某廠根據(jù)現(xiàn)場抽樣試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析，通過改造施工工藝，探索出裂縫產(chǎn)生的原因、預(yù)防及修補(bǔ)煙囪內(nèi)襯裂縫的方案，使煙囪內(nèi)襯得以順利完成。
1 澆注料的理化特性分析
該煙囪筒壁內(nèi)襯采用BSI-YJ型輕質(zhì)耐酸澆注料，該澆注料亦作為煙囪隔熱材料使用，煙囪不另設(shè)隔熱層。該澆注料以耐酸骨料、添加劑、粘結(jié)劑配制而成，由生產(chǎn)廠配成混合料運(yùn)抵現(xiàn)場。該澆注料具有骨料體積和密度輕(在110℃下，24h體積密度小于950kg/m3)、凝固快(在15~30min可達(dá)初凝強(qiáng)度)、使用溫度高(最高可達(dá)400℃)、耐酸強(qiáng)度高(浸在30%硫酸中60天抗壓強(qiáng)度大于8.0MPa)、耐久性好和線變化率小(常溫下小于0.22W/m·K)等優(yōu)點(diǎn)。但該澆注料存在結(jié)構(gòu)孔隙率大、表面粗糙、流動性差、吸水率和吸濕性大、吸水后易濕脹和開裂等缺點(diǎn)。
2 裂縫產(chǎn)生的特征及其原因分析
在質(zhì)量檢查中，發(fā)現(xiàn)煙囪內(nèi)襯由3個(gè)部位出現(xiàn)裂縫：(1)煙囪內(nèi)襯施工到93.1m時(shí)，發(fā)現(xiàn)35~65m內(nèi)襯處有2條環(huán)向裂縫，并有不同程度的剝落、空鼓現(xiàn)象，其中在40m標(biāo)高處最嚴(yán)重。該裂縫開始為小裂紋，在1個(gè)月內(nèi)逐漸擴(kuò)大，長度最長達(dá)4m、寬度達(dá)50mm，且環(huán)向貫通整個(gè)煙囪內(nèi)襯。
(2)煙囪內(nèi)襯施工到130.5~132.1m處，內(nèi)襯拆模后，即發(fā)現(xiàn)豎向裂縫，縫寬小于等于5mm。裂縫是在拆完模板后即出現(xiàn)，且貫通整個(gè)澆注層。(3)煙囪內(nèi)襯封頂后35天，檢查發(fā)現(xiàn)在標(biāo)高110m處，有1條環(huán)向貫通的裂縫，裂縫的最寬處達(dá)30mm。并在標(biāo)高為80m處，有明顯的凸突處，其面積約為0.5m2。
從以上檢查結(jié)果看，煙囪內(nèi)襯的裂縫規(guī)律性很強(qiáng)，即以環(huán)向變形裂縫為主，裂縫較長、較寬，出現(xiàn)的部位一般都在暗牛腿一圈以下的100~300mm范圍內(nèi)。局部出現(xiàn)豎向裂縫，縫小且?guī)追N。對于凸突的地方，鑿開觀察后發(fā)現(xiàn)澆注料疏松，沒有粘結(jié)性，原因不明。因此，環(huán)向變形裂縫急需進(jìn)行研究處理。
煙囪內(nèi)襯是一項(xiàng)構(gòu)造措施，本次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上筒壁內(nèi)采用插筋為Φ16mm、截面積900mm2連續(xù)布置，插筋頭保護(hù)層為50mm，煙囪筒身每隔10.5m設(shè)置暗牛腿1圈，牛腿鋼筋為 20mm，截面為200m3，整個(gè)內(nèi)襯已穩(wěn)定地掛在外筒上，在結(jié)構(gòu)上有2重安全度、該結(jié)構(gòu)達(dá)到國外結(jié)構(gòu)2種安全度的水平。通常情況下，結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因主要有以下3種：
(1)溫差應(yīng)力引起；(2)收縮應(yīng)力引起；(3)2種材料結(jié)合面收縮不一致引起。而溫差應(yīng)力引起的裂縫通常表現(xiàn)為豎向分布。因此，在本煙囪內(nèi)襯出現(xiàn)上述帶規(guī)律性的裂縫，完全可以排除溫差、收縮和材料本身出現(xiàn)的問題，可以確認(rèn)是施工中的綜合性因素(如操作人員的技術(shù)熟練程度、材料的配合比、澆注料的稠度、凝固時(shí)間等)所引起的。
