石化工程中大体积混凝土结构施工质量的监理控制

　　摘要：石油化工工程大体积混凝土结构施工，由于混凝土体积厚大，水泥用量多，在混凝土内部产生的水泥水化热不易释放，集聚于混凝土内部，导致混凝土内外温差大（规范规定不应大于25摄氏度），容易造成混凝土有害裂缝等质量问题。而对于某些特殊工程，特备是重要的设备基础，该裂缝可能是绝对不允许的。因此控制好有害裂缝是大体积混凝土质量是监理监控的重点和难点。本文从监理的角度，阐述结构重点部分大体积混凝土结构施工过程中监理控制的要点及一些措施。
　　关键词：大体积，混凝土，质量，监理，控制
　　一、大体积混凝土裂缝成因分析
　　所谓大体积混凝土，是指混凝土结构实体最小尺寸不小于1米的大体积混凝土，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。这样的混凝土结构广泛的出现在石油化工工程设备基础中。
　　大体积混凝土结构由于其截面大，表面积相对较小，混凝土浇筑后胶凝材料的水化热释放会使混凝土结构体内外产生较大的温度差异，混凝土表面产生温度收缩约束应力，当这种应力超过混凝土极限抗拉强度时，混凝土开裂，形成混凝土的表面裂缝和贯通裂缝，这两种裂缝均属于有害裂缝，直接影响混凝土结构耐久性，严重者甚至会造成结构破坏。
　　
　　二、大体积混凝土施工质量控制措施
　　2.1混凝土原材料的选用
　　为了有效地控制有害裂缝的出现和发展，从原材料的监理控制层面出发，必须对控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减少混凝土收缩、提高混凝土的极限抗拉强度等方面全面考虑，可采取如下措施。
　　（1）优先选用水化热较低、安定性良好、细度适中的水泥品种配制混凝土，如中、低水化热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥等，当混凝土有抗渗要求时，所用水泥的铝酸三钙含量不宜大于8%。
　　（2）混凝土粗细、骨料的选择：石子粒径一般都要求采用连续级配，粒径为5~31.5mm且级配良好的石子，含泥量小于1%；砂宜选用中粗砂或粗砂，细度模数一般在2.3~3.0左右，含泥量小于2%，特别注意要对骨料的碱活性进行检验，应选用非碱活性骨料，控制混凝土总含碱量不超过3%。
　　（3）外加剂的品种、掺量应依据工程所用胶凝材料经试验确定，对外加剂进行复试时要求检测单位对混凝土硬化收缩性能做出评价，耐久性要求较高或寒冷地区的大体积混凝土宜采用引气减水剂。
　　（4）在混凝土中掺入能改善水化胶凝物质组成的矿粉，以降低水泥用量，延缓水泥水化反应时间，既能改善混凝土拌合物的和易性、可泵性，同时可大幅提高混凝土抗渗能力。
　　（5）在混凝土中掺入适量粉煤灰，粉煤灰中的火山灰反应迟缓，发热速率较低，取代部分水泥可使混凝土内部顶峰温度显著降低，减少混凝土淤积水化热，有利于防止大体积混凝土开裂，要注意矿粉和粉煤灰总掺量不宜超过胶凝材料用量的50%。
　　2.2混凝土浇筑的质量控制
　　旁站监理人员应全面跟踪检查进入现场的混凝土质量，检查要点包括：混凝土出厂合格证、原材料复试报告、开盘鉴定书、混凝土强度等级是否满足设计要求、目测混凝土拌合物的和易性和骨料用料规格、塌落度抽查（按照首车必测、隔三车抽测的频次抽查）等项内容，一旦发现异常情况，立即采取措施暂缓该车混凝土浇捣，并报告总监理工程师处理。
　　监理工程师应见证现场试验人员试块制作，制作组数应符合规范要求，一般情况下应包含标养试块、同条件试块，试块抽取应有代表性，应反映不同强度等级、不同搅拌站及不同浇注班次、浇注部位的混凝土强度，试块拆模后应及时送至标准养护室存放，并与施工现场同条件养护混凝土试块同步制作，试块制作应在混凝土浇注工作面上进行。
　　商品混凝土到现场后严禁加水，若出现混凝土塌落度损失或产生离淅现象时，监理工程师应立即督促施工方协同搅拌站技术人员采用增加适量减水剂的方法高速搅拌处理，如果无法恢复混凝土拌合物的工艺性能时，应果断责采取措施责令不合格混凝土退出现场。
