楊文遠
惠生工程(中國)有限公司 上海 201203
福建申遠二期40 萬t/ a 聚酰胺一體化項目空分裝置,其冷箱基礎由混凝土墊層、鋼筋混凝土承臺、鋼筋混凝土基礎、防水槽、通風管和珠光砂混凝土等部分組成。該基礎混凝土墊層為C20 素混凝土;基礎混凝土采用防滲抗凍混凝土,強度等級C40,水膠比不大于0.4,防滲等級不小于P12,抗凍等級不小于D100;防水砂漿為1∶2 水泥砂漿中加入3%~5%的防水劑,水泥為425# —525# 普通硅酸鹽水泥;鋼筋采用HPB300、HRB400 級?;A平面尺寸為26.4m×23.2m(不規(guī)則平面),基礎混凝土澆筑方量約為1300m3。防水槽采用2mm 不銹鋼鋼板制作,展開面積約為650m2。
冷箱基礎施工程序如下:定位放線→土方開挖→基礎墊層施工→- 2.2~- 1.2m 基礎鋼筋施工→模板安裝→- 2.2~- 1.2m 混凝土澆筑→不銹鋼防水槽安裝→通風管安裝→- 1.2~+0.9m 鋼筋施工→模板安裝→預埋螺栓施工→- 1.2~+0.9m 混凝土澆筑→20mm 防水水泥砂漿施工→300mm 珠光砂混凝土施工→基礎外表面防腐→土方回填→交付安裝。
冷箱基礎關鍵施工質(zhì)量控制工序見表1。
表1 關鍵施工質(zhì)量控制工序
2.1.1 混凝土拌制及運輸
混凝土拌制時應采取措施控制升溫,并一次控制附加水量,減小坍落度損失,減少塑性收縮開裂。在混凝土拌制及運輸過程中采取以下措施:
(1)使用減水劑或以粉煤灰取代部分水泥以減小水泥用量,同時在混凝土澆筑條件允許的情況下增大骨料粒徑。
(2)添加高效減水劑,使其產(chǎn)生的拌合物坍落度維持在2h。高效減水劑還能夠減少拌合過程中骨料顆粒之間的摩擦,減緩拌合筒中的熱積聚。
(3)向骨料堆中灑水,降低混凝土骨料溫度。如有條件用地下水或井水噴灑,冷卻效果更好。
(4)在炎熱季節(jié)施工時,可以用冷水或冰塊來代替部分拌合水。
(5)混凝土拌合物運輸距離如果較長,可采用緩凝劑控制混凝土凝結(jié)時間,但注意緩凝劑的摻量要合理。
2.1.2 混凝土澆筑和修整
在炎熱氣候條件下澆筑混凝土時,要求配備足夠的人力、設備和機具,便于及時應對突發(fā)情況:
(1)檢測運到工地上混凝土的坍落度,隨時要求攪拌站予以調(diào)節(jié);
(2)夏季混凝土施工時,振動設備較易發(fā)熱損壞,因此要準備好備用振動器;
(3)與混凝土接觸的各種工具、設備和材料,如澆筑溜槽、泵管、鋼筋等,不要直接受到陽光曝曬,必要時應灑水冷卻;
(4)夏季澆筑混凝土應精心計劃,并應連續(xù)、快速澆筑?;炷帘砻嫒缬忻谒畷r,要及時進行修整,并通過表面噴水或防風措施降低表面蒸發(fā)速度。
2.1.3 混凝土養(yǎng)護
夏季澆筑的混凝土,如養(yǎng)護不當,會造成其強度降低或表面出現(xiàn)塑性收縮裂縫,因此必須加強對混凝土的養(yǎng)護。澆筑完成后,必須進行二次收面,并進行初凝后蓄水全面養(yǎng)護。
防水槽采用2mm 厚不銹鋼冷軋卷板焊制,不銹鋼板材質(zhì)為304。焊接采用氬弧焊工藝,焊絲采用H08Cr21Ni10,防水鋼板轉(zhuǎn)角位置各500mm 范圍內(nèi)不得拼接。