防治對策的研究
從第1次檢查出裂縫，就要求施工單位停工，分析原因，提出解決辦法，尤其是對廠家的指導(dǎo)不到位提出嚴(yán)厲的批評。由于該材料是一種新材料、新施工技術(shù)，而國家又沒有這方面的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，只能參考澆注料生產(chǎn)廠提供的施工說明和工程驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，從而增加了質(zhì)量管理難度。作為專業(yè)監(jiān)理工程師，必須在掌握現(xiàn)有資料的基礎(chǔ)上，廠家代表的施工作業(yè)程序，并認(rèn)真檢查、分析各工序的操作是否存在缺陷，從而找到解決問題的辦法。在第1次停工后，為了確保130m及以上部位不再出現(xiàn)裂縫事故，監(jiān)理部多次組織施工單位、廠家代表、設(shè)代等有關(guān)技術(shù)人員組成攻關(guān)小組，經(jīng)過反復(fù)的試驗(yàn)研究，最終確定處理的方案和方法，從而有效地保證煙囪的順利施工。
已出現(xiàn)裂縫的修補(bǔ)
對于凸突的地方，可能是施工人員的操作失誤，在攪拌澆注料時(shí)忘記加入粘結(jié)劑所致，處理的方法是直接鑿掉后進(jìn)行填補(bǔ)。
對于拆除模板后立即出現(xiàn)的豎向裂縫，可能是拆模時(shí)間過早，或拆模時(shí)震蕩到澆注料實(shí)體所致，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)證明，只要拆模發(fā)現(xiàn)后馬上進(jìn)行修補(bǔ)即可解決。
對于出現(xiàn)的環(huán)向裂縫，必須要等裂縫穩(wěn)定(大約為45天)后，把裂縫四周的雜渣清理干凈，用鐵釬將裂縫鏟深為所澆注厚度的2/3、寬度為裂縫寬度兩邊各加50mm，用與原澆注時(shí)所用配合比相同的澆注料進(jìn)行填補(bǔ)。
預(yù)防措施的研究
伸縮縫的設(shè)置
由于澆注料施工中，加入了有效成份的45%的水玻璃添加劑。澆注料凝固硬化過程中不可避免出現(xiàn)水珠和收縮應(yīng)力，為了防止?jié)沧⒘献匀幻撍^程中出現(xiàn)裂縫，脫模后3h，要用2.5~3.0mm厚的無齒鋸拉出伸縮縫，伸縮縫的規(guī)格為1500mm×1500mm，縫深為2.5mm為宜。
脫模強(qiáng)度
為了防止模板拆除過程中出現(xiàn)豎向裂縫，必須嚴(yán)格控制拆模時(shí)間或拆模時(shí)澆注料的強(qiáng)度。經(jīng)攻關(guān)小組多處實(shí)驗(yàn)，脫模的時(shí)間不應(yīng)早于10h，脫模時(shí)澆注料的強(qiáng)度應(yīng)大于0.8MPa。
3.2.3 混合料的配合比
環(huán)向裂縫一般出現(xiàn)在設(shè)計(jì)俺牛腿以下100~300mm部位。多次分析的結(jié)果表明：在澆注暗牛腿時(shí)，操作工人為了貪圖方便，加大了水玻璃的比例，從而使混合料的稠度變稀，收縮時(shí)不可避免出現(xiàn)裂縫。另外，設(shè)計(jì)時(shí)使用暗牛腿隔斷了整個(gè)內(nèi)襯翅體的整體性，所以不可避免會出現(xiàn)分段裂縫，而裂縫的大小直接與混合料的稠度密切相關(guān)。因此，在暗牛腿范圍內(nèi)，混合料的稠度很重要。攻關(guān)小組在研究了廠家給出的澆注料配合比后，認(rèn)為它不能滿足暗牛腿澆注料的要求。經(jīng)過多次在實(shí)驗(yàn)室試配，得出了合理的配合比為：骨料120kg、粘結(jié)劑54kg添加劑6kg。從而保證了煙囪在130m以上標(biāo)高處的暗牛腿施工中不再出現(xiàn)裂縫。
