大體積混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量監(jiān)控

摘要：本文從大體積混凝土溫度監(jiān)控入手，提出了混凝土在溫升以及溫降過(guò)程中的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量控制要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土;溫度監(jiān)控;混凝土養(yǎng)護(hù)

1、背景

三門(mén)核電站是美國(guó)西屋公司開(kāi)發(fā)的第三代壓水堆（AP1000）核電技術(shù)，為當(dāng)前世界最先進(jìn)的三代核電技術(shù)。三門(mén)核電一期工程核島底板平面形狀為多邊形，基礎(chǔ)長(zhǎng)為78.03m，最寬處7軸為49.1m，最窄處1軸為27.7m。基礎(chǔ)底標(biāo)高為EL60'6″，基礎(chǔ)大面積厚度為1.83m，以反應(yīng)堆圓心為中心的正十六邊形（內(nèi)切圓半徑為11.582m）厚度為1.22m，為超大、超厚、超長(zhǎng)、大體積混凝土。混凝土抗壓強(qiáng)度等級(jí)C35，一次性澆注量約為5000m3。因核島底板的特殊性，美國(guó)ACI標(biāo)準(zhǔn)對(duì)裂縫寬度有明確的要求，即小于等于0.41mm，而對(duì)于反應(yīng)堆基礎(chǔ)底板這樣一個(gè)半圓與一個(gè)多邊形的組合體，尺寸大、厚度大，變截面處容易引起應(yīng)力集中，極大增加了大體積溫度控制的難度，另外大體積混凝土就處于一個(gè)動(dòng)態(tài)溫度場(chǎng)中，這個(gè)溫度將引起應(yīng)力，所以在控制大體積混凝土裂縫方面，溫度場(chǎng)引起的應(yīng)力起到關(guān)鍵作用，核島底板總面積為3014m2"對(duì)物理溫度場(chǎng)的控制是難道之大可想而知，而很好的控制大體積混凝土的溫度以及溫度場(chǎng)，保證底板混凝土澆筑后的裂縫寬度控制在0.41mm以內(nèi)，在混凝土澆筑完成后只有通過(guò)混凝土的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量來(lái)保證，由此可見(jiàn)對(duì)混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量提出了極高的要求，可以這么說(shuō)，2#核島底板的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量好壞直接關(guān)乎整個(gè)個(gè)核島底板混凝土質(zhì)量?jī)?yōu)劣，直接關(guān)乎AP1000核電站是否能夠順利推進(jìn)。

2、混凝土養(yǎng)護(hù)方案的理論驗(yàn)算

2#核島底板為1.83m厚混凝土，三門(mén)核電現(xiàn)場(chǎng)12月大氣平均溫度為11.5℃。已知：現(xiàn)根據(jù)西安核建混凝土有限公司提供的核島地板大體積混凝土理論配合比進(jìn)行計(jì)算，2#核島基礎(chǔ)底板為強(qiáng)度4000psi混凝土，水泥用量353Kg/m3，粉煤灰用量88Kg/m3，混凝土施工期間為2009年12月，三門(mén)12月平均氣溫11.5℃，混凝土澆筑入模溫度21.1℃，底板養(yǎng)護(hù)方案擬采用一層塑料薄膜、九層麻袋保溫養(yǎng)護(hù)。

---混凝土的絕熱溫升

℃.....①

式中：公式引用自《建筑施工手冊(cè)》第四版第614頁(yè)公式10-43;

Tmax——混凝土最大絕熱溫升（℃）;

mc——混凝土中水泥用量（Kg/m3）;

Q——水泥水化熱（KJ/Kg）;

c——混凝土比熱取0.97KJ/Kg·K;

ρ——混凝土密度，取2290Kg/"m3;

K——摻合料折減系數(shù)。粉煤灰取0.3;

F——混凝土活性摻合料用量（Kg/"m3）。

――混凝土中心溫度計(jì)算

..............................②

式中：公式引用自《建筑施工手冊(cè)（第四版縮印本）》第614頁(yè)公式10-44;

T1（t）——t齡期混凝土中心計(jì)算溫度;

Tj——為澆筑入模溫度21.1℃;

ξ（t）——t齡期降溫系數(shù)。

查建筑施工手冊(cè)第614頁(yè)表10-83可得ξ（t）的值，由此計(jì)算的T1（t）值見(jiàn)見(jiàn)表1：

表1"""""""""""各齡期混凝土的降溫系數(shù)和中心計(jì)算溫度

齡期t（d）

3

6

9

12

15

18

21

ξ（t）

0.54

0.51

0.44

0.35

0.27

0.20

0.16

T1（t）

54.2

52.36

48.07

42.56

37.65

33.36

30.91

――混凝土表層溫度計(jì)算

混凝土表面模板及保溫層等的傳熱系數(shù)計(jì)算：

......③

式中：公式引用自《建筑施工手冊(cè)（第四版縮印本）》第614頁(yè)公式10-47;

β——模板及保溫層的傳熱系數(shù)（W/m.K）;

δi——種保溫材料的厚度，塑料薄膜為0.001m，麻袋為0.01m;

λi——各種保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)，塑料薄膜為0.04，麻袋為0.14;βq——空氣層傳熱系數(shù)，可取23W/（m2.K）。混凝土虛厚度計(jì)算：

m............④

式中：公式引用自《建筑施工手冊(cè)（第四版縮印本）》第614頁(yè)公式10-48;

h′——混凝土虛厚度;

k——計(jì)算折減系數(shù)，取2/3;

