冶金业设备裂缝控制分析

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1大型设备钢筋混凝土基础裂缝的分类

由于大型设备钢筋混凝土基础是一种非均质脆性材料，由钢筋、骨料、水泥以及存留其中的气体和水组成。在温度和湿度变化的条件下，硬化并产生变形。由于各种材质的变形模量不同，因而变形大小也存在着差异，彼此之间变形大小的差异是产生裂缝的主要原因，裂缝是混凝土的一种常见病。大体积混凝土基础裂缝分类五花八门，依据各有不同。从成因上分主要包括：温差裂缝、塑性收缩裂缝、自身收缩裂缝、干燥收缩裂缝、安定性裂缝、碳化收缩裂缝等。依据危害程度来分，一般可分为无害裂缝和有害裂缝两大类。无害裂缝是指肉眼看不到的、砼内部固有的一种裂缝，它不是贯通的。宽度一般在0.05mm以下，通常视为无害。有害裂缝是指宽度在0.05mm以上的裂缝。此外，混凝土裂缝也可依其形成和发展可分为活动裂缝、静止裂缝、尚在发展的裂缝等。

2大型设备钢筋混凝土基础裂缝产生的原因

2.1夏季施工

炎热的夏季光线强，气温高，空气干燥，水分蒸发快，会导致新浇筑的混凝土表面干燥快，凝结速度快，有时出现假凝，并产生干缩裂缝现象。特别是大体积、高强度的混凝土，这种现象更为严重。

2.2自身收缩

自身收缩是混凝土收缩的一个主要来源。自身收缩与干缩一样，是由于水的迁移而引起的。但它不是由于水向外蒸发散失，而是因为水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降形成弯月面，产生所谓的自干燥作用，导致混凝土体的相对湿度降低及体积减小而最终自身收缩。水灰比对自身收缩影响较大，一般来说，当水灰比大于0.5时，其自干燥作用和自身收缩与干缩相比小得可以忽略不计；但是当水灰比小于0.35时，体内相对湿度会很快降低到80%以下，自身收缩与干缩则几乎各占一半。

2.3大量水化热导致设备基础内外温差大

大型冶金设备基础结构截面大，水泥用量多。因而，在混凝土浇筑过程中，不可避免产生内外温差。温差的产生主要在混凝土浇筑初期，这一阶段产生大量的水化热，形成内外温差并导致混凝土开裂，这种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3天。水泥放出大量水化热，基础内部温度升高。由于混凝土体积过大，导热不良，相对散热较小，混凝土内部水化热积聚不易散发，外部则散热较快。基础外面温度低于内部温度。依据热胀冷缩的原理，中心部分混凝土膨胀的速度要比表面混凝土快，中心部分与表面质点间形成相互约束，中心属于约束膨胀，不会开裂；表面属于约束收缩，当表面拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土表面就产生裂缝。

2.4安定性裂缝

安定性裂缝主要表现为龟裂，通常是由于水泥安定性不合格而引起的。

2.5混凝土的配合比不当

在工程建设中，为了满足施工和易性的要求，混凝土中被大量加入水，这些多余的水游离在混凝土中，随着时间的推移慢慢蒸发，引起混凝土的收缩；其次，水泥用量、水泥种类、骨料含泥量级配是否均匀等都对裂缝的发生起主导作用。

3混凝土裂缝预防措施

3.1设计优化

尽量选用低热水泥配制混凝土，如采用矿渣水泥、粉煤灰水泥；尽可能选用强度等级低的混凝土，充分利用后期强度。大体积混凝土由于体积大，水泥用量大，水化热量高，可以在设计时在混凝土中加入减水剂，降低水灰比。在配筋率不变、构件截面允许的条件下，采用小直径钢筋，同时钢筋间距宜小。

3.2科学施工

大型设备基础宜分块分层浇筑，每层间隔5~7d，分块厚度1~1.5m，这样利于水化热散发和减少约束。对于长基础和结构，采取20~30m留一道0.5~1.0m的后浇带，钢筋保持连通，40d后再用膨胀细石混凝土填灌密实，以消减温度收缩应力；大型设备基础还应避开炎热天气施工，在混凝土中添加缓凝剂等。

3.3精心养护

常规养护方法是在混凝土浇筑后，表面及时用草垫锯末覆盖并喷水养护，大体积砼由于块体内外温度不一致，强度增长不同，常常是在强度增长慢的表面开裂，因而尽量晚拆模，拆模后要立即覆盖或及时回填，避开外界气候的影响，养护期应以砼强度增长最快的阶段为准，即7~28天，加强早期养护，提高抗拉强度。

3.4避免结构突变产生应力集中

在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。在易裂的边缘部位设置暗梁，提高该部位的配筋率和混凝土的极限抗拉强度。

3.5蓄水养护

大基础的外表面浸泡在养护水之中，巧妙地解决了夏季浇筑混凝土施工的保温、保湿矛盾。同时这种蓄水的办法，又消除了人工对承台侧面浇水养护的不及时性和不可靠性，成为防止混凝土裂缝的一项重要措施。增加复振，3遍抹压，消除塌陷裂缝。混凝土尽可能晚拆模。增添外加剂，通过试验掺入适当的外加剂。改善新拌混凝土的工作度，提高硬化混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能起着极为重要的作用，也是混凝土提高性能的重要组分。

4混凝土裂缝的治理

裂缝对钢筋锈蚀、碳化、抗疲劳等有很大影响，故需采取治理措施。对表面裂缝可采取涂环氧胶泥或喷水泥砂浆进行表面封闭处理。对于贯穿裂缝或深入裂缝，可采用灌水泥砂浆或环氧砂浆进行裂缝修补。

5结论

大体积混凝土的温度裂缝经常出现在高炉、轧钢、炼钢等设备基础中，裂缝的存在时刻威胁着生产的安全，所以必须把控制和减小裂缝的理念贯穿工程始终，精心设计，科学施工，严把质量关，把安全隐患消灭在工程建设阶段。