石化大型设备基础工程混凝土裂缝防控措施

王益本

摘 要：随着石油化工企业规划的扩大，大型设备的运用逐渐增多，许多大型设备安装之前需要完成基础工程，基础工程的裂缝控制和维护对于设备的平稳运行具有非常重要的作用，对于提高设备的稳定性，延长设备的使用寿命有直接的关系。本文从石油化工大型设备基础工程中混凝土裂缝的影响因素进行分析，为了提高基础工程的质量，从原材料控制、温度控制、施工控制等方面重点分析了混凝土裂缝的防控措施。

关键词：大型设备；基础工程；混凝土；裂缝；石化

1 前言

随着我国石油化工行业朝着规模化和集约化的方向发展，大型设备的使用量逐渐增多，无论是设备的工艺设计上还是体积上都较为复杂。大型设备的基础工程往往是采用混凝土浇筑，在大型设备的使用过程中，由于机械振动等往往会使混凝土稳定性受影响，产生裂缝。对于设备的正常运行和加工精度会产生较大的负面影响。为了保证石油化工设备的稳定性，在土建工程中，必须严格控制施工质量，从多方面加强混凝土稳定性等，从而有效抑制混凝土裂缝的产生。

2 混凝土原材料的质量控制

混凝土常应用在各个领域中，实用性良好，是一种新型复合型材料，主要通过胶凝材料，把相应的各材料进行融合，然后应用在实际的施工中。对于混凝土来说，其原材料主要包括了砂石、水和水泥，按照一定的混合比例进行搅拌，形成了一种水泥质的材料。这样的复合材料在凝固之后，不管硬度，还是耐久性等都较好，还能起到一定的防渗作用，且制造工艺的难度相对较低，操作方便，花费的成本不高，在建筑领域中得到了广泛的应用，使之成为了主要的材料之一。引发石油工程大型设备混凝土裂缝主要原因包括载荷量、温度变化、收缩、施工质量和原材料等，因此本次本文重点针对这几个方面进行论述。

2.1 水泥的选用

大体积混凝土之所以会产生裂缝，其主要原因是混凝土在硬化过程中会释放出大量的水化热，混凝土内部温度会大幅度升高，从而产生内外温差，导致混凝土表面温度出现变化。

混凝土的绝热温升与混凝土单位体积的水泥用量和水泥使用品种有关，并随混凝土的龄期按指数关系递增，该阶段弹性模量随混凝土龄期的增长而逐渐增高。中期应力为自早期结束至混凝土冷却到稳定温度时止，该阶段混凝土性能趋于稳定，其弹性模量变化不大。晚期应力为中期结束至后期使用阶段，这时温度应力主要是由于外界气温和水温的变化所引起。上述各个阶段的温度应力均为该阶段产生的温度应力与前期阶段残余应力叠加之后的结果。温度应力的结果是产生较大的拉应力，混凝土便开始出现温度裂缝。

2.2 掺合料

在大体积混凝土施工过程中，施工要求必须有100-120mm的坍落度，因此单纯依靠用水量不仅会增加水泥的消耗，同时会加大混凝土的干缩，还会增加混凝土水化热。因此在实际施工的过程中，可以增加减水剂，提高混凝土工作性能和降低水化热。混凝土结构开裂不仅直接影响结构外观，还会造成钢筋锈蚀、混凝土碳化、降低强度，缩短结构耐久性，影响其正常使用，所以采取相应的技术措施去处理和解决温度应力、并按裂缝产生的多方面原因去分析以最大限度地减少混凝土开裂就显得尤为重要。

3 混凝土浇筑温度的控制

为了降低石化大型设备基础工程混凝土裂缝的发生，就必须在混凝土浇筑的过程中对温度进行有效的控制，例如在夏季温度較高时，为了减缓混凝土温度的升高，降低内外温度差，应当及时采取措施对浇筑混凝土进行温度的控制，要求夏季混凝土施工中，入模温度尽量要求低，并且接近大气温度即可。在石化大型设备基础工程中，混凝土的温度控制常常还可以使用以下方法。

3.1 材料控制方法

根据影响大体积混凝土开裂的因素，逐个分析裂缝产生原因，然后提出确实可行的一套裂缝缓解技术及方法是非常重要的。温度裂缝控制首要应从基础方法—材料的选择方面去考虑。由前可知，大体积混凝土裂缝的产生大都与温度应力过大有关，而温度应力主要来源于水泥水化热，所以：①合理选用低或者中水化热的水泥，以降低混凝土温度峰值；②在混凝土中添加适当的混合材料（主要是粉煤灰）可以减少水泥的用量，降低混凝土的绝热温升；③在混凝土材料中掺加缓凝剂或高效减水剂，减少拌合混凝土时的用水量和减少水泥用量；④选择粒径较大、颗粒形状较好、热学性能好且级配良好的骨料。

3.2 水管冷却法

由于水泥用量大，水泥水化时大量的热量汇集导致混凝土内部温度急剧上升（内部温度可达60～90℃左右），而混凝土是热的不良导体，自身温降速度较慢，为了保证工程质量，加快工程施工进度，冷却水管法是大体积混凝土温控常用措施之一，即：在混凝土中预埋一些网状水管，利用管中循环冷水（可用地下水、江、河、湖泊、自来水等各种水源）的流动来降低混凝土内部的温度。20世纪中期，美国设计的胡佛坝为当时世界上最高的混凝土坝体，就选用了水管冷却降温的方法，进行了现场大量试验，表明水管冷却对混凝土坝体降温效果十分明显，由此成为大体积混凝土温控方面的一项重要的措施。

4 混凝土浇筑过程中的质量控制

4.1 减小地基对混凝土的影响

（1）在混凝土的内部，降低其约束力。当温度应力增强时，混凝土内部的约束力也随之增强，可见，通过减少内部的温度应力，混凝土内部的约束力也会被削弱。除此之外，还应该采取相应的措施进行保温，例如：暖棚法、蓄水法等，在混凝土的外部，通过一些有效的保温手段，可以显著的减小混凝土内、外的温差，以此来控制温度应力。

（2）降低外部地基的约束力。对混凝土进行浇筑时，如果混凝土的浇筑面积很大，或者厚度较大，都会受到地基的约束，所以，要减小混凝土的厚度，通过设置动层，设置滑动层，抵抗外部约束力的干扰。

4.2 增强混凝土的抗裂性能

（1）添加合理的添加剂。通过添加剂的加入，可以掌控混凝土的自缩值，对添加剂进行应用时，要参照外用添加剂的技术标准、规范。

（2）应用抗震性能的材料。在生产时，可以在混凝土中加入相应的纤维，比如：有机纤维、无机纤维，以及金属纤维等，不仅起到了抗拉的作用，其抗裂性能也变得更强。

（3）确定混凝土材料的最佳配比。对于混凝土来说，材料的配比关系着其质量、性能等。通常，要对混凝土配比进行计算。生产前，技术人员还要验证材料的配比的科学性，找到最佳的配比，只有这样，才能保证混凝土的强度。

5 结束语

综上所述，在石化工程中大型设备基础中混凝土产生裂缝的原因是较为复杂的，要想避免裂缝的产生，就必须对各个施工环节加以重视。混凝土施工技术方案十分关键，不仅影响着项目的整体质量，还能够在各个施工领域中提供有价值的施工技术，且实现相应的价值，对于石化工程中基础工程的质量控制具有较大帮助。

参考文献：

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