冶金業(yè)設(shè)備裂縫控制分析

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1大型設(shè)備鋼筋混凝土基礎(chǔ)裂縫的分類(lèi)

由于大型設(shè)備鋼筋混凝土基礎(chǔ)是一種非均質(zhì)脆性材料，由鋼筋、骨料、水泥以及存留其中的氣體和水組成。在溫度和濕度變化的條件下，硬化并產(chǎn)生變形。由于各種材質(zhì)的變形模量不同，因而變形大小也存在著差異，彼此之間變形大小的差異是產(chǎn)生裂縫的主要原因，裂縫是混凝土的一種常見(jiàn)病。大體積混凝土基礎(chǔ)裂縫分類(lèi)五花八門(mén)，依據(jù)各有不同。從成因上分主要包括：溫差裂縫、塑性收縮裂縫、自身收縮裂縫、干燥收縮裂縫、安定性裂縫、碳化收縮裂縫等。依據(jù)危害程度來(lái)分，一般可分為無(wú)害裂縫和有害裂縫兩大類(lèi)。無(wú)害裂縫是指肉眼看不到的、砼內(nèi)部固有的一種裂縫，它不是貫通的。寬度一般在0.05mm以下，通常視為無(wú)害。有害裂縫是指寬度在0.05mm以上的裂縫。此外，混凝土裂縫也可依其形成和發(fā)展可分為活動(dòng)裂縫、靜止裂縫、尚在發(fā)展的裂縫等。

2大型設(shè)備鋼筋混凝土基礎(chǔ)裂縫產(chǎn)生的原因

2.1夏季施工

炎熱的夏季光線強(qiáng)，氣溫高，空氣干燥，水分蒸發(fā)快，會(huì)導(dǎo)致新澆筑的混凝土表面干燥快，凝結(jié)速度快，有時(shí)出現(xiàn)假凝，并產(chǎn)生干縮裂縫現(xiàn)象。特別是大體積、高強(qiáng)度的混凝土，這種現(xiàn)象更為嚴(yán)重。

2.2自身收縮

自身收縮是混凝土收縮的一個(gè)主要來(lái)源。自身收縮與干縮一樣，是由于水的遷移而引起的。但它不是由于水向外蒸發(fā)散失，而是因?yàn)樗嗨瘯r(shí)消耗水分造成凝膠孔的液面下降形成彎月面，產(chǎn)生所謂的自干燥作用，導(dǎo)致混凝土體的相對(duì)濕度降低及體積減小而最終自身收縮。水灰比對(duì)自身收縮影響較大，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)水灰比大于0.5時(shí)，其自干燥作用和自身收縮與干縮相比小得可以忽略不計(jì)；但是當(dāng)水灰比小于0.35時(shí)，體內(nèi)相對(duì)濕度會(huì)很快降低到80%以下，自身收縮與干縮則幾乎各占一半。

2.3大量水化熱導(dǎo)致設(shè)備基礎(chǔ)內(nèi)外溫差大

大型冶金設(shè)備基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)截面大，水泥用量多。因而，在混凝土澆筑過(guò)程中，不可避免產(chǎn)生內(nèi)外溫差。溫差的產(chǎn)生主要在混凝土澆筑初期，這一階段產(chǎn)生大量的水化熱，形成內(nèi)外溫差并導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂，這種裂縫一般產(chǎn)生在混凝土澆筑后的第3天。水泥放出大量水化熱，基礎(chǔ)內(nèi)部溫度升高。由于混凝土體積過(guò)大，導(dǎo)熱不良，相對(duì)散熱較小，混凝土內(nèi)部水化熱積聚不易散發(fā)，外部則散熱較快。基礎(chǔ)外面溫度低于內(nèi)部溫度。依據(jù)熱脹冷縮的原理，中心部分混凝土膨脹的速度要比表面混凝土快，中心部分與表面質(zhì)點(diǎn)間形成相互約束，中心屬于約束膨脹，不會(huì)開(kāi)裂；表面屬于約束收縮，當(dāng)表面拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土表面就產(chǎn)生裂縫。

2.4安定性裂縫

安定性裂縫主要表現(xiàn)為龜裂，通常是由于水泥安定性不合格而引起的。

2.5混凝土的配合比不當(dāng)