2.2.1 防水槽施工工藝
(1)配板下料:不銹鋼板板寬1220mm,根據(jù)設計圖紙防水槽尺寸進行排版下料,防水槽排版圖見圖1(圖中單位mm)。板材采用折邊機對板材進行折邊,折邊寬度為30mm,焊接位置為折邊后對接平焊和立焊。
圖1 防水槽排版圖
(2)水槽拼焊:因水槽壁薄、面積大,故水槽拼焊不采用預制形式制作。待基礎防水砂漿面層施工完成后,在基礎上面拼焊安裝。此施工方法可解決提前預制后吊裝導致水槽變形的問題,并且現(xiàn)場拼焊安裝節(jié)省了大批水槽內(nèi)支撐及壁板龍骨材料。
(3)焊接要求:焊絲應儲存在干燥、通風良好的焊材室內(nèi),焊絲使用前應光亮、無油污。由于板材厚度只有2mm,焊接要求一次成型。當風速超過2m/ s,應停止焊接作業(yè)或采取防風措施。焊接區(qū)域相對濕度應不高于90%。
2.2.2 主要焊接缺陷與控制措施
(1)焊縫金屬裂紋
缺陷形成原因:焊縫深寬比過大;焊道過窄;焊縫末端冷卻快。
控制措施:增大焊接電弧電壓,減小焊接電流;減慢焊接速度;適當填充弧坑。
(2)夾渣
缺陷形成原因:采用多道焊短路電?。贿^快的行走速度。
控制措施:仔細清理渣殼;減小行走速度,提高電弧電壓。
(3)氣孔
缺陷形成原因:保護氣體覆蓋不足;焊絲污染、工件污染;電弧電壓過高;噴嘴與工件距離過遠。
控制措施:增加氣體流量,清除噴嘴內(nèi)的飛濺,減小工件到噴嘴的距離;清除焊絲上的潤滑劑;清除工件上的油銹等雜物;減小電壓、減小焊絲的伸出長度。
(4)未熔合
缺陷形成原因:焊縫區(qū)有氧化皮和銹蝕;熱輸入不足;焊接熔池過大;接頭設計不合理。
控制措施:仔細清理氧化皮和銹蝕;提高送絲速度和電弧電壓,降低焊接速度;采用擺動技術時應在靠近坡口面的邊緣停留,焊絲應指向熔池前沿;坡口角度應足夠大,以便減小焊絲伸出長度,使電弧直接加熱熔池底部。
2.3.1 珠光砂混凝土配合比
珠光砂混凝土配合比不同于普通混凝土配合比。珠光砂混凝土以珠光砂、中砂為骨料,普通水泥為膠結(jié)材料,加入外加劑拌制而成,其強度和導熱系數(shù)是兩個相互制約的指標,且這兩個指標又和珠光砂混凝土密度有直接關系。混凝土強度直接和水泥用量的大小有關,水泥用量大,強度亦大,而水泥含量對導熱系數(shù)的影響十分敏感。因此,攪拌前需與廠家共同進行試配,按照設計要求的配比,經(jīng)過現(xiàn)場實際試配后確定配合比。
2.3.2 拌制投料順序及時間
(1)加入中砂→加入水泥攪拌→加入水→攪拌均勻約2min→加入外加劑拌制30s→加入珠光砂,拌制均勻即停卸料。
(2)整個過程持續(xù)4~5min,達到均勻即混凝土顏色一致、珠光砂不露白、外觀松散如豆渣、手握成團而基本不泌漿為宜。珠光砂混凝土坍落度不宜過大,應控制在30~50mm。
2.3.3 運輸
由于珠光砂與水泥比重不同,在運輸過程中容易產(chǎn)生離析現(xiàn)象,所以珠光砂混凝土必須在30min 內(nèi)入模。
2.3.4 虛鋪厚度及澆注順序