λ——混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)，取2.33W/m.K;

β——模板及保溫層的傳熱系數(shù)。混凝土計(jì)算厚度：

H=h+2h′=1.83+2×0.66=3.15m;.......................⑤

式中：公式引用自《建筑施工手冊(cè)（第四版縮印本）》第614頁(yè)公式10-49;

H——混凝土計(jì)算厚度;

h′——混凝土虛厚度。

混凝土表層溫度計(jì)算：

.....................⑥

式中：公式引用自《建筑施工手冊(cè)（第四版縮印本）》第614頁(yè)公式10-50;T2（t）——混凝土表面溫度;Tq——施工期大氣平均溫度;h′——為混凝土的虛厚度;H——混凝土的計(jì)算厚度。由上一步計(jì)算出的T1（t），可以計(jì)算出的T2（t）值，詳見(jiàn)下表

表2"""""""""""""各齡期混凝土的中心計(jì)算溫度和表面溫度

齡期t（d）

3

6

9

12

15

18

21

T1（t）

54.2

52.36

48.07

42.56

37.65

33.36

30.91

T2（t）

44.34

43.13

40.28

36.63

33.38

30.54

28.92

結(jié)論：混凝土中心溫度與表面溫度之差：T1（t）-T2（t）lt;25℃，故采取上述保溫養(yǎng)護(hù)措施后能滿足技術(shù)規(guī)格書(shū)要求，該養(yǎng)護(hù)方案在理論上可行，以上均是理論計(jì)算，是否在實(shí)踐中可行，還需實(shí)踐的檢驗(yàn)。

3、溫度監(jiān)控以及混凝土養(yǎng)護(hù)

3.1溫度監(jiān)控點(diǎn)的埋設(shè)

溫度測(cè)點(diǎn)布置原則：測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)選擇在溫度變化大，熱量散失快和受環(huán)境溫度影響大的部位。

2#NI底板混凝土內(nèi)設(shè)置共計(jì)54個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)分為上中下三層布置溫度傳感器。另外，在混凝土外表面的養(yǎng)護(hù)膜內(nèi)設(shè)置3個(gè)測(cè)溫點(diǎn)監(jiān)測(cè)混凝土表面溫度（養(yǎng)護(hù)層下），在大氣環(huán)境中設(shè)置2個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)空氣溫度，總計(jì)測(cè)溫點(diǎn)59個(gè)。

3.2升溫階段溫度監(jiān)控及養(yǎng)護(hù)質(zhì)量控制要點(diǎn)

升溫階段應(yīng)著重注意保濕養(yǎng)護(hù)，保濕采用在混凝土面覆蓋一層塑料薄，可以有效的避免混凝土表面水分揮發(fā)，充分利用混凝土內(nèi)含水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，同時(shí)有專人對(duì)薄膜覆蓋的混凝土表面進(jìn)行檢查特別是墻體插筋等區(qū)域附近經(jīng)常檢查并及時(shí)用噴霧器補(bǔ)水，一旦發(fā)現(xiàn)有缺水（表面泛白、干裂）情況，及時(shí)使用噴霧器進(jìn)行噴水濕潤(rùn);

養(yǎng)護(hù)過(guò)程中密切根據(jù)溫度監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)，一旦發(fā)現(xiàn)中心溫度與表面溫度之差大于25度，說(shuō)明混凝土表面散熱過(guò)快，需要通過(guò)增加麻袋覆蓋層來(lái)加強(qiáng)混凝土表面的保溫養(yǎng)護(hù)。

3.3"降溫階段的養(yǎng)護(hù)

砼降溫階段受到外部約束，裂縫出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)很高，混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量至關(guān)重要，承包商在這次溫控養(yǎng)護(hù)過(guò)程中安排了兩班人員24小時(shí)對(duì)砼進(jìn)行溫度控制，確保砼降溫速率保持在1.5℃以內(nèi)。砼在水化溫升小于熱量散失即進(jìn)入降溫階段，為避免出現(xiàn)失控的砼突然降溫，在砼升溫平緩階段，即開(kāi)始保溫養(yǎng)護(hù)同時(shí)為減少外界環(huán)境對(duì)保溫養(yǎng)護(hù)影響采取了搭設(shè)防雨棚的措施。

在降溫階段，應(yīng)隨時(shí)準(zhǔn)備根據(jù)溫度監(jiān)控結(jié)果對(duì)保溫層厚度進(jìn)行調(diào)整，保證降溫速率即不會(huì)影響裂縫控制又不會(huì)影響?zhàn)B護(hù)期，一旦出降溫梯度大于1.5度/d，的情況應(yīng)及時(shí)增加保溫層厚度，一旦出現(xiàn)降溫梯度過(guò)小的情況，可以適度減少養(yǎng)護(hù)層的厚度，避免因養(yǎng)護(hù)降溫梯度太慢而延長(zhǎng)了養(yǎng)護(hù)時(shí)間，延誤工程進(jìn)度。

4、混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量

混凝土養(yǎng)護(hù)層拆除后，外觀質(zhì)量良好，裂縫極少，裂縫寬度沒(méi)有超過(guò)技術(shù)規(guī)格書(shū)要求，底板混凝土順利通過(guò)了核安全局的驗(yàn)收，說(shuō)明混凝土的養(yǎng)護(hù)取得了成功。