核電站底板大體積混凝土防裂措施與總結

劉明輝 張 泰

(中國中原對外工程有限公司，北京 100191)

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核電站底板大體積混凝土防裂措施與總結

劉明輝 張 泰

(中國中原對外工程有限公司，北京 100191)

從配合比、施工順序、澆筑、養護及溫控措施等方面，總結了恰希瑪核電廠C3工程大體積混凝土的防裂措施，并結合大體積混凝土典型部位的溫度變化情況，得出了溫度的變化規律，針對部分無害裂縫的產生原因，提出了具體的防治建議。

核電廠，大體積混凝土，防裂措施，溫控措施

1 工程概況

恰希瑪核電廠工程3&4號機組的設計是在原型堆——恰希瑪核電廠工程1&2號機組基礎上進行的。3&4號機組基礎結構與2號機組基本一樣，屬于大體積混凝土。混凝土的裂縫問題是一個普遍存在而又難于解決的工程實際問題，尤其是對于大體積混凝土而言，裂縫控制更是施工過程中的重點與難點。由于本工程所處的環境比較特殊，一年多半時間處于高溫施工階段，據歷年氣象統計資料顯示，最高氣溫出現在6月份～8月份，而底板大體積混凝土施工處于4月份～9月份，平均氣溫較高，因此高溫情況下，大體積混凝土的防裂成為一個施工難題。

核島基礎底板總長度94.0 m，總寬度90.3 m，核島底板底標高為-13.15 m，局部底標高為-18.30 m，總面積為8 180 m2，體積約為25 000 m3，如圖1所示。核島底板混凝土強度等級為C30(90 d齡期)，抗滲等級為S6。基礎底板體積大，厚度為1.7 m，局部最大厚度為3.9 m，屬于典型的大體積混凝土。

考慮當地的施工環境和大體積混凝土溫度裂縫控制的要求，按照跳倉施工、流水作業的原則，考慮混凝土生產能力、施工勞動能力和物資保障能力，核島基礎底板分成7層14塊進行澆筑，具體分塊形式見圖2，因現場材料實際供應情況，各塊的施工劃分與圖示略有不同，各分塊的具體參數見表1。

2 防裂措施

2.1 施工順序

混凝土澆筑原則為：“夜間作業，高小低大”“留有間隙，跳倉施工”“先深后淺，流水作業”[1]。充分考慮大體積混凝土施工特點和相鄰施工塊間施工間隙，組織流水施工；為反應堆底板混凝土施工盡早提供工作面；兼顧考慮輔助廠房外墻施工的分區分段。考慮現場施工的實際情況，各層各段的施工順序如圖3所示，不僅滿足各施工面的間隙要求，還能有效保證工程進度的要求。

2.2 配合比設計

核島底板采用C30混凝土(90 d強度)，抗滲等級不低于S6級，配合比編號為PC-039A，具體配合比數值見表1。水灰比為0.57，為降低混凝土水化熱，摻入部分石粉以減少水泥用量，并經過試驗加入適量的緩凝性減水劑。不同齡期的混凝土抗壓強度見表2。

表1 C3核島底板混凝土配合比

表2 C3核島底板混凝土強度值

2.3 澆筑和養護措施

在控制混凝土入模溫度的同時，大體積混凝土養護工作尤其重要。大體積混凝土養護的關鍵是內外溫差的控制，防止產生有害裂縫，C3核島底板的溫度控制遵循以下原則[1，2]：

1)混凝土塊體的中心溫度與表面溫度的差值小于26 ℃。

2)模板拆除時間滿足混凝土表面溫度與大氣晝夜的最低溫度之差小于20 ℃。

3)在混凝土終凝后表面采用兩層麻袋片，中間一層塑料薄膜和外層鋸末保溫袋進行覆蓋，里層麻袋片作為保水材料，外層麻袋片和鋸末保溫袋作為保溫材料，在保持混凝土表面濕潤的同時，起到了很好的保溫效果。

4)混凝土塊體的降溫梯度以不大于2 ℃/d進行控制。

2.4 溫控措施

為有效控制核島底板大體積混凝土的溫差，確保大體積混凝土養護質量，C3工程采用埋設測溫點進行監控混凝土的溫度變化，在核島底板的各個有代表性的部位及上、中、下都布置測溫點。根據監測的溫度數據，實時調整混凝土的保溫措施。

