施工技术探讨

上海石化120万吨/年延迟焦化工程项目中，焦炭塔设备基础厚2.8米，尺寸57.2米×21.2米，混凝土总方量达3395立方米，混凝土设计强度等级为C35。
该设备基础混凝土设计强度高，体积较大，厚度较厚，采用商品混凝土浇筑，施工时间为2007年2月18-19日，当时上海日平均气温仅10度左右，白天最高温度在15度左右，夜晚最低温度只有7度，昼夜温差较大。在这样的气候条件下，混凝土浇筑如控制不好极易出现裂缝，这是因为：①基础承台混凝土要一次性浇筑，由于厚度达2.8米，混凝土内部温度不易散发；②混凝土强度等级高，一般需用普通硅酸盐525或普通硅酸盐425水泥，水化热较高；③冬春交替季节施工，施工环境温度低，易造成混凝土内、外温差大。为防止混凝土基础产生裂缝，就必须从降低混凝土温度应力和提高混凝土本身抗拉性能这两方面综合考虑。因此，我们从混凝土原材料控制入手，施工过程中采用适当的施工技术方法和养护措施，来确保该设备基础的质量。
1、混凝土原材料选用
水泥：由于施工气温较低，宜采用早期强度较高的普通硅酸盐水泥，同时尽可能减少水泥用量。C35大体积混凝土选用525号普通硅酸盐水泥。
粗、细骨料：砂石的质量、骨料的粒形、级配等对孔隙率影响很大，粗骨料应洁净、针片状、含泥量要少，石子的含泥量控制在1％以内，砂的含泥量控制在2％以内。在可泵送情况下，选用粒径5-20mm连续级配石子，以减少混凝土收缩变形。细骨料一般要较粗一些，宜采用Ⅱ区中砂，细度模数要大于2.3以上，可减少水及水泥的用量。
掺合料：磨细的粉煤灰具有很好的水化胶凝性能，是混凝土很好的掺合料，在混凝土中掺用的粉煤灰不仅能够节约水泥，降低水化热，增加混凝土和易性，改善混凝土的孔隙结构和徐变能力，而且能够大幅度提高混凝土后期强度，并且混凝土的28天强度基本能接近混凝土标准强度值，由此可以减少混凝土施工期产生温度裂缝的危险。
在混凝土配合比设计时，在保证混凝土具有良好工作性能的情况下，应尽可能的降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）、二掺（掺高效减水剂和高性能引气剂）、一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出“高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值”的抗裂混凝土。
2、基础浇筑前的准备工作
2.1基础浇筑前的技术准备工作
①制订周密的技术和质量控制措施，并进行认真细致的技术交底，做到层层落实，确保施工过程顺利实施。
②对基础钢筋进行验收，确保预埋件位置正确及固定牢固，以免在混凝土浇捣过程中发生移位。
③对模板内的垃圾进行清除，检查模板与垫层及模板之间的缝隙是否全部处理。
④考虑到混凝土对侧模的压力较大，混凝土浇捣前应对侧模进行适当的加固，以确保侧模的稳定。
2.2基础浇筑前的劳动力安排及机具准备工作
①根据施工进度计划，合理安排劳动力。焦炭塔基础混凝土总的浇捣时间为34小时，应配备三班作业人员，每班不少于12人，保证有足够的浇注、振捣、表面压光等施工人员。
②安排三班倒电工值班，保证在混凝土施工过程中的正常供电。
③由于该基础浇筑的混凝土方量较大，必须保证连续浇注，才能避免出现冷缝。根据施工现场的实际情况，施工泵车采用两台工作，一台备用。两台工作的泵车一台停在南侧，另一台停在北侧，同时由南向北和由北向南浇注，于中间合拢，如果其中一台发生故障，现场备用的一台及时调换，应在半小时内完成调试及位置调整工作。如果二台汽车泵同时发生故障，现场备用的一台投入工作，同时应立刻通知搅拌站调派新的汽车泵，并应在一小时内完成调试及位置调整工作。
④混凝土槽罐车运量按6m3/车计，安排12辆混凝土槽罐车，每小时泵车浇注100立方，预计总浇筑时间约34小时。并由专人指挥调度，以满足混凝土连续浇筑的要求。
⑤浇筑过程中应配备10台振捣棒，六根使用，其余4根备用。同时配三班倒机修人员值班，如在混凝土施工过程中振捣棒产生故障，不能正常工作时及时进行维修处理。
