百萬千瓦機組鍋爐大筏板基礎—大體積砼溫度裂縫控制

摘 要：寧夏靈武電廠二期2×1000MW機組鍋爐大筏板基礎為現澆鋼筋混凝土基礎，屬于大體積混凝土，施工采取優化配合比降低水化熱，加強保溫控制內外溫差等技術措施，消除了由于溫度應力引起的裂縫。應用結果表明：靈武電廠二期工程大體積混凝土的施工質量達到了設計要求，成功的控制了裂縫的產生。

關鍵詞：大體積混凝土；配合比；水化熱；溫差；溫度裂縫

中圖分類號：TU528 文獻標識碼：A

大體積混凝土施工難度比較大，關鍵在于降低水化熱，控制混凝土內外溫差，如果內外溫差過大，將會在結構中產生貫穿性裂縫，嚴重影響結構的耐久性，對結構產生致命性的損害，認真科學地分析混凝土內部溫度變化規律，采取可靠措施降低水化熱，控制內外溫差，消除溫度裂縫，對結構安全使用具有重要的意義。靈武電廠二期工程#4鍋爐大筏板基礎施工采取優化配合比，混凝土澆筑完成后對其內部溫度變化實施跟蹤監測，采取相應措施，成功的控制了裂縫的產生。

一、概況

寧夏靈武電廠二期工程設計為2×1000MW超超臨界燃煤機組，為世界首臺百萬千瓦空冷機組。2個鍋爐大筏板基礎的截面尺寸均為46000 mm×32800 mm×3200mm，基礎支承于234根入土深度達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。鍋爐大筏板基礎埋深為-6.0m，厚度為3.2m。基礎設計HRB400級Φ36雙層鋼筋網片，內部設置Φ12@600的溫度鋼筋。基礎采用C45混凝土，一次性澆筑方量為4828.16m³，創西北地區火電大體積混凝土施工之最。

基礎結構特點：

（1）尺寸大，鋼筋密集，直徑大。

（2）工程量大，基礎共用鋼筋212t。

（3）混凝土一次性澆筑量大：一次性澆筑量為4828.16m³。

基礎混凝土采用現場全自動拌和站集中攪拌，采用攪拌車運輸，運距約300m。施工采取汽車泵和地泵配合澆筑的施工方案。在基礎南北兩側各采用1臺36m和42m的汽車泵同時澆筑。基礎東部布置1臺HBT60的地泵配合汽車泵同時澆筑。另外配備1臺汽車泵作為應急。基礎采取斜面分層法澆筑，每層澆筑厚度控制在50cm以內。

二、大體積混凝土溫控措施

大體積混凝土定義為“混凝土結構物實體最小尺寸等于或大于1m，或預計會因水泥水化熱引起混凝土內外溫差過大而導致裂縫的混凝土”。大體積混凝土還與所選用的水泥品種、混凝土強度等級、每立方米水泥用量有關。

在施工中對大體積混凝土進行溫度控制，主要是控制混凝土的水化熱等因素，避免由于溫度應力產生過大的裂縫，導致結構耐久性降低甚至破壞。施工通過合理設計配合比，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。澆筑過程中通過實測混凝土內部溫度，根據溫度變化情況，及時采取相應的措施，減小混凝土內外溫差，達到控制溫度裂縫的目的，從而確保混凝土的施工質量。現以靈武電廠二期百萬千瓦機組北側鍋爐大筏板基礎為例，論述大體積混凝土溫度裂縫的控制。

三、混凝土配合比優化設計和澆筑溫度的控制

1 混凝土配合比的優化設計

混凝土配合比設計在滿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度。

（1）水泥

鍋爐大筏板基礎采用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，砂選用細度模數為2.9的中砂，含泥量控制在3%以內。

（2）外加劑

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

根據鍋爐大筏板基礎配合比，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，提高了混凝土的強度。

2 混凝土澆筑溫度的控制

鍋爐大筏板基礎于5月份施工，氣溫較高，首先采取降低原材料的溫度來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天對石子噴水、采用帳篷覆蓋降溫，更進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。澆筑期間安排專人每隔2h對混凝土原材料、出機溫度、入模溫度進行測量，根據混凝土熱工計算，應保證混凝土入模溫度不高于18℃。施工中實測混凝土拌合物的入模溫度為15.6～17.3℃，符合要求。