測溫監測點的布置范圍以所選混凝土澆筑塊體平面圖對稱軸線的半條軸線為測溫區(對長方體選取短半軸)，在測溫區內溫度測點呈平面布置。沿混凝土澆筑塊體厚度方向，每一點位的測點數量設置為3點，混凝土澆筑塊體的外表面溫度以混凝土外表面以內100 mm處的溫度為準；混凝土澆筑塊體的底表面溫度以混凝土底表面以上100 mm處的溫度為準[1]。

根據混凝土中水化熱的釋放情況，最初3 d每2 h測溫一次；4 d～10 d每4 h測溫一次，11 d以后每8 h測溫一次，直到溫度保持在穩定狀態一段時間后停止測溫。

在C3大體積混凝土施工前，先通過理論計算得出混凝土的中心溫度、表面溫度和溫差，以此來初步判斷混凝土的保溫措施。在核島底板中C1+B1塊的混凝土體積最大，長46.1 m，寬44.1 m，局部厚度為3.65 m，溫差控制難度大，有害溫度裂縫產生幾率大。因此在施工過程中重點加強3.65 m厚部位的監控，測溫點布置的剖面圖見圖4。

通過溫度數據的監控，C1+B1塊體的2號測溫點中心溫度最高，達到70.2 ℃，其溫升曲線如圖 5所示。從圖5中可以看出，C1+B1塊的混凝土在終凝之后第4天，中心溫度達到最高，并隨著齡期的增加，溫度不斷降低，降溫梯度均在2 ℃/d以內，符合相關要求。表面溫度的變化趨勢與中心溫度基本相同，在齡期第2天及第24天，溫度變化稍微劇烈，是由于表面保溫材料在施工過程中稍有變動，對保溫效果有所影響。圖中理論值是由GB 50496—2009大體積混凝土施工規范和建筑施工手冊10-7節進行計算得出[1，2]，理論值變化趨勢與實測值基本相同，中心最高溫度理論值與實測值的誤差為3.4%，在14 d齡期以后誤差逐漸增大，說明C1+B1塊混凝土的降溫速率遠低于理論值，在混凝土養護的后期，理論計算值不能很好反映混凝土的溫度變化情況。

C1+B1塊混凝土的內外溫差變化情況如圖6所示，其中，1號和2號測溫點溫差 均為中心與上表面的溫度差值，水平方向溫差為1號與2號測溫點的中心溫度差值。從圖6中可以看出，混凝土內外溫差在齡期內均低于設計和規范要求，2號測溫點的溫差變化比較穩定，在14 d齡期以后有增大趨勢，主要是由于2號點表面溫度在14 d以后下降幅度有所加快，而中心溫度下降緩慢，導致溫差加大。理論計算值在養護前期與實測基本吻合，在14 d齡期以后誤差逐漸增大，不能很好反映混凝土的溫差變化情況。

3 分析與結論

在本工程的環境下，大體積混凝土的溫差理論計算，能夠很好反映混凝土的絕熱溫升和最大溫差，但在后期的溫度變化規律上，則與實際測溫結果有所出入，因此，在實際施工中，理論計算可以很好指導大體積的施工方案，包括分塊原則和養護措施等。但在混凝土的養護后期，應更多的根據溫度實測結果來指導養護措施，對于體積大、散熱慢的混凝土應該適當延長養護時間，待溫度實測結果恒定后，可以取消保溫養護。

有效的分塊原則與澆筑順序兼顧進度與質量，合理的溫度養護措施保證混凝土溫差在合理范圍之內，溫差理論計算可以指導大體積的施工方案，但在混凝土的養護階段，應更多的根據溫度實時監控來指導養護措施，在配合比和后期養護上仍需不斷改進與完善。不同施工環境，影響大體積混凝土裂縫產生的因素不同，在混凝土施工過程中應盡可能收集不同情況下的數據，用于分析與研究，以為后期工程提供參考與借鑒。

[1] GB 50496—2009,大體積混凝土施工規范[S].

[2] 《建筑施工手冊》編委會.建筑施工手冊[M].第4版.北京：中國建筑工業出版社，2003.

On anti-crack measures of large concrete of baseplate of nuclear power plants

Liu Minghui Zhang Tai

(ChinaZhongyuanEngineeringCo.,Ltd,Beijing100191,China)

From the proportional ratio, construction sequence, grouting, maintenance and temperature control measures, the paper sums up the anti-crack measures for C3 engineering large concrete, concludes the law for the temperature changes by combining with the temperature changes at the typical parts of the large concrete, and points out some suggestions for the reasons for the cracks.

nuclear power plant, large concrete, anti-crack measure, temperature control measures

1009-6825(2017)06-0120-02

2016-12-17

劉明輝(1985- )，男，工程師； 張 泰(1980- )，男，工程師

TU755

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