瓦斯電廠建設中大型混凝土基礎冬施抗裂計算

許小琴

1 工程概況

本文討論的工程為山西寶萊電力王坡瓦斯發電站5×500 kW二期建設項目，位于山西天地王坡煤業有限公司塔里瓦斯抽放站東北側約150 m的山坡地上，擬建場地坐落在晉城市澤州縣下村鎮塔里村東北側，地處山區、群山環繞。工業廠區內主要裝置有集裝箱發電機組基礎5個，輔助間和自動化通信機室等。安排的冬期施工的五臺發電機混凝土基礎尺寸均為15 150 mm×3 700 mm×1 900 mm，基礎混凝土標號為C30。為保證大型混凝土基礎的冬期施工的質量，特進行溫度應力計算，為冬施措施和抗裂措施的選擇提供依據。

2 抗裂計算

2.1 各齡期混凝土收縮變形

混凝土收縮變形不同條件影響修正系數如表1所示。

表1 混凝土收縮變形不同條件影響修正系數

計算得各齡期混凝土收縮變形值結果見表2。

表2 各齡期混凝土收縮變形結果

2.2 各齡期混凝土收縮當量溫差

其中，εy(t)為不同齡期混凝土收縮相對變形值;α為混凝土線膨脹系數，取1×10－5/℃。

計算得各齡期收縮當量溫差結果如表3所示。

表3 各齡期收縮當量溫差結果

2.3 各齡期混凝土最大綜合溫度

式中:Tj——混凝土澆筑溫度，取5℃;

T(t)——齡期t的絕熱溫升;

Ty(t)——齡期t時的收縮當量溫差;

Tq——混凝土澆筑后達到穩定時的溫度，取5℃。

根據計算得混凝土最大綜合溫差如表4所示。

表4 混凝土最大綜合溫差

2.4 混凝土各齡期彈性模量

其中，E0為混凝土最終彈性模量，MPa，C30混凝土取 E0=3×104N/mm2。

混凝土各齡期彈性模量(×104N/mm2)見表5。

表5 混凝土各齡期彈性模量

2.5 外約束為二維時溫度應力計算

其中，E(t)為各齡期混凝土彈性模量;α為混凝土線膨脹系數，1×10－5/℃;ΔT(t)為各齡期混凝土最大綜合溫差;μ為混凝土泊松比，取0.15;Rk為外約束系數，取0.4;Sh(t)為各齡期混凝土松弛系數。

混凝土松弛系數如表6所示。

表6 混凝土松弛系數

計算得外約束為二維時溫度應力(N/mm2)如表7所示。

表7 外約束為二維時溫度應力

2.6 驗算抗裂度是否滿足要求

根據上面計算，把混凝土澆筑后的15 d作為混凝土開裂的危險期進行驗算。

其中，fct為同條件齡期15 d抗拉強度設計值(達28 d強度的75%，28 d抗拉強度設計值為2.42 MPa);σ(t)為齡期15 d溫度應力，為 1.02 MPa。

3 抗裂措施

1)降低水泥水化熱，確定合理的配合比。

本工程基礎為C30混凝土，水泥用量很大，這樣混凝土在凝固過程中釋放的水化熱勢必很高。同時影響混凝土抵抗溫度應力能力的因素還有骨料的粒徑、骨料的級配、水泥的品種、粉煤灰及外加劑的摻量等。

各種材料應做嚴格實驗，各項技術指標都應符合相應的標準規定。

2)進場混凝土質量控制。

攪拌站派人進駐施工現場，對澆筑過程中的質量進行監控。混凝土到現場后由項目試驗室人員與攪拌站共同對混凝土的出罐溫度、坍落度進行測試。坍落度超差時現場可以拒收并退回。施工現場嚴禁往混凝土內加水和減水劑。現場人員應收好混凝土小票，并做好記錄。混凝土運送至現場，如混凝土出現較輕離析或分層現象，應對混凝土進行二次攪拌。嚴格控制混凝土出料溫度，混凝土運至現場的溫度，最高不宜超過15℃，最低不宜低于5℃。

3)保證混凝土澆筑的連續性。

由于交通管制，混凝土車輛及供料等問題，可能出現混凝土的澆筑出現中斷，但不允許超過混凝土的初凝時間。保證現場單臺泵車待澆筑的混凝土罐車輛數不得少于5臺，出現罐車供應不足時，及時與攪拌站聯系。配備1臺柴油發電機及貯備可供4 h連續發電的油料。發電機應定期進行檢修，保證隨時可以運行。合理組織施工人員，換班人員未到位時不得離崗中斷施工。

