百萬(wàn)千瓦機(jī)組鍋爐大筏板基礎(chǔ)—大體積砼溫度裂縫控制

摘 要：寧夏靈武電廠(chǎng)二期2×1000MW機(jī)組鍋爐大筏板基礎(chǔ)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)，屬于大體積混凝土，施工采取優(yōu)化配合比降低水化熱，加強(qiáng)保溫控制內(nèi)外溫差等技術(shù)措施，消除了由于溫度應(yīng)力引起的裂縫。應(yīng)用結(jié)果表明：靈武電廠(chǎng)二期工程大體積混凝土的施工質(zhì)量達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，成功的控制了裂縫的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；配合比；水化熱；溫差；溫度裂縫

中圖分類(lèi)號(hào)：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

大體積混凝土施工難度比較大，關(guān)鍵在于降低水化熱，控制混凝土內(nèi)外溫差，如果內(nèi)外溫差過(guò)大，將會(huì)在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生貫穿性裂縫，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的耐久性，對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生致命性的損害，認(rèn)真科學(xué)地分析混凝土內(nèi)部溫度變化規(guī)律，采取可靠措施降低水化熱，控制內(nèi)外溫差，消除溫度裂縫，對(duì)結(jié)構(gòu)安全使用具有重要的意義。靈武電廠(chǎng)二期工程#4鍋爐大筏板基礎(chǔ)施工采取優(yōu)化配合比，混凝土澆筑完成后對(duì)其內(nèi)部溫度變化實(shí)施跟蹤監(jiān)測(cè)，采取相應(yīng)措施，成功的控制了裂縫的產(chǎn)生。

一、概況

寧夏靈武電廠(chǎng)二期工程設(shè)計(jì)為2×1000MW超超臨界燃煤機(jī)組，為世界首臺(tái)百萬(wàn)千瓦空冷機(jī)組。2個(gè)鍋爐大筏板基礎(chǔ)的截面尺寸均為46000 mm×32800 mm×3200mm，基礎(chǔ)支承于234根入土深度達(dá)58m，直徑800mm的鋼筋混凝土灌注樁上。每根樁的豎向承載力特征值為3900kN。鍋爐大筏板基礎(chǔ)埋深為-6.0m，厚度為3.2m。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)HRB400級(jí)Φ36雙層鋼筋網(wǎng)片，內(nèi)部設(shè)置Φ12@600的溫度鋼筋。基礎(chǔ)采用C45混凝土，一次性澆筑方量為4828.16m³，創(chuàng)西北地區(qū)火電大體積混凝土施工之最。

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

（1）尺寸大，鋼筋密集，直徑大。

（2）工程量大，基礎(chǔ)共用鋼筋212t。

（3）混凝土一次性澆筑量大：一次性澆筑量為4828.16m³。

基礎(chǔ)混凝土采用現(xiàn)場(chǎng)全自動(dòng)拌和站集中攪拌，采用攪拌車(chē)運(yùn)輸，運(yùn)距約300m。施工采取汽車(chē)泵和地泵配合澆筑的施工方案。在基礎(chǔ)南北兩側(cè)各采用1臺(tái)36m和42m的汽車(chē)泵同時(shí)澆筑。基礎(chǔ)東部布置1臺(tái)HBT60的地泵配合汽車(chē)泵同時(shí)澆筑。另外配備1臺(tái)汽車(chē)泵作為應(yīng)急。基礎(chǔ)采取斜面分層法澆筑，每層澆筑厚度控制在50cm以?xún)?nèi)。

二、大體積混凝土溫控措施

大體積混凝土定義為“混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小尺寸等于或大于1m，或預(yù)計(jì)會(huì)因水泥水化熱引起混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大而導(dǎo)致裂縫的混凝土”。大體積混凝土還與所選用的水泥品種、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、每立方米水泥用量有關(guān)。

在施工中對(duì)大體積混凝土進(jìn)行溫度控制，主要是控制混凝土的水化熱等因素，避免由于溫度應(yīng)力產(chǎn)生過(guò)大的裂縫，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)耐久性降低甚至破壞。施工通過(guò)合理設(shè)計(jì)配合比，采用高效減水劑，摻加礦粉和粉煤灰，大大減少水泥用量，降低水化熱。澆筑過(guò)程中通過(guò)實(shí)測(cè)混凝土內(nèi)部溫度，根據(jù)溫度變化情況，及時(shí)采取相應(yīng)的措施，減小混凝土內(nèi)外溫差，達(dá)到控制溫度裂縫的目的，從而確保混凝土的施工質(zhì)量。現(xiàn)以靈武電廠(chǎng)二期百萬(wàn)千瓦機(jī)組北側(cè)鍋爐大筏板基礎(chǔ)為例，論述大體積混凝土溫度裂縫的控制。