四、混凝土保溫養護、跟蹤測溫

1 混凝土養護方法

混凝土采取保溫法養護，保溫材料選用厚塑料布、棉被、毛氈，覆蓋層厚度根據內外溫差決定，澆筑混凝土前在模板內布置5個測溫點，跟蹤測試混凝土內部溫度變化情況，通過測試結果分析混凝土內部溫度變化規律，確定相應的養護措施，以控制混凝土內外溫差以及降溫速率。在內外溫差允許的范圍內調整保溫養護時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溫決定。

2 混凝土養護措施

（1）頂面覆蓋

大筏板基礎混凝土澆筑結束，12h后蓋厚塑料布，充分保持水分，頂面覆蓋一層棉被保溫。當混凝土表面干燥時，噴灑熱水，保證混凝土表面濕潤。

（2）側面保溫

大筏板基礎側模板保溫采用外包兩層棉被的措施，在基礎澆筑結束，棉被緊貼竹膠模板掛起來，上、中、下部位均采用鉛絲箍緊，減小空氣對流帶走熱量。

3 混凝土內溫度變化跟蹤測試

（1）測試方法

澆筑前在模板內預埋電子測溫線，采用J08414型電子測溫儀測溫。測點沿高度分別布置在上、中、下三處，上、下埋點距混凝土上下表面各200mm，中部埋點在混凝土中心。測溫點布置見圖1、圖2。混凝土澆筑階段，在測溫點被混凝土覆蓋2h后就開始測溫。基礎澆筑完后，前6天混凝土內部溫度持續上升，每2h測溫一次，最高溫度達到62.3℃，第7天以后溫度開始下降，每4h測溫一次，升溫階段隨時檢查混凝土表面的濕度，及時灑水，然后棉被要覆蓋嚴實。

（2）測試分析

根據圖3混凝土內部溫度變化曲線看出，大筏板基礎內部溫度在第6天達到最高，為62.3℃，前6天內升溫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 ℃，外部環境溫度18℃，混凝土內外溫差8.3℃，符合規范要求。

從表2看，鍋爐大筏板基礎養護期間，棉被內外溫差17.2～48.9℃，混凝土內外溫差0.4～14.7℃，均滿足規范要求，混凝土內外溫差均控制在25℃以內。

根據大體積混凝土熱工計算公式，混凝土絕熱溫升Th =WQ（1-e-mt）/Cρ，計算得出混凝土絕熱溫升及混凝土內部溫度，見表3。

實測混凝土內部溫度見表4

從表4看出，實測溫度實際大于計算溫度，因此，在棉被上面再覆蓋一層毛氈，減少混凝土熱量散失，確保內外溫差控制在25℃以內。

（3）測試分析結論

①從實測降溫記錄看，混凝土降溫速度最初達到0.7～3.2℃/天，速度稍快，經檢查，混凝土質量沒有受到影響。

②從溫度記錄看，混凝土內外溫差均沒有超過25℃，經過對混凝土仔細檢查，未發現有貫穿性裂縫產生。表面局部有微小、間斷的細裂紋，屬于干縮裂縫，不影響混凝土結構的耐久性和正常使用。未見有寬度大于0.05mm的裂縫。

③根據測試結果，混凝土上表面和側面的保溫效果均能滿足要求。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，總體上能夠滿足混凝土溫度控制的要求。

4 混凝土強度

根據文獻⑤的規定，北側鍋爐大筏板基礎共留置混凝土標準養護試塊33組，平均強度為53.72Mpa，達到設計強度的119.4%。留置同條件養護試塊5組，平均強度值為56.7Mpa，達到設計強度的126%。從標準養護和同條件養護試塊的強度值來看，強度均滿足設計要求。

結語

從鍋爐大筏板基礎施工的混凝土溫度變化情況看，厚度為3m左右的筏板式基礎大體積混凝土施工，采用本文的優化配合比設計和保溫法養護，完全可以滿足大體積混凝土溫度控制的要求。

參考文獻

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