4)混凝土澆筑方法。

采用分段分層澆筑，每層厚度控制在50 cm左右。膨脹加強帶混凝土采取連續澆筑的方式，先澆筑帶外混凝土，待帶外混凝土接近膨脹加強帶時，澆筑完成膨脹加強帶混凝土，并于帶外混凝土初凝前繼續完成剩余之混凝土澆筑，澆筑時應避免帶外混凝土流入帶內，影響膨脹效果。

5)大型混凝土基礎冬施注意事項。

由專人負責收聽一周及三天內的天氣預報，及時并且提前預測氣溫和天氣變化，避免大雪和氣溫突降澆筑混凝土。進行足夠保溫、覆蓋材料的儲備，以在突發降雪、降溫時，能迅速組織材料進行覆蓋和保溫。加強測溫控制，覆蓋的厚度根據氣候變化適時進行。

6)控制混凝土入模溫度。

為有效控制水泥水化熱的產生必須嚴格控制混凝土的出機溫度，冬季施工的商品混凝土中的水泥為普通水泥。拌制混凝土時，水溫不得超過80℃，砂不超過40℃，混凝土澆筑溫度不應低于+5℃。為了保證混凝土質量，入凍后應適當加大混凝土稠度。

7)加強施工中的溫度控制。

在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保溫與保濕養護，緩緩降溫，充分發揮徐變特性，降低溫度應力。

8)混凝土養護。

采用澆水養護或覆蓋塑料布的方法，澆水次數應能保持混凝土處于濕潤狀態，覆蓋塑料布時，要保證塑料布內有凝結水。對混凝土表面不便澆水或使用塑料布時，采用涂刷養護劑的方法，養護劑使用前須上報審批。混凝土澆筑完畢后，在12 h內加以覆蓋并保濕養護。混凝土養護時間不得少于14 d。

4 混凝土測溫

大體積混凝土溫控施工中，在混凝土的澆筑過程中還應進行澆筑溫度的監測，在養護過程中進行升降溫、內外溫差、降溫速度及環境溫度的監測，為施工過程及時準確采取控溫措施提供可靠依據。為了保證在冬期施工條件下混凝土內外溫差不超過25℃，要加強混凝土養護，避免混凝土表面水分蒸發過快造成干縮裂縫，并能有效散發、傳導混凝土內部的熱量，控制溫差，保溫養護時間不少于15 d。

4.1 測溫孔布置

現場布置測溫孔如圖1，圖2所示，孔管為25 mm鋼管。

圖1 集裝箱設備基礎測溫點平面布置圖

圖2 測溫點剖面布置圖

4.2 測溫要求

1)在混凝土澆筑完畢后10 h開始測溫，每班定時測定混凝土的入模溫度和氣溫，以后每隔2 h～4 h測一次。

2)溫度變化主要為三階段，升溫階段每2 h記錄一次，降溫階段每4 h記錄一次，一周后4 h～8 h記錄一次，直至混凝土中心溫度與表面溫差小于25℃為止。

3)測溫應在每塊混凝土澆筑完后即開始，測溫時間不應少于14 d。其時間間隔如下:前3 d每1 h測溫一次，4 d～7 d后每2 h測溫一次，8 d～14 d每4 h測溫一次。測溫過程中如發現溫差超過25℃時，應立即采取有效措施，如調整保溫層等。如測溫結果與標準偏差較大，應繼續測溫、監控，測溫成果應及時報送監理與業主。

4)測溫工作應指派專人負責，24 h連續測溫，尤其是夜間當班的測溫人員更要認真負責，因為溫差峰值往往出現在夜間。測溫結果應填入測溫記錄表，每次測溫結束后，應立刻整理、分析測溫結果并給出結論，混凝土內外溫差應控制在25℃之內，在測溫過程中，溫差大于25℃及時采取措施。

5 結語

通過對冬期大體積混凝土基礎的溫升及抗裂計算，確定保溫、測溫方案及其他大體積混凝土冬施措施，對保證冬期大體積混凝土基礎施工質量極為重要。文中的抗裂計算不僅可用于瓦斯電廠大型設備基礎的建設，也可對其他行業大體積混凝土冬期施工提供借鑒。

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