在工程建設(shè)中，為了滿足施工和易性的要求，混凝土中被大量加入水，這些多余的水游離在混凝土中，隨著時(shí)間的推移慢慢蒸發(fā)，引起混凝土的收縮；其次，水泥用量、水泥種類(lèi)、骨料含泥量級(jí)配是否均勻等都對(duì)裂縫的發(fā)生起主導(dǎo)作用。

3混凝土裂縫預(yù)防措施

3.1設(shè)計(jì)優(yōu)化

盡量選用低熱水泥配制混凝土，如采用礦渣水泥、粉煤灰水泥；盡可能選用強(qiáng)度等級(jí)低的混凝土，充分利用后期強(qiáng)度。大體積混凝土由于體積大，水泥用量大，水化熱量高，可以在設(shè)計(jì)時(shí)在混凝土中加入減水劑，降低水灰比。在配筋率不變、構(gòu)件截面允許的條件下，采用小直徑鋼筋，同時(shí)鋼筋間距宜小。

3.2科學(xué)施工

大型設(shè)備基礎(chǔ)宜分塊分層澆筑，每層間隔5~7d，分塊厚度1~1.5m，這樣利于水化熱散發(fā)和減少約束。對(duì)于長(zhǎng)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)，采取20~30m留一道0.5~1.0m的后澆帶，鋼筋保持連通，40d后再用膨脹細(xì)石混凝土填灌密實(shí)，以消減溫度收縮應(yīng)力；大型設(shè)備基礎(chǔ)還應(yīng)避開(kāi)炎熱天氣施工，在混凝土中添加緩凝劑等。

3.3精心養(yǎng)護(hù)

常規(guī)養(yǎng)護(hù)方法是在混凝土澆筑后，表面及時(shí)用草墊鋸末覆蓋并噴水養(yǎng)護(hù)，大體積砼由于塊體內(nèi)外溫度不一致，強(qiáng)度增長(zhǎng)不同，常常是在強(qiáng)度增長(zhǎng)慢的表面開(kāi)裂，因而盡量晚拆模，拆模后要立即覆蓋或及時(shí)回填，避開(kāi)外界氣候的影響，養(yǎng)護(hù)期應(yīng)以砼強(qiáng)度增長(zhǎng)最快的階段為準(zhǔn)，即7~28天，加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)，提高抗拉強(qiáng)度。

3.4避免結(jié)構(gòu)突變產(chǎn)生應(yīng)力集中

在易產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)采取加強(qiáng)措施。在易裂的邊緣部位設(shè)置暗梁，提高該部位的配筋率和混凝土的極限抗拉強(qiáng)度。

3.5蓄水養(yǎng)護(hù)

大基礎(chǔ)的外表面浸泡在養(yǎng)護(hù)水之中，巧妙地解決了夏季澆筑混凝土施工的保溫、保濕矛盾。同時(shí)這種蓄水的辦法，又消除了人工對(duì)承臺(tái)側(cè)面澆水養(yǎng)護(hù)的不及時(shí)性和不可靠性，成為防止混凝土裂縫的一項(xiàng)重要措施。增加復(fù)振，3遍抹壓，消除塌陷裂縫?；炷帘M可能晚拆模。增添外加劑，通過(guò)試驗(yàn)摻入適當(dāng)?shù)耐饧觿?。改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力學(xué)、熱學(xué)、變形、耐久性等性能起著極為重要的作用，也是混凝土提高性能的重要組分。

4混凝土裂縫的治理

裂縫對(duì)鋼筋銹蝕、碳化、抗疲勞等有很大影響，故需采取治理措施。對(duì)表面裂縫可采取涂環(huán)氧膠泥或噴水泥砂漿進(jìn)行表面封閉處理。對(duì)于貫穿裂縫或深入裂縫，可采用灌水泥砂漿或環(huán)氧砂漿進(jìn)行裂縫修補(bǔ)。

5結(jié)論

大體積混凝土的溫度裂縫經(jīng)常出現(xiàn)在高爐、軋鋼、煉鋼等設(shè)備基礎(chǔ)中，裂縫的存在時(shí)刻威脅著生產(chǎn)的安全，所以必須把控制和減小裂縫的理念貫穿工程始終，精心設(shè)計(jì)，科學(xué)施工，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，把安全隱患消滅在工程建設(shè)階段。