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火电厂施工中对混凝土裂缝的控制措施研究

来源:原创论文网 添加时间:2018-08-17

  摘要:厂区地下结构及其他建筑的基础由于大体积混凝土的裂缝问题频发生, 而对于电厂的工程建设和安全运行都造成了很大的影响。由凝土裂缝的成因和原理入手, 对水热化现象、塑形收缩和塌落、干燥收缩、腐蚀异变等现象进行了分析;由分别从预防措施和修补措施两方面探讨了如何有效控制混凝土裂缝问题。

  关键词:火电厂施工; 混凝土裂缝; 控制措施;

混凝土裂缝论文  配图

  火电厂施工中, 不仅混凝土结构较大, 且还呈现较高稳定性, 搭配上钢筋与土方, 对厂房的牢固打下了坚实的基础。通常而言混凝土是不至于受到重荷而开裂的, 但往往由于温度湿热变化而造成内部的结构变化, 从而对火电厂的建筑带来了危害。为保障火电厂的安全运行, 在混凝土施工中调整好温度应力和温度的问题, 对于现阶段的电厂建设而言具有十分重要的实际意义与研究价值。

  1 混凝土裂缝成因及机理分析

  1.1 水化热现象

  混凝土结构是通过水泥、砂石骨料与水搅拌而成的建筑材料, 在凝固后具有很高的强度与稳定性, 是现代工程建设最常见的施工技术之一, 而水泥的类型、骨料的选择及含水量配比不同都直接决定了水热化。

  混凝土中的化学成分与水进行化学反应, 这个过程会产生大量的热量, 在普通的混凝土建设中会缓慢的散失掉。但在火电厂建设工程中, 混凝土通常用于厂房地基、发电机基础、大型框架结构, 这样就导致混凝土几何体积较大。

  而混凝土本身材质的导热性不佳, 在相对较小的散热面积下就很容易产生内外温差过大的问题。在这种情况下, 混凝土不足以承受温度应力造成的形变, 进而产生了裂缝, 给结构安全造成了威胁。

  1.2 塑性收缩

  在火电厂的混凝土工程中, 通常采用现场浇筑的施工手段。当混凝土泥浆凝固的过程中, 上层的部分由于温度比下层高而且受到空气的催化, 因此水分蒸发较快;下层部分则由于与空气的接触面较小而湿度会高出一截。

  在这种情况下上层的混凝土就会先于下层收缩凝固, 从而产生了不同程度的形变。在火电厂混凝土浇筑中受到具体施工因素的影响, 很难进行整体的保护, 补水工作也难以开展。因此, 上层混凝土收缩结块下层则稍慢, 在拉应力的影响下混凝土结构就会在表层产生裂缝, 并且向周围延伸。在火电厂的混凝土结构浇筑时, 混凝土的凝固需要一定的过程。

  而在此期间该结构都具备一定的流动性, 混凝土若是在某块区域受到钢筋、模版、已浇筑完成的混凝土所约束, 就会在周围产生孔隙或者裂缝。

  1.3 干燥收缩

  在火电厂的施工过程中, 由于湿度配合比不合理也常造成混凝土结构产生裂缝。混凝土本身是水泥砂石与水的混合物, 在凝固的过程中本身就会经历水分蒸发的过程, 这就对混凝土的结构变化有一定影响, 而体积变化是否产生裂缝取决于该混凝土结构能否负荷拉应力的强度。

  在施工中倘若对混凝土进行约束, 钢筋对混凝土施加的拉应力远高于结构的抗拉强度, 那么就会产生裂缝, 而且只需要很小的力就会促使裂缝向周围扩大。尤其是在火电厂建设中经常使用大体积的混凝土结构, 在干燥收缩的过程中内外部的形变程度各异, 表层的收缩就会形成裂缝, 而且很容易就会危及到结构内部。

  拉应力主要受到约束程度、含水配合比、收缩程度等因素的影响, 因而在施工处理过程中相当复杂, 一直以来都是困扰施工人员的一道难题。

  2 控制措施

  2.1 预防措施

  在火电厂混凝土施工中, 针对一些有害的裂缝, 我们可以通过控制其延伸和尺寸来达到对建筑的维护, 而且通过一些施工手段进行预防。

  2.1.1 水化造成的裂缝

  在建筑施工时应该使用低热或者中热的水泥产品, 如常见的矿渣水泥及火山灰水泥。对于骨料与含水量的配比也应该要严格的控制在一定的范围之内。

  粗骨料选择1~3 cm的连续级配碎石, 在进行混凝土搅拌时要确保其中所含的砂石小于1%。而且可以通过添加减水剂来增加浇筑后的凝固过程, 改善混凝土结构的固结环境从而减少裂缝的产生。

  此外, 还需要考虑到温度对于凝固的影响, 在进行入模时将起控制入模温度。为使其能够均匀的凝固, 还可利用分层浇筑的方式使每一个部分都与空气充分接触从而控制了由水散失造成的裂缝。

  如在华中某火电厂的汽轮机基础底板混凝土浇筑施工, 基座底板的建筑尺寸为50.5 m×15 m, 厚度约为2.5 m。在施工之初就考虑到了裂缝的问题, 因而建设单位采用了42.5水泥并结合市面上的减水剂一起使用, 骨料的选择也恰到好处并且配合比均在合理的范围内。

