劉 成 保

(浙江省嘉興市建筑工業(yè)學(xué)校，浙江 嘉興 314000)

鋼筋混凝土鉆井井壁早期裂縫的控制技術(shù)

劉 成 保

(浙江省嘉興市建筑工業(yè)學(xué)校，浙江 嘉興 314000)

分析了鉆井預(yù)制井壁混凝土早期裂縫的原因，從優(yōu)化混凝土配合比、優(yōu)化攪拌工藝、優(yōu)化澆筑工藝等方面，闡述了早期混凝土裂縫控制技術(shù)途徑，從而保證混凝土施工質(zhì)量。

井壁，高性能混凝土，裂縫

鋼筋混凝土鉆井井壁屬于大體積混凝土薄壁結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)混凝土常常發(fā)生早期開裂。其早期開裂的主要原因有以下三方面：1)膠凝材料水化熱量大，早期混凝土內(nèi)部溫度高。2)混凝土硬化時(shí)內(nèi)熱外冷，熱脹冷縮，有較大的溫縮應(yīng)力存在。3)混凝土中用水量較少，各種反應(yīng)都在搶奪水分子，水分不夠用，脫模后極易造成表面干縮，引發(fā)開裂。為了滿足井壁受力和鉆進(jìn)工藝要求，井壁采用預(yù)制高性能鋼筋混凝土井壁，在對(duì)混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化后，還需要結(jié)合防裂目標(biāo)，對(duì)原有施工工藝過程的每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制和優(yōu)化。包括現(xiàn)場(chǎng)原材料質(zhì)量、拌合料的計(jì)量、混凝土攪拌、混凝土澆筑、混凝土養(yǎng)護(hù)等多方面提出明確要求。

1 優(yōu)化混凝土配合比

預(yù)制鉆井井壁由逐節(jié)井壁筒和井壁底拼裝組成，每節(jié)井壁和井壁底均在地面預(yù)制完成。預(yù)制混凝土井壁需采用高性能混凝土，高性能混凝土是在普通混凝土的原材料組分中摻入各種外加劑和礦物摻和料配制生產(chǎn)而成。高強(qiáng)混凝土井壁混凝土配合比設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)就是通過研究礦物摻和料對(duì)混凝土早期收縮的影響，來實(shí)現(xiàn)混凝土井壁的高強(qiáng)度和防裂的目標(biāo)。

通過試驗(yàn)表明：在混凝土中摻入了礦物摻和料，如磨細(xì)礦粉、粉煤灰等，可以降低水化熱，減少溫升，并改善混凝土的和易性。還可以填充膠凝材料的空隙，改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，參與膠凝材料的水化反應(yīng)，提高抗腐蝕能力，并且可以抑制混凝土中的堿—集料反應(yīng)。

采用微緩凝型綜合外加劑，如TK-1高效減水劑，使得生產(chǎn)的混凝土在用水量減少的同時(shí)又能夠保持良好的和易性，配制的混凝土強(qiáng)度提高，結(jié)構(gòu)密實(shí)性更好，抗?jié)B性提高，并具有良好的耐久性。

在混凝土配合比設(shè)計(jì)中，可以適當(dāng)減少水泥的用量。如C65高性能混凝土中水泥用量在365 kg/m3左右、粉煤灰55 kg/m3左右、礦渣粉110 kg/m3左右，這樣就能從根本上減少水化熱，降低混凝土內(nèi)部溫升和收縮，同時(shí)混凝土中膠凝材料總量也較高，保證混凝土具有足夠的彈性模量和體積安定性。

2 優(yōu)化混凝土的攪拌工藝

原材料管理方面要求原材料必須經(jīng)過進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收合格，不合格或者有疑問的材料不得使用。因此，原材料要有專職材料員進(jìn)行管理，并且要有分區(qū)的堆放位置。材料管理員和施工人員之間對(duì)各種原材料的出入庫(kù)應(yīng)有書面交接記錄。各種原材料的堆放場(chǎng)地，應(yīng)該掛牌，明確標(biāo)識(shí)。液體材料及粉狀材料都要分類分區(qū)堆放，以免錯(cuò)拿。

原材料稱重計(jì)量要準(zhǔn)確。水泥、砂、石、TK-1高效減水劑、粉煤灰、礦渣粉和水必須經(jīng)過計(jì)量才能投入攪拌機(jī)，磅秤也得定時(shí)校定。施工規(guī)范要求計(jì)量偏差應(yīng)符合下列規(guī)定(按重量計(jì)):水泥:±2%；粉煤灰、礦渣粉、減水劑、水:±1%；砂、石:±3%。物料計(jì)量后，加入攪拌機(jī)過程中應(yīng)防止遺撒，特別是要避免液體外加劑從料斗中流出。