三、混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)和澆筑溫度的控制

1 混凝土配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì)

混凝土配合比設(shè)計(jì)在滿(mǎn)足泵送混凝土施工工藝的特定條件下，摻加粉煤灰，減少水泥用量，降低水化熱；采用低水膠比，減小混凝土的收縮，提高混凝土的極限抗拉強(qiáng)度。

（1）水泥

鍋爐大筏板基礎(chǔ)采用P.O 42.5普通硅酸鹽水泥，配合比中摻加粉煤灰，充分利用水泥的后期強(qiáng)度，大大減少水泥用量，降低了水化熱。

（2）骨料

石子選用粒徑5～25mm的碎石，含泥量控制在0.5%以下，砂選用細(xì)度模數(shù)為2.9的中砂，含泥量控制在3%以?xún)?nèi)。

（2）外加劑

采用M5-AST型聚羧酸高效減水劑，減水率達(dá)到32%， 減少了水泥用量，降低了混凝土溫升，提高了混凝土的強(qiáng)度，減緩了混凝土的初凝，有利于混凝土澆筑。配合比見(jiàn)表1。

根據(jù)鍋爐大筏板基礎(chǔ)配合比，水膠比為0.34，與C45普通混凝土（水膠比平均為0.365）相比，水膠比減小了7%。大大減小了混凝土的收縮，提高了混凝土的強(qiáng)度。

2 混凝土澆筑溫度的控制

鍋爐大筏板基礎(chǔ)于5月份施工，氣溫較高，首先采取降低原材料的溫度來(lái)降低混凝土拌合物的溫度，以此控制混凝土的入模溫度，原材料中首選降低拌合水溫度的方法。施工采用12℃的地下水，有效降低了混凝土拌合物的溫度。原材料中石子的比例較大，澆筑前2天對(duì)石子噴水、采用帳篷覆蓋降溫，更進(jìn)一步降低了混凝土拌合物的溫度，大大降低了混凝土的澆筑溫度。澆筑期間安排專(zhuān)人每隔2h對(duì)混凝土原材料、出機(jī)溫度、入模溫度進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)混凝土熱工計(jì)算，應(yīng)保證混凝土入模溫度不高于18℃。施工中實(shí)測(cè)混凝土拌合物的入模溫度為15.6～17.3℃，符合要求。

四、混凝土保溫養(yǎng)護(hù)、跟蹤測(cè)溫

1 混凝土養(yǎng)護(hù)方法

混凝土采取保溫法養(yǎng)護(hù)，保溫材料選用厚塑料布、棉被、毛氈，覆蓋層厚度根據(jù)內(nèi)外溫差決定，澆筑混凝土前在模板內(nèi)布置5個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，跟蹤測(cè)試混凝土內(nèi)部溫度變化情況，通過(guò)測(cè)試結(jié)果分析混凝土內(nèi)部溫度變化規(guī)律，確定相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施，以控制混凝土內(nèi)外溫差以及降溫速率。在內(nèi)外溫差允許的范圍內(nèi)調(diào)整保溫養(yǎng)護(hù)時(shí)間和保溫覆蓋層的厚度，具體概括為早期保濕，后期保溫，保溫層掀起或覆蓋由測(cè)溫決定。

2 混凝土養(yǎng)護(hù)措施

（1）頂面覆蓋

大筏板基礎(chǔ)混凝土澆筑結(jié)束，12h后蓋厚塑料布，充分保持水分，頂面覆蓋一層棉被保溫。當(dāng)混凝土表面干燥時(shí)，噴灑熱水，保證混凝土表面濕潤(rùn)。

（2）側(cè)面保溫

大筏板基礎(chǔ)側(cè)模板保溫采用外包兩層棉被的措施，在基礎(chǔ)澆筑結(jié)束，棉被緊貼竹膠模板掛起來(lái)，上、中、下部位均采用鉛絲箍緊，減小空氣對(duì)流帶走熱量。