　　针对大体积混凝土的浇注，还应重点加强以下部位、环节的质量控制：
　　（1）对于深落深部位，如：承台、设备井坑，浇注宜采用Φ150泵管出料口加接6米软管布料，控制混凝土自由落体高度不超过2米的规定标准，防止产生混凝土离析，同时应采用平面分层的浇注方法单独浇注，掌握好与底板积混凝土浇筑的插入时间。
　　（2）大体积混凝土常温下浇注入模温度宜控制在25℃以内，炎热气候条件下控制在30°以内，可采取遮盖、洒水、拌冰屑等原材料降温措施降低混凝土入模温度，并依据混凝土抗裂计算书的要求及时采取内部降温措施；笔者参与的中石化福建炼油乙烯项目乙烯装置丙烯精馏塔基础施工，该基础高度3m，混凝土方量1200m3，为典型的大体积混凝土。由于浇筑季节为夏季，监理工程师要求商品混凝土供应商在白天对所有的骨料进行遮阴处理，并进行洒水降温，同时安排在夜间进行混凝土浇筑，确保混凝土入模温度符合规范要求。在基础钢筋和模板施工过程中，监理工程师仔细审核承包商提交的大体积混凝土基础专项施工方案，在结构内部分三层设置循环冷却水管，有效的降低了混凝土内部温度。混凝土浇筑前，承包商在基础5个区域分别埋设了3个温度感应探头，3个温度感应探头分别布置在混凝土上、中、下，混凝土浇筑完成后，由专人对混凝土内外温度进行检查和记录。混凝土浇筑完成后，承包商对混凝土表面采取了塑料薄膜+防火保温草垫被的保湿保温养护。由于措施得当，该设备基础混凝土内外温差始终处于受控状态，且为产生任何温度引起的表面裂缝或者贯穿裂缝。
　　冬季施工条件下浇注入模温度不得低于5°，浇注完毕应依据测温数据变化及时采取表面保温覆盖措施，降低内外温差，防止有害裂缝的出现。
　　（3）混凝土浇筑过程中，应采取防止受力钢筋、预埋件、预埋螺栓、钢板止水带移位和变形的措施，并应及时清除混凝土表面的泌水。
　　（4）在完成混凝土的浇注工序后，为防止混凝土在硬化过程中出现表面龟裂现象，要及时进行二次抹面处理工序：在混凝土初凝后先人工用木抹拍打整平，使混凝土的浆料渗出，然后用力进行抹压直至压平，第二次抹面宜在混凝土临近终凝前采用燃油磨光机抹压。
　　2.3混凝土养护的质量控制
　　对于大体积混凝土的养护，既要考虑其自身的抗裂要求，又要考虑混凝土冬季施工的抗冻要求。大体积混凝土浇注完毕的最初三天内，胶凝材料水化反应使混凝土处在升温阶段，混凝土内部温度可达60℃~70℃，而环境温度特别是在夜间温度较低，故应采用保温、保湿及缓慢降温的技术措施，以减少混凝土表面热量的过快扩散，缩小内外温差，降低温度应力，防止有害裂缝产生。具体做法为混凝土二次抹压完成后适量洒水并立即覆盖两层塑料薄膜及两层保温防火草帘被进行保温养护。监理工程师根据大体积混凝土专项施工方案的相关要求，严格检查混凝土保湿、保温措施落实情况，发现问题及时发出监理指令要求施工单位整改。保温覆盖层的拆除应征得监理工程师同意后，分层逐步进行，当混凝土的表面温度与环境最大温差小于20℃时才能全部拆除。
　　大体积混凝土保湿养护时间一般不少于14d，并应根据浇注体中心混凝土温度变化及同条件养护的混凝土试块强度确定养护周期，监理人员在日常巡视过程中应经常检查塑料薄膜的完整情况，确保保持混凝土表面湿润状态。
　　2.4混凝土的测温监测控制
　　混凝土在浇捣过程中以及养护期内，专业监理工程师应仔细检查施工单位温度监测记录，并详细记录混凝土浇注体内最高升温、内外温差、降温速率及环境温度变化情况，逐日将监测数据计入监理日志。一般来讲混凝土浇注体在入模温度基础上的峰值温升不宜大于50℃；里表温差（不含混凝土收缩的当量温度）不宜大于25℃；平均降温速率不宜大于2℃/天；表面与大气温差不宜大于20℃，当内外温差超过23℃时，为系统报警值，应及时书面通知并督促施工单位及时采取保温措施，调整保温层厚度。
　　
　　参考文献：
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