每次施工前均應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)砂、石的含水量，用于調(diào)整施工配合比。每節(jié)井壁混凝土坍落度檢測(cè)不少于2次，發(fā)現(xiàn)混凝土坍落度過大或過小時(shí)，應(yīng)立即暫停施工，及時(shí)調(diào)整施工配合比；每班檢查原材料的稱量至少1次；每節(jié)井壁應(yīng)留置抗壓強(qiáng)度試塊(7 d,28 d和60 d強(qiáng)度)，宜采用標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)密實(shí)，試塊抹平、編號(hào)后用塑料膜封閉表面，防止失水，然后在標(biāo)準(zhǔn)條件下靜置1 d拆模，并繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期；試塊抗壓強(qiáng)度宜采用200 t以上試驗(yàn)機(jī)，試塊在試驗(yàn)機(jī)承臺(tái)上要仔細(xì)對(duì)中，試塊受壓面與上下承臺(tái)平穩(wěn)接觸，支座要靈活，避免試塊不均勻受壓破壞。

確定專人負(fù)責(zé)混凝土攪拌時(shí)的投料，并監(jiān)督計(jì)量過程。嚴(yán)禁憑感覺隨意增加拌合用水量；在攪拌第一盤混凝土?xí)r，水泥和砂子的用量應(yīng)增加10%左右，其水灰比應(yīng)保持不變，以克服因攪拌機(jī)筒壁粘附砂漿導(dǎo)致的混凝土質(zhì)量異常；一次投料法投料順序?yàn)槭雍蜕啊?、粉煤灰、礦渣粉→外加劑→水；為了保證混凝土的均勻性和強(qiáng)度，也可采用二次投料法?？刂茢嚢钑r(shí)間：由于高強(qiáng)度混凝土的坍落度較小，應(yīng)采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌，最短攪拌時(shí)間為1.5 min(攪拌機(jī)容量小于500 L);建議在攪拌場(chǎng)地設(shè)置鬧鐘，準(zhǔn)確控制攪拌時(shí)間，攪拌時(shí)間過短，則攪拌不均勻，攪拌時(shí)間過長(zhǎng)，則導(dǎo)致混凝土離析。

混凝土攪拌時(shí)，要注意控制井壁根部和上部的混凝土坍落度，以保證混凝土的外觀質(zhì)量，同時(shí)對(duì)于控制起吊強(qiáng)度和井壁在井下的正常使用都很重要。

3 優(yōu)化混凝土澆筑工藝

在澆筑混凝土之前，模板內(nèi)及鋼筋間的垃圾必須清理干凈?；炷恋臐仓?yīng)連續(xù)不斷進(jìn)行，按混凝土的澆筑順序和施工方案進(jìn)行，并盡量減少人為因素造成的施工縫。

在澆筑鉆井井壁混凝土?xí)r，要通過振搗棒振搗作用將送料口附近的混凝土攤開，這就使得離送料口的較遠(yuǎn)區(qū)域水泥漿的含量較高。由于水泥灰漿的干縮率高、抗裂強(qiáng)度較低，這就使得井壁混凝土在溫差或濕差的作用下，遠(yuǎn)離送料口的澆筑區(qū)域成為裂縫較多位置。因此，在井壁混凝土澆筑時(shí)，需要強(qiáng)調(diào)要從若干個(gè)下料口均勻布料，以避免沉降、塑性收縮和局部干縮過大引起的裂縫。

井壁混凝土必須采用插入式振搗棒機(jī)械振搗，從混凝土外觀看，表面不再下沉，氣泡不再冒出，蜂窩麻面較少，可以說明混凝土已經(jīng)振搗密實(shí)。但需要注意，既不能漏振、欠振、也不可過振，否則都會(huì)導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度出現(xiàn)問題。由于施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制是室外施工，混凝土澆筑后，應(yīng)盡量避免陽光直接照射內(nèi)外鋼模板和井壁，引起混凝土升溫過高，產(chǎn)生溫度裂縫。高溫季節(jié)施工應(yīng)采取適當(dāng)?shù)恼陉柎胧?/p>

