淺談火電廠汽輪發(fā)電機基礎大體積混凝土裂紋分析與防控

蘇曉龍

摘 要：工業(yè)發(fā)展是一個城市的重要經濟指標，支柱型產業(yè)，隨著社會經濟的發(fā)展，城市占地面積利用率增高，建（構）筑物體量的不斷擴大，筏板基礎的應用越來越廣泛，但筏板基礎混凝土體積大，混凝土在澆筑和硬化過程中釋放的水化熱會產生較大的溫度應力和收縮應力，導致混凝土結構出現裂縫，不僅對結構造成安全壽命使用，還有損外觀形象，如鋼筋外露、腐蝕并減小建筑結構抵抗荷載的能力，降低建筑結構的整體性和剛度，成為結構的隱患;本文以火電廠汽輪發(fā)電機基礎為實例，提出大體積混凝土的澆筑方法及相應的溫控措施，為同類工程提供參考借鑒。

關鍵詞：筏板基礎;大體積混凝土;溫度應力;溫控措施;裂紋

中圖分類號：TU55? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

引言

火力發(fā)電廠汽輪發(fā)電機基礎是電廠核心工程，火電廠心臟部位，華潤電力五間房電廠汽輪發(fā)電機基礎底板厚度為2.8m，長38m，寬22m，該筏板基礎屬于大體積混凝土施工。最小水泥用量不小于300kg/m3，最大水灰比為0.5，最大氯離子含量（水泥用量的百分比）為0.1;為了能有效地阻止混凝土表面裂縫的出現，同時有效提高混凝土的抗裂性，在混凝土混合料中摻入聚丙烯纖維等材料。

一、混凝土裂縫產生的原因

裂縫產生的原因可分為兩類：一是結構型裂縫，是由外部荷載引起的，包括常規(guī)結構計算中的主要應力以及其他的結構次應力造成的受力裂縫。二是材料型裂縫，是由非受力變形變化引起的，主要是由溫度應力和混凝土自身的收縮引起的。

1、溫度應力引起裂縫（溫度裂縫）

目前溫度裂縫產生主要原因是由溫差造成的。混凝土澆注初期，產生大量的水化熱，由于混凝土是熱的不良導體，水化熱積聚在混凝土內部不易散發(fā)，常使混凝土內部溫度上升，而混凝土表面溫度為室外環(huán)境溫度，這就形成了內外溫差，當這種內外溫差在混凝土凝結初期產生的拉應力超過混凝土抗壓強度時，就會導致混凝土裂縫;另外，在拆模前后，表面溫度降低很快，造成了溫度陡降，也會導致裂縫的產生。

2、收縮引起裂縫

收縮有很多種，包括干燥收縮、塑性收縮、自身收縮、碳化收縮等等。

首先，干燥收縮是指在干燥的環(huán)境下，混凝土硬化后，混凝土內部的水分不斷向外散失，引起混凝土由外向內的干縮變形裂縫。

其次，塑性收縮是指在水泥水化、混凝土溫度較高的情況下，或在水灰比較低的條件下會加劇引起開裂。因為這時混凝土的泌水明顯減少，表面蒸發(fā)的水分不能及時得到補充，這時混凝土尚處于塑性狀態(tài)，稍微受到一點拉力，混凝土的表面就會出現分布不均勻的裂縫，隨著混凝土內部的水分蒸發(fā)進一步加大，裂縫就會進一步擴展。

二、防止混凝土裂縫的措施

1、優(yōu)選原材料

（1）可以選用水化熱較低的水泥。由于溫差主要是由水化熱產生的，所以為了減小溫差就要盡量降低水化熱，為了降低水化熱，要盡量采取早期水化熱低的水泥。由于水泥的水化熱是礦物成分與細度的函數，要降低水泥的水化熱，主要是選擇適宜的礦物組成和調整水泥的細度模數。在施工中一般采用中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣水泥。另外，在不影響水泥活性的情況下，要盡量使水泥的細度適當減小，因為水泥的細度會影響水化熱的放熱速率。

（2）可以摻加粉煤灰。由于粉煤灰中含有大量的硅、鋁氧化物，這些硅鋁氧化物能夠與水泥的水化產物進行二次反應，是其活性的來源，可以取代部分水泥，從而減少水泥用量，降低混凝土的熱脹;由于粉煤灰顆粒較細，能夠參加二次反應的界面相應增加，在混凝土中分散更加均勻;同時，粉煤灰的火山灰反應進一步改善了混凝土內部的孔結構，使混凝土中總的孔隙率降低，孔結構進一步的細化，分布更加合理，使硬化后的混凝土更加致密，相應收縮值也減少。

（3）加入適量外加劑。加入外加劑后能減小混凝土收縮開裂的機會。減水劑的主要作用是改