設計厚度為300mm,而珠光砂混凝土的虛鋪厚度為380mm,虛鋪厚度與設計厚度比值約為1.28。澆注沿縱向從一端起一次性連續(xù)澆注。
2.3.5 振搗
用竹片(或片狀物)依次插搗,先用2m 水平刮尺粗平,再用木板或平頭鐵鍬拍實(由虛鋪的380mm 厚拍至300mm 即可)。
2.3.6 抹面
珠光砂混凝土澆注完畢后,用木抹子將表面精平,不需要壓光。
2.3.7 養(yǎng)護
珠光砂混凝土終凝后覆蓋黑棉氈、油布保溫保濕,養(yǎng)護期不少于7d。
2.3.8 其他注意事項
(1)該混凝土施工、養(yǎng)護溫度須不小于5℃,養(yǎng)護溫度嚴禁高于80℃。嚴禁使用震動棒振搗,嚴禁用刀片式攪拌機拌制,確保珠光砂完好。澆注時要做好防水、防雨措施。
(2)為保證珠光砂粒徑不被破壞,運輸和存放過程中要防止擠壓,以免顆粒破碎,并要避免受潮。珠光砂混凝土風干后,才能進行防水層施工。
(3)混凝土澆筑應留置3 種試塊:恒重檢驗試塊、抗壓試塊和導熱系數(shù)試塊。
(1)通風管采用φ219mm×6mm 鍍鋅鋼管制作。通風管布置時,不得與預埋地腳螺栓位置沖突,必要時可進行通風管的間隔尺寸調(diào)整。通風管的焊制須滿足現(xiàn)行的國家規(guī)范及行業(yè)要求。
(2)預埋通風管共8 根,其中長度16.3m 的4 根,長度22.8m 的4 根。通風管在混凝土澆筑過程中易發(fā)生位移、下沉、上浮、左右移動等情況,為確保預埋位置準確,通風管兩端應固定在基礎壁鋼筋上,防止移位。每根通風管下采用角鋼制成的工字型支撐等距布置,并與通風管點焊。
由計算得出6d 齡期混凝土內(nèi)部溫差引起的拉應力大于該齡期內(nèi)混凝土拉抗強度值,所以采用布置循環(huán)冷卻水管的方式進行混凝土內(nèi)部降溫。埋設冷卻水管可有效降低混凝土內(nèi)部溫度,進而降低混凝土內(nèi)外溫差,是避免產(chǎn)生裂縫的有效措施。
3.2.1 冷卻水管的布置
冷卻水管采用DN50mm×2.5mm 鍍鋅鋼管,根據(jù)承臺的厚度,第一次澆筑鋪設單層冷卻水管,第二次澆筑鋪設雙層冷卻水管,冷卻水管進口連接至指定的給水井,出口排水至基礎附近的排水坑內(nèi)。冷卻水管網(wǎng)平行于承臺上表面布設在承臺中,同層冷卻水管間距0.8m,并相互連通;四周距承臺板側(cè)面0.5m,進、出水口需引出混凝土面1m 以上。降溫冷卻水管平面及立面布置如圖2 和圖3 所示。
圖2 降溫冷卻水管平面布置圖
圖3 降溫冷卻水管立面布置圖
3.2.2 冷卻水管的安裝
在綁扎承臺中間層鋼筋網(wǎng)后放置冷卻管。布管時,水管要與承臺基礎主筋錯開。當局部管段錯開有困難時,要適當移動水管的位置。水管要與鋼筋骨架或架立鋼筋綁扎牢靠,防止混凝土澆筑過程中水管變形或接頭脫落而發(fā)生堵水或漏水。
3.2.3 通水冷卻
冷卻水管被澆筑的混凝土覆蓋并振搗完畢,即可進行冷卻水管內(nèi)通水。冷卻水的流量控制在4~6m3/ h。冷卻水管進水采用帶壓施工用水,出口接至廠外排水井。降溫水管使用完成后從混凝土邊緣切除,并在切口處向里注漿,封死端口。
(1)養(yǎng)護程序:混凝土初凝后→澆水濕潤→用一到二層塑料薄膜蓋上→覆蓋兩層濕潤棉氈或毛被。
