗拉強(qiáng)度較大,極限拉伸變形較大,線膨脹較小的目的,使用低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥,石子采用5～31.5 mm,含泥量小于1%,砂子采用中砂,砂率45%,含泥量≤3%。并采用 “雙摻”工藝,即摻入粉煤灰和緩凝U減水劑,減少了水泥用量,降低水灰比,降低了水化熱,延遲了水化熱釋放的速度,使坍落度控制在140～160 mm的范圍內(nèi)。

2.3.2 控制混凝土的出機(jī)溫度和入模溫度

控制混凝土的出機(jī)溫度和入模溫度對(duì)減緩混凝土的升溫速度、降低結(jié)構(gòu)物的內(nèi)外溫差是一個(gè)很重要的手段。3號(hào)鍋爐基礎(chǔ)底板混凝土的澆筑溫度設(shè)計(jì)為不超過25℃。為了達(dá)到預(yù)期效果,在砂、石子堆放地用塑料布覆蓋避免曝曬;骨料用水沖洗降溫;不使用已存水,而是直接從深井中抽取低溫水。如果氣溫過高,就采用在混凝土中加冰進(jìn)行冷卻等方法,從而使混凝土的平均澆筑溫度保持在23.7℃,達(dá)到符合設(shè)計(jì)要求。

2.3.3 保證混凝土連續(xù)澆灌

大體積混凝土施工必須保證連續(xù)性施工,所以在混凝土開始攪拌前,組織相關(guān)的技術(shù)人員和參加施工的所有人員按照施工方案進(jìn)行專題交底。成立相應(yīng)的混凝土澆灌組織機(jī)構(gòu),責(zé)任明確,保證每日24 h施工直至混凝土施工完,原材料水泥、沙子、石子、外加劑等儲(chǔ)備齊全,混凝土攪拌機(jī)械和運(yùn)輸機(jī)械保證完好和足夠,小型施工機(jī)械震搗器等配備完好,水電能保證供應(yīng),必要時(shí)要有備用電源。試驗(yàn)人員隨時(shí)觀測(cè)天氣變化情況,準(zhǔn)備好雨具,根據(jù)沙子和石子含水量,適當(dāng)調(diào)節(jié)混凝土配合比,另外要采取好雨季施工措施。

2.3.4 泌水現(xiàn)象和表面處理

混凝土在澆筑振搗過程中,上涌的泌水和浮漿順混凝土坡面下流到坑底,通過在側(cè)模底部預(yù)留門子板的方法將泌水排出基坑。當(dāng)混凝土在坡面的坡角接近頂端模板時(shí),則改變混凝土澆筑方向,把泌水集中到基坑底板的一個(gè)角上,通過預(yù)留的門子板將水排走。剩余一部分人工排除,并及時(shí)進(jìn)行二次振搗,以提高混凝土質(zhì)量,減少表面裂縫。

此外,當(dāng)混凝土澆筑至設(shè)計(jì)標(biāo)高后,先用刮桿刮平,用木抹子將表面搓平,并及時(shí)排走泌水。在初凝前復(fù)查標(biāo)高,若發(fā)現(xiàn)收縮量較大,則要及時(shí)補(bǔ)澆,并在初凝前用鐵抹子壓實(shí),用掃帚拉毛,來(lái)閉合表面裂縫。

3 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土養(yǎng)護(hù)是保證已澆筑好的混凝土在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度,以延緩降溫時(shí)間和速度,進(jìn)而防止產(chǎn)生裂縫的一項(xiàng)重要措施?；炷琉B(yǎng)護(hù)至關(guān)重要,為此,在混凝土表面覆蓋一層塑料薄膜和一層草袋保水保濕,5 cm厚一層礦棉被保溫,然后噴水養(yǎng)護(hù)。在有插筋、柱邊等塑料薄膜覆蓋不嚴(yán)的地方,刷養(yǎng)生液,四周鋼模板外覆蓋一層礦棉被加強(qiáng)保溫。實(shí)施信息化管理,加強(qiáng)測(cè)溫和溫度監(jiān)測(cè)與管理。采用電子測(cè)溫法,在混凝土中設(shè)8個(gè)點(diǎn),每個(gè)點(diǎn)埋3條測(cè)溫線,測(cè)底部、中間、表面3點(diǎn)溫度。在混凝土溫度上升階段,每2 h測(cè)溫1次,下降階段,每4 h測(cè)溫1次。同時(shí)觀測(cè)大氣溫度、保溫層與混凝土接觸面的溫度。并根據(jù)測(cè)溫結(jié)果及時(shí)調(diào)整保溫及養(yǎng)護(hù)措施,從而有效地控制了大氣溫度與混凝土表面溫差、表面溫差與內(nèi)部溫差,使混凝土的溫度梯度和溫差不會(huì)過大,以達(dá)到防止裂縫產(chǎn)生的目的[2]。

4 散熱降溫與拆模

根據(jù)測(cè)溫結(jié)果,在大氣溫度與混凝土表面溫度、混凝土內(nèi)部與表面溫差不大于20℃的情況下,間隔揭開礦棉被和草袋進(jìn)行散熱。隨著溫度的變化,改變揭開礦棉被和草袋的面積,加快混凝土內(nèi)部降溫速度。實(shí)踐證明,通過此方法,僅用14 d,礦棉被和草袋就可全部揭掉,并開始拆除模板。此時(shí)8個(gè)測(cè)溫點(diǎn)中已有6個(gè)點(diǎn)的內(nèi)、表溫差小于10℃。

5 結(jié)論

采取大體積混凝土施工裂縫控制措施后,不僅節(jié)約了施工成本,提高了效率,而且工程的施工質(zhì)量工藝、工程進(jìn)度都達(dá)到了如期的效果。山西陽(yáng)城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司一期工程4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)3臺(tái)鍋爐基礎(chǔ)都沒有產(chǎn)生施工裂縫,受到業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)院等參建單位的一致好評(píng),并被上級(jí)主管部門評(píng)為當(dāng)年的精品工程。

[1] 張迪.建筑施工手冊(cè)[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2007:613.

[2] 中國(guó)建筑科學(xué)研究院.GB50204—2002 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范 [S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2002:32.

Construction Crack Control Measure of Large Bulk of Concrete

DONGDe-kui
(Shanxi No.4 Electric Power Construction Company,Taiyuan,Shanxi 030001,China)

To ensure the construction quality of large bulk concrete and to avoid the crack,some measures should be taken in terms of the control of temperature rising,delay of cooling rate,decrease of concrete contraction,boost of pulling limit on concrete,improvement of restriction degree and the construction design etc.Expected effects will be achieved with scientific confecting and appropriate irrigation time.

large bulk of concrete;construction;crack

TU755.7

A

1671-0320(2010)03-0066-02

2009-12-11,

2010-04-29

董德奎 (1971-),男,山西山陰人,1993年畢業(yè)于山西省煤炭學(xué)校工程測(cè)量專業(yè),國(guó)家一級(jí)建造師,助理工程師,從事火電施工生產(chǎn)與項(xiàng)目管理工作。