3、混凝土基础浇筑时采用正确的施工方法
浇筑时混凝土每层厚度控制在500MM，目的使混凝土的温度分布较均匀，也便于振捣密实。在浇捣过程中控制好每层混凝土的推进速度，要保证下层混凝土初凝之前将上一层混凝土浇捣完，以保持良好的接槎，避免上下层混凝土在施工过程中就产生施工冷缝。同时，浇筑时，振捣棒应快插慢拔，插点间距不大于30CM，严防过振或漏振。为增加分层浇筑的混凝土界面间的结合，提高混凝土的密实度和整体性，第二层混凝土浇筑时间应在第一层混凝土初凝之前，并将振捣棒插入第一层混凝土中深约50～80MM，排除第一层混凝土表面的泌水、气泡，使分层浇筑的混凝土混合一体。在面层混凝土浇筑2小时后，先将面层水泥浆按标高刮平，后用木蟹反复搓压抹平，并使混凝土表面密实，能较好地防止混凝土表面出现裂缝。
4、混凝土的养护和监测
混凝土浇筑时的温度为7～15℃，混凝土浇捣及养护期间环境温度日平均为10～18℃，为防止内外温差过大，造成温度应力大于同期混凝土抗拉强度而裂缝，养护工作尤为重要。根据结构的混凝土浇筑方向的温度分布及随混凝土龄期变化情况，进行保温养护优化选择，采取保温、保湿养护法。先在混凝土表面覆盖2层塑料薄膜，覆盖时间以混凝土初凝时间为宜，覆盖塑料薄膜的目的是防止水分蒸发，然后在塑料薄膜上覆盖3层麻袋用以保温。为防止下雨造成表面温度突降，在麻袋面上又加盖l层塑料薄膜，隔离了较低温度的雨水对麻袋的直接影响，同时又使表面已升高的温度不易散失，有效地缩小了内外温差。混凝土需补充水分时，只在下层薄膜与底板接触表面浇水，然后尽快覆盖，
由于焦炭塔设备基础混凝土较厚，为保证质量，防止混凝土因内外温差过大而出现裂缝，派专人对混凝土进行测温。测温点的设置方法是根据施工现场的平面尺寸位置，在单边中心及一角设置三个测温点，每个测温点设三个测温孔，测温孔由钢管插入混凝土形成，三个测温孔分别测不同深度的混凝土温度，养护结束后用高一强度的微膨胀细石混凝土进行填实处理。混凝土测温时间为每天六次，每4个小时测一次，每天的测温情况上报项目技术负责人、监理、业主代表及设计代表等相关人员，如发现内外温差较大，应及时与现场监理、业主、设计等相关人员共同协商，采取有效整改措施，确保混凝土内外温差不大于25℃。
以下是该焦炭塔基础混凝土温度的监测结果：（混凝土浇筑时的温度为7～15℃，混凝土浇捣及养护期间环境温度日平均为10～18℃）
测温时间 2007年2月20日 2007年2月21日 2007年2月22日 2007年2月23日
测温孔上中下上中下上中下上中下
实测温度 28 34 36 37 40 39 40 48 48 39 47 46
从监测结果可看出：2月22日中心混凝土最高温度为48.0℃，面层混凝土最高温度为40℃，底层混凝土最高温度为48℃，内部热峰值出现龄期为3天，混凝土的内、外温差一直在25℃内。
从上表中可以看到：混凝土内部与表面散热速率不一样，如果养护不好，在其表面可形成温度梯度，从而引起较大的表面拉应力。同时，此时混凝土的龄期较短，抗拉强度较低，温差产生的混凝土表面拉应力，超过此时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土表面产生表面裂缝。一般此种裂缝产生在混凝土浇筑后的第3天(升温阶段)及混凝土降温阶段，由于逐渐降温而产生收缩，再加上混凝土硬化过程中，由于混凝土内部拌合水的水化和蒸发以及胶质体的胶凝等作用，促使混凝土产生较大的拉应力，会使混凝土表面出现收缩裂缝。
由于严格监控温度变化，同时养护措施正确、到位，经过14天的养护，该焦炭塔基础混凝土的施工质量很好，表面平整、密实，满足验收规范的要求。
5、结束语
混凝土结构的施工技术与措施，直接关系到混凝土结构的使用性能，如果不能很好的了解混凝土表面开裂的原因，就拿不出解决此类问题所应采取的技术措施，那么在实际施工当中，就很难保证混凝土的施工质量。通过实践证明，在进行混凝土施工前，做好各项施工准备工作，采取有效技术措施，对施工现场严格组织管理，就可以解决混凝土施工中出现的温度裂缝和施工裂缝问题。