大体积混凝土质量控制在长输管道压气站施工中的应用

大体积混凝土质量控制在长输管道压气站施工中的应用

徐轶冀朝野

中国石油天然气管道第二工程有限公司江苏徐州221008

摘要：随着天然气能源的开发和利用，长输管道压气站的建设越来越多。作为核心设备，压缩机基础体积大，混凝土的用量巨大，所以导致注入混凝土时其内部的热量无法得到很好的释放，从而使混凝土内外产生了温度差，这可能会导致出现混凝土裂缝的现象。研究如何控制基础施工混凝土不出现有害裂缝，保证结构安全和正常使用，显得尤为重要。

关键词：大体积混凝土质量控制水化热裂缝

1引言

工程特点：压缩机基础具有体积大、结构预埋件定位精确度高、结构质量要求高和工期紧等特点，因此，施工技术要求高，特别在施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝和防止压缩机基础模板变形、保证基础结构尺寸、保证地脚螺栓的安装精度是施工的技术难点、重点。

2大体积混凝土综合概述

2.1大体积混凝土的定义

我国《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009里规定：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体积混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称之为大体积混凝土。

2.2大体积混凝土的特点

结构厚实，混凝土量大，工程条件复杂(一般都是地下现浇钢筋混凝土结构)，施工技术要求高，水泥水化热较大（预计超过25度），易使结构物产生温度变形。大体积混凝土除了最小断面和内外温度有一定的规定外，对平面尺寸也有一定限制。因为平面尺寸过大，约束作用所产生的温度力也愈大，如采取控制温度措施不当，温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，则易产生裂缝。

3大体积混凝土的裂缝

3.1大体积混凝土裂缝的分类

大体积混凝土内出现的裂缝按深度的不同，分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝三中。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝，最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的；而深层裂缝部分地切断了结构断面，也有一定危害性；表面裂缝一般危害性较小。

3.2大体积混凝土裂缝的产生原因

3.2.1水泥水化热

水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土结构断面较厚，表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3～5天。

3.2.2外界气温变化

大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差，这对大体积混凝土是极为不利的。

温度应力是由于温差引起温度变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达60～65℃，并且有较长的延续时间。因此，应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。

3.2.3混凝土的收缩

混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必须的，而约80%的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩,如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。

4施工过程质量控制措施

4.1原材料选用

4.1.1水泥的选用

选用低热或中热水泥，如粉煤灰水泥、矿渣水泥、高抗硫酸盐水泥等。本工程由于地域限制，选用高抗硫酸盐水泥。

4.1.2调整配合比

（1）减少水泥用量，将水泥用量控制在350kg/m3以内；

（2）减少拌合水用量，控制在175kg/m3以内，水灰比控制在0.55以内；

（3）改善骨料级配，掺加粉煤灰及高效减水剂等来减少水泥和水的用量，降低水化热。

4.2.1安装循环冷却水管

为了降底混凝土水化热、控制混凝土基础与外界温差不超过25℃，在压缩机基础内部预埋Φ60×3.5钢管循环冷却水管，蛇形分层布置，相邻水管间距为1m，所有外层循环水管距离压缩机基础侧壁距离为800mm，水管不得与钢筋接触，防止钢筋发生位移。

在压缩机外侧建8m长、3m长宽、1.5m深蓄水池，基础下部伸出的管段安装足够扬程的水泵，上部管段连接蓄水池，低温水经水泵注入循环水管,利用水的对流降低混凝土内部的水化热。

4.2.2安装测温管

在相邻循环水管之间设置测温管Φ48钢管，钢管下端置于相邻循环水管之间，使其可测得混凝土内部受循环水管影响最小的部位的温度，底端加板焊，管内封闭500mm高水柱，上端用木塞塞住。

4.2.3温度监测

测量温度采用电子温度计测量测温管内水的温度，以此来确认混凝土内部的最高温度。派专人进行测量工作，填好测温记录，根据混凝土内部温度的大小来调节循环水的速度，控制混凝土内部最高温度与混凝土表面温度之差在25℃以内。

4.3控制施工过程

4.3.1选择夜间施工，并对骨料进行护盖或设置遮阳装置避免日光直晒，混凝土输送泵管也覆盖湿麻袋等避阳设施，以降底混凝土拌合物的入模温度。

4.3.2掺加相应的缓凝型减水剂，以降低混凝土初期温升。

4.3.3合理安排施工程序，控制混凝土在浇筑过程中均匀上升，避免混凝土拌和物堆积过大高差。

4.4加强混凝土养护

4.4.1在混凝土浇筑之后，做好混凝土的保温保湿养护，缓缓降温，减低温度应力，夏季注意避免曝晒，注意保温。

4.4.2采取长时间的养护，养护期由7天提高到14天，根据设计要求选择合理的拆模时间，延缓降温时间和速度。

4.4.3根据测定结果采取适当措施，及时调整保温、养护、循环水的措施，使混凝土的温度梯度不致过大，以有效控制有害裂缝的出现。

5结束语

实践证明，在大体积混凝土的施工中，针对裂缝、质量通病的防止，应在减小混凝土内外温差、优化配合比设计、改善施工工艺、提供施工质量、做好温度检测工作及加强养护等方面采取有效技术措施，坚持严谨的施工组织管理，才能最大限度地消除和减少质量通病的产生，使大体积混凝土的质量得到有效保证。

参考文献：

[1]朱伯芳.《大体积混凝土温度应力及温度控制》.北京电力出版社，1999.

[2]大体积混凝土施工规范.GB50496-2009.