  在施工过程中为了应对当时施工现场的高温影响, 使用了冰块对拌合水降温并内置循环冷却水管。

  经过周密的计划, 该工程在实施过程中十分顺利, 并且久经使用建筑质量依旧经得起考验。

  2.1.2 塑性的收缩与坍塌现象造成的裂缝

  考虑到混凝土凝固初期的强度比较小, 混凝土受应力作用而形变。部分火电厂建设中对于塑形形变的裂缝并不重视, 认为其对建筑的损害不大可以放任不管。

  实际上经过多年来的实践证实, 塑性收缩造成的裂缝会加剧钢筋的锈蚀, 不仅影响到了美观, 还可能导致钢筋氧化造成混凝土的裂缝;故建议电力企业在建设厂房的过程中也需要将其纳入到考量范围内。

  在进行混凝土的搅拌时要达到合理的水泥含量, 使其充分的混合减少混凝土结构中的孔隙;搅拌也是一项重要的工作, 必须保证搅拌时间以确保材料均匀的混合;浇筑完毕之后还应该对混凝土进行养护, 比如在晴天和大风天气, 要适当的进行补水保障混凝土的均匀收缩。

  在施工过程中, 为了防止裂缝还应加强振捣, 采用分层分段浇筑混凝土, 使混凝土充分密实, 使上下层混凝土形成整体。

  大体积混凝土在拆模后, 突然遇到短期内的大幅度降温时, 要做好保水保温措施, 覆盖塑料薄膜和保温材料, 保证混凝土内外温差不超过25℃。应尽可能选择非活性骨料, 控制水泥含碱量, 掺用加气剂及某些混合料 (如天然浮石、粉煤灰) 等。

  另外, 要加强施工技术管理和计量检测工作, 采用切实可行的施工工艺和合理的施工组织设计。对于已发生的裂缝采取灌水泥浆、环氧树脂胶泥、甲凝或丙凝浆液等方法防止裂缝对钢筋产生锈蚀、碳化等影响。

  2.2 修补措施

  在火电厂混凝土裂缝的控制工作中, 不仅需要防患于未然, 还需要在裂缝产生之后进行补救。因此, 进行修补工作对于解决裂缝问题, 保障火电厂建筑的安全也有着非常重要的意义。

  (1) 对于外部裂缝的处理, 要做好复原与美观修饰。先将裂缝周围将污渍进行清洗, 然后采取一定的补水措施对其浸润, 处理完毕之后方可进行水泥的涂抹。在修补过程中需要注意的是, 泥浆应该合理的配比最佳为1∶1或者1∶2, 在保持混凝土表面平整的前提下进行多次的涂抹, 最后进行压实工作就能完成修补。在处理完之后还应该定期检查是否还开裂, 并进行维护和保养。此外, 在一些修补工作中还用到了环氧胶泥, 在施工中就应该特别注意混凝土裂缝表层的清洁处理, 在对基层清理之后才能进行涂抹工作, 裂缝凿出槽, 槽内嵌水泥砂浆或环氧树脂胶泥等, 表面水泥砂浆抹平压光即可。

  (2) 对于内部裂缝的处理。内部裂缝由于受到现有混凝土结构的制约, 在施工过程中就需要用到一些非常规的手段和技术。经过实践经验人们总结出了一套完善的灌浆施工技术, 有效的解决了内部施工的难题, 常用的有水泥灌浆与化学灌浆。水泥灌浆法是指利用高标号水泥, 用 (2∶1) ~ (0.5∶1) 水灰比的水泥净浆用压力压浆于孔隙中, 然后注入湿净砂捣实, 来起到对裂缝的充实与稳固。化学灌浆法则利用环氧树脂与甲凝等化学材料, 根据裂缝的具体情况进行计算和调制, 然后将这种混合的材料注入到出现裂缝的混凝土中, 经过化学反应后会凝结成固体, 从而完成对内部裂缝的修补。

  (3) 结构加固法是对整体性、承载力有较大影响的裂缝采取的方法, 一般是加设钢筋混凝土围套法, 加钢套箍法、设置预应力拉杆等方法, 也可以采用增加预应力钢筋法加固。合理分布钢筋可以有效地防止裂缝出现。

  3 结束语

  在火电厂的建设过程中对大体积的混凝土有着非常广泛的使用, 而混凝土裂缝的问题对建筑的质量和安全造成了威胁。这不仅威胁着厂区工作人员的生命安全, 也对火电厂的能源生产和输送造成了严重的阻碍。因此, 通过对结构应力的研究来规避裂缝, 同时不断地完善混凝土的施工技术和工艺, 规范施工过程有效地预防此类裂缝的发生。在混凝土中出现裂缝时, 也应及时进行修补, 一方面是出于维护和稳固, 另一方面也遏制了裂缝的进一步扩大。对于混凝土裂缝的控制工作, 笔者在文章中所提到的方法和措施也很有限。在今后的建设实践中还需要相关的专家和学者不断研究, 形成系统完善的理论, 并指导火电厂混凝土建设实践。

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