筒仓裂缝成因与预防缓解措施

　　随着我国社会经济的迅猛发展，工业产业生产规模不断扩大，燃煤储存已成为制约工业发展的重要问题，燃煤储存于混凝土筒仓内部，因此，做好筒仓防护，避免壁面出现裂缝是保障燃煤质量，提高工业生产效率的重要途径。

　　大容量筒仓因长期受到环向力作用，避免容易出现开裂现象。裂缝生产初期，由于裂缝较细微，不容易引起人们的注意，无法及时修补，随着使用时间增长，微观裂缝将逐渐增大，发展为宏观裂缝。宏观裂缝一旦出现，则会造成空气和雨水顺裂缝流入仓内，污染内部储物，甚至与钢筋结构接触，腐蚀钢筋。因此，控制筒仓裂缝生成是保障筒仓运行安全和可靠的关键。

　　1 筒仓裂缝产生的原因

　　混凝土筒仓裂缝按照生成的时间不同，可分为两类，一类是施工期生成的裂缝，一类是在使用期生成的裂缝。引起筒仓裂缝生成的原因有很多，一般包括: 材料选择不当; 施工操作不规范; 温度变化大; 荷载高; 冻胀; 地震; 火灾等人为和自然因素。按照裂缝生成的规律、形态不同，可将裂缝生成概括成以下几种: 塑性收缩和沉降裂缝; 纵向和横向裂缝; 八字和倒八字裂缝; 收缩裂缝; 斜向裂缝等多种裂缝。在实际工作中，应根据环境条件和作用荷载等因素预测可能出现的裂缝类型，做好预防工作。裂缝出现的原因主要是由于筒仓受力不均匀所致。在实际工作中，筒仓所受到的不均匀压力主要为以下四点原因: 第一，筒仓顶部卸料口布设的位置对于筒仓整体分布不均匀; 第二，进料口卸入的高温物料与外部环境温度差异大或自然环境温度变化明显，造成筒仓裂缝; 第三，仓内物料的流动性导致物流冲击仓壁，对仓壁产生不均与压力; 第四，由于物料卸入过程中，可能引发拱堵现象，因此，在设计过程中要求筒仓底部设有促流装置，导致筒仓形状不对称，在卸料过程中，促流装置会引起物料偏心流入仓内，这种设计会造成筒仓避免所受压力不均匀，致使避免出现裂缝。

　　筒仓在建设和运行中会受到多种外力干扰，致使仓壁受力复杂多变，为防止受到不均匀外力的作用造成仓壁裂缝的出现，目前，筒仓设计人员已根据有关力学原理设计出本构模型。现阶段，本构模型种类很多，不同种类的模型差异也较大，设计原理、适用范围和计算结果也各不相同，尚没有统一的混凝土本构模型。因此，在设计过程中，只能按照用途、建设环境、应力范围和计算结果选取适用模型。在选取适用模型中，需要计算出各类裂缝出现的可能性和裂缝开裂程度，选取综合影响最小的模型进行设计建设，严格按照设计规范进行设计，最大发挥筒仓使用性能。

　　2 控制裂缝出现的技术措施

　　2． 1 选择合理的筒仓结构
　　
　　混凝土筒仓在外界环境温差较大或受热、受力不均匀的情况下，筒仓壁面承受纵向拉力和内侧压力，在受力达到承受限值时，仓壁会出现细微裂缝。裂缝生成后，因不容易被发现，同时，筒仓受力不均匀造成裂缝处受力增大，致使裂缝越来越严重，破坏筒仓稳定结构。当筒仓温度降低时，仓壁会收缩受到外侧的拉应力，而内部由于物料的作用，对仓壁产生压应力。反之，筒仓温度升高，仓壁伸长，仓壁内外侧也会形成不同的应力作用。加之筒仓自身重力的作用，筒仓壁面通常出现垂直方向的裂缝。

　　钢筋混凝土筒仓在顶部和底部分别设有环梁和楼板，其对筒仓造成的压力作用也使得筒仓顶部和底部受力大于周围壁面，使得顶部和底部壁面容易出现裂缝。为减小温度变化对筒仓造成的影响，通常在选择筒仓建设材料时，应选择变形良好，导热性能高的材料。仓壁所受温度应力和壁面厚度成正比，因此，在筒仓设计时应选择合理壁厚和配筋率，提高筒仓的压力承受性能。