3 混凝土內(nèi)溫度變化跟蹤測(cè)試

（1）測(cè)試方法

澆筑前在模板內(nèi)預(yù)埋電子測(cè)溫線(xiàn)，采用J08414型電子測(cè)溫儀測(cè)溫。測(cè)點(diǎn)沿高度分別布置在上、中、下三處，上、下埋點(diǎn)距混凝土上下表面各200mm，中部埋點(diǎn)在混凝土中心。測(cè)溫點(diǎn)布置見(jiàn)圖1、圖2。混凝土澆筑階段，在測(cè)溫點(diǎn)被混凝土覆蓋2h后就開(kāi)始測(cè)溫。基礎(chǔ)澆筑完后，前6天混凝土內(nèi)部溫度持續(xù)上升，每2h測(cè)溫一次，最高溫度達(dá)到62.3℃，第7天以后溫度開(kāi)始下降，每4h測(cè)溫一次，升溫階段隨時(shí)檢查混凝土表面的濕度，及時(shí)灑水，然后棉被要覆蓋嚴(yán)實(shí)。

（2）測(cè)試分析

根據(jù)圖3混凝土內(nèi)部溫度變化曲線(xiàn)看出，大筏板基礎(chǔ)內(nèi)部溫度在第6天達(dá)到最高，為62.3℃，前6天內(nèi)升溫44.3℃， 7天后降溫速度比較平緩，第11天后，降溫速度較快， 第15天降至47.3℃，混凝土外表面溫度為25.3 ℃，外部環(huán)境溫度18℃，混凝土內(nèi)外溫差8.3℃，符合規(guī)范要求。

從表2看，鍋爐大筏板基礎(chǔ)養(yǎng)護(hù)期間，棉被內(nèi)外溫差17.2～48.9℃，混凝土內(nèi)外溫差0.4～14.7℃，均滿(mǎn)足規(guī)范要求，混凝土內(nèi)外溫差均控制在25℃以?xún)?nèi)。

根據(jù)大體積混凝土熱工計(jì)算公式，混凝土絕熱溫升Th =WQ（1-e-mt）/Cρ，計(jì)算得出混凝土絕熱溫升及混凝土內(nèi)部溫度，見(jiàn)表3。

實(shí)測(cè)混凝土內(nèi)部溫度見(jiàn)表4

從表4看出，實(shí)測(cè)溫度實(shí)際大于計(jì)算溫度，因此，在棉被上面再覆蓋一層毛氈，減少混凝土熱量散失，確保內(nèi)外溫差控制在25℃以?xún)?nèi)。

（3）測(cè)試分析結(jié)論

①?gòu)膶?shí)測(cè)降溫記錄看，混凝土降溫速度最初達(dá)到0.7～3.2℃/天，速度稍快，經(jīng)檢查，混凝土質(zhì)量沒(méi)有受到影響。

②從溫度記錄看，混凝土內(nèi)外溫差均沒(méi)有超過(guò)25℃，經(jīng)過(guò)對(duì)混凝土仔細(xì)檢查，未發(fā)現(xiàn)有貫穿性裂縫產(chǎn)生。表面局部有微小、間斷的細(xì)裂紋，屬于干縮裂縫，不影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和正常使用。未見(jiàn)有寬度大于0.05mm的裂縫。

③根據(jù)測(cè)試結(jié)果，混凝土上表面和側(cè)面的保溫效果均能滿(mǎn)足要求。表面采用塑料布加棉被、毛氈覆蓋，塑料布起到保濕作用，棉被、毛氈起到保溫作用，總體上能夠滿(mǎn)足混凝土溫度控制的要求。

4 混凝土強(qiáng)度

根據(jù)文獻(xiàn)⑤的規(guī)定，北側(cè)鍋爐大筏板基礎(chǔ)共留置混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試塊33組，平均強(qiáng)度為53.72Mpa，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的119.4%。留置同條件養(yǎng)護(hù)試塊5組，平均強(qiáng)度值為56.7Mpa，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的126%。從標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)和同條件養(yǎng)護(hù)試塊的強(qiáng)度值來(lái)看，強(qiáng)度均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

結(jié)語(yǔ)

從鍋爐大筏板基礎(chǔ)施工的混凝土溫度變化情況看，厚度為3m左右的筏板式基礎(chǔ)大體積混凝土施工，采用本文的優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)和保溫法養(yǎng)護(hù)，完全可以滿(mǎn)足大體積混凝土溫度控制的要求。

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