(2)混凝土在澆筑完畢后的12h 以內(nèi),覆蓋并灑水保濕養(yǎng)護,養(yǎng)護覆蓋采用一層薄膜加一層棉氈的方式。要求薄膜搭接不小于150mm,保溫被搭接不小于100mm。墻柱插筋之間狹小空間必須特別注意保溫措施,可用條形薄膜加以覆蓋后,再加蓋保溫被,確保柱插筋薄弱環(huán)節(jié)處的保溫工作。本工程混凝土中摻加了緩凝劑,澆水養(yǎng)護時間不得少于14d。
(3)混凝土強度達到1.2MPa 之前,不得上料、上機具及上腳手架等作業(yè)?;A底板保溫養(yǎng)護期間,應加強現(xiàn)場安全防火管理,施工區(qū)嚴禁煙火,確保保溫措施自始至終起到養(yǎng)護作用,嚴禁隨意掀開保溫被。
(4)在保溫養(yǎng)護期間,因后續(xù)工作需要必須揭開保溫層時,只宜局部進行,并且在工作完成后及時恢復。當混凝土內(nèi)外溫差和降溫速度超過溫控指標時,及時加蓋備用塑料薄膜和草袋。
底板測溫區(qū)導線布設位置如圖4 所示。
圖4 測溫導線布設位置示意圖
(1)基礎內(nèi)共布置9 組測溫導線。測溫管平面間距約為4m,基礎外側(cè)測溫導線預埋距基礎邊0.4m,頂部、底部兩個測溫點距底板、頂板面各200mm。此外,大氣中布設2 個測溫點,以比較混凝土表面溫度與大氣溫度之差。
(2)每組測溫導線長度分別為2.1m、1.2m、0.4m,測溫導線伸出底板表面200mm。測溫從澆筑后12h 開始,溫升階段(前5d)每2h 測溫一次,降溫階段(第6d 以后)每6h 測溫一次,共測溫14d。同時測量大氣溫度,并對測出的數(shù)據(jù)及時整理和分析,當混凝土內(nèi)溫差超過15℃時覆蓋保溫層,溫差超過20℃時覆蓋第二層。
(3)混凝土表面溫度與大氣溫度接近、大氣溫度與混凝土中心溫差不大于25℃時解除保溫,停止測溫。
(1)考慮本工程的基礎體積較大,混凝土澆筑期間環(huán)境溫度較高,為保證混凝土澆筑過程中不產(chǎn)生冷縫,混凝土澆筑采用2 臺泵車,每車砼澆筑時間為10min,并配套8 臺混凝土罐車輪轉(zhuǎn)。
(2)為防止混凝土澆筑過程中出現(xiàn)機械事故,澆筑時另聯(lián)系1 臺砼泵車及2 臺罐車備用。在混凝土澆筑時,現(xiàn)場按照兩個大班換班作業(yè)。
(1)空分裝置冷箱基礎施工工序多,質(zhì)量控制環(huán)節(jié)多,施工及質(zhì)量控制有一定難度。通過以上相關施工質(zhì)量控制措施的有效應用,解決了該基礎混凝土施工中常見的質(zhì)量問題。尤其是獨特的防水槽及珠光砂混凝土施工質(zhì)量控制措施,在實際工程運用中得到驗證,方法行之有效。
(2)采用基礎內(nèi)部冷卻降溫及養(yǎng)護等措施,有效控制了混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生。實際工程中基礎未出現(xiàn)超規(guī)范的裂縫。
(3)該項目空分冷箱基礎施工質(zhì)量受控,保證了冷箱基礎的施工質(zhì)量,為下一階段冷箱設備安裝打下良好基礎。