　　2． 2 选取抗压性能良好的钢纤维混凝土

　　钢筋混凝土筒仓在实际运行中受到的纵向拉力和轴向压力作用，作用力通常大于钢筋承受强度和抗裂能力，因此，筒仓钢筋配筋率是按照混凝土裂缝出现可能性最小情况控制的。配筋率提高筒仓抗压能力也会提升，裂缝出现的几率会降低，但是配筋率高相应的工程造价也会提高，所以要在设计中选取最优配筋率。

　　不同混凝土性能和抗压能力也不同，钢纤维混凝土的韧性优于传统混凝土，能够大大降低裂缝出现的几率。钢纤维混凝土的原理是在传统混凝土中掺入钢纤维，混凝土的强度将提高 1． 5 ～ 2 倍，抗拉强度将提高 1．5 ～1． 8 倍。因此，为提高筒仓壁面的强度和韧性，可在混凝土中掺入钢纤维，以提高传统混凝土的抗拉强度，也能够提升混凝土与钢筋的贴合度。然而在实际施工中可以在某一局部或一段使用钢纤维混凝土进行筒仓建设。

　　2． 3 选取适合的混凝土材料和配合比

　　钢筋混凝土在实际运行过程中，裂缝产生往往是由于混凝土的收缩引起的，包括塑性、干性收缩自生或炭化收缩等原因，因此，避免裂缝生成首先要掌握混凝土收缩性能。混凝土收缩是自身性能引起的，在配置混凝土建材时应严格控制配合比，以降低其自身收缩性能，选择水化热低的混凝土作为原材料，掺入适量粉煤灰，提高混凝土的和易性，降低掺入水量和水泥用量，节省建设成本。在掺办混凝土材料时还应加入骨料增强混凝土强度和刚性，同时，还应掺入减水剂、外加剂等辅助剂，增大混凝土的流动性，延长其凝结时间，进而提高混凝土建设筒仓仓壁的抗裂性能。

　　2． 4 采取适应的施工措施

　　施工过程中，应按照设计图纸和预先制定的详细方案进行施工，当发生实际与设计方案不合理时，应严格控制养护和拆模时间，及时与设计人员沟通改进设计方案，尽量将建设期间的混凝土开裂可能性降到最低。

　　3 裂缝出现缓解方法

　　3． 1 喷射混凝土加固法

　　混凝土筒仓在运行过程中因受到应力作用和温度变化，表面会出现微裂缝现象，向筒仓壁面喷射纤维混凝土，可以有效缓解微裂缝对筒仓造成的影响。纤维混凝土与筒仓壁面有良好的贴合性，能够渗入微裂缝空隙内，并在空隙内迅速凝结硬化，形成高强度、高质量的补缝材料，增强筒仓使用性能。

　　3． 2 环向预应力加固法

　　缓解混凝土筒仓裂缝问题也可以应用环向预应力加固法，这种方法也能够有效解决裂缝对筒仓造成的影响。具体方式如下: 将筒仓内部储存物全部或部分清除，减少储物对仓壁压力的作用，在混凝土筒仓裂缝处进行凿毛处理，然后在凿毛处喷射混凝土，使混凝土与原筒仓表面成为一体，增强受力强度。以预应力钢丝作为预应力筋，利用圆周方向预加应力的理念缓解施加在筒仓壁面的环向应力。在凿毛处理后的筒仓避免缠绕预应力钢丝，敷设钢丝的数量和间距按照实际情况计算得出，最后在敷设完成的预应力钢丝处喷射混凝土进行加固处理。

　　4 结语

　　综上所述，筒仓壁面裂缝是影响筒仓使用年限、工作性能的重要因素，筒仓受内外部温度、承受应力的变化而产生的裂缝在出现几率和影响程度上是可以人为控制的。在设计、施工过程中应注意选取物料性能、结构设计等选取。在充分了解裂缝出现的原因基础上，结合内外部环境因素和建设需求，提出最优设计方案，并在施工和后期运行过程中做好筒仓裂缝维护工作，保证筒仓正常运行。