4 優(yōu)化混凝土拆模與養(yǎng)護(hù)工藝

混凝土預(yù)制井壁的早期裂縫主要與水泥水化熱引起的內(nèi)外溫差導(dǎo)致熱脹冷縮和干燥引起的表面收縮(特別是拆模后)有關(guān)。在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，水化熱引起的內(nèi)部溫度升高可達(dá)30 ℃以上，這就導(dǎo)致了混凝土內(nèi)外巨大的溫差，而這時(shí)混凝土已處于強(qiáng)度較高，徐變較少的階段，如果溫縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度就會(huì)產(chǎn)生裂縫。而且預(yù)制井壁一般采用單層內(nèi)襯鋼板，當(dāng)混凝土因內(nèi)外溫差或濕差產(chǎn)生收縮時(shí)，內(nèi)襯鋼板的約束增加了拉應(yīng)力，加劇了裂縫進(jìn)一步發(fā)展、增大。同時(shí)，拆模后混凝土尚沒有完全終凝，養(yǎng)護(hù)現(xiàn)場(chǎng)又沒有防風(fēng)設(shè)施，導(dǎo)致混凝土中水分子蒸發(fā)過快，引起表面混凝土干縮，也會(huì)產(chǎn)生裂縫。

混凝土的養(yǎng)護(hù)是控制早期裂縫最重要的措施之一。高強(qiáng)高性能混凝土的強(qiáng)度發(fā)展受早期養(yǎng)護(hù)的影響很大，一定要派專人負(fù)責(zé)養(yǎng)護(hù)工作。

1)拆模時(shí)間：根據(jù)混凝土的實(shí)際強(qiáng)度和施工氣候、溫度確定拆模時(shí)間，一般14 h～17 h，如果遇到雨水天氣下拆模，必須對(duì)井壁混凝土采取防雨措施，否則易因雨水導(dǎo)致混凝土表面溫度下降，產(chǎn)生溫度收縮，加劇裂縫的發(fā)展。

2)高強(qiáng)高性能混凝土用水量少，切不可使混凝土失水影響質(zhì)量，一般天氣情況下，井壁脫模后，必須立即在預(yù)制井壁外側(cè)罩一層塑料布，用于保濕養(yǎng)護(hù)。夏季高溫天氣里施工，混凝土脫模后，必須立即在井壁上覆蓋草墊子或麻袋片保溫養(yǎng)護(hù)，注意覆蓋嚴(yán)密，沿井壁高度方向每隔1 m～1.5 m捆一道繩子。

3)脫模24 h以后開始在草墊子或麻袋片上進(jìn)行充分的澆水養(yǎng)護(hù)。水的溫度也需控制，井壁混凝土表面與水的溫差不超過20 ℃為宜，灑水養(yǎng)護(hù)要及時(shí)、適量，混凝土表面不得見白、起砂，以減少干縮裂縫。

4)養(yǎng)護(hù)期從拆模開始算起7 d。整個(gè)養(yǎng)護(hù)期內(nèi)，不得將水直接澆在混凝土表面，以免造成混凝土內(nèi)外的溫度應(yīng)力過大，致使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。

5)特殊氣候條件下的施工要更加謹(jǐn)慎，防止溫差和失水引起的開裂。冬季施工注意及時(shí)覆蓋和保溫，防止混凝土受凍前，強(qiáng)度發(fā)展過慢。在高溫天氣施工前，注意覆蓋砂、石集料，避免陽光曝曬。高性能混凝土的彈性模量高，徐變小，變形能力較弱，因此控制高性能混凝土的早期溫升尤為重要。在氣溫較高時(shí)，通過避免砂石暴曬，盡可能降低混凝土的入模溫度，混凝土入模溫度過高，對(duì)于控制溫度應(yīng)力裂縫是十分不利的。

綜上所述，鉆井井壁這類薄壁大體積混凝土的早期開裂主要是溫差、自收縮和干縮引起的，預(yù)防早期開裂可以采用的技術(shù)途徑包括優(yōu)化混凝土配合比，根據(jù)鉆井井壁的施工工藝特點(diǎn)，正確地選擇原材料、合理的工藝參數(shù)。并經(jīng)過各方面協(xié)同，對(duì)施工工藝進(jìn)行有效的控制，高性能混凝土的高強(qiáng)和抗裂效果是能夠達(dá)到的。同時(shí)，預(yù)制井壁外層配筋直徑較大、間距寬，不如保持總配筋率不變，采用細(xì)而密的配筋方式能夠更有效的減少裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。

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Earlycrackscontrollingtechnologiesofsteelreinforcedconcretedrillingwellwall

LiuChengbao

(ZhejiangJiaxingBuildingIndustrySchool,Jiaxing314000,China)

The thesis analyzes drilling prefabricated well wall concrete early cracking causes. Starting from aspects of optimizing concrete mixing proportion, optimizing mixing technology and optimizing grouting technology, it describes early concrete cracks controlling technology methods, so as to guarantee concrete construction quality.

well wall, high-performance concrete, cracks

TU312.3

：A

1009-6825(2017)24-0106-03

2017-06-15

劉成保(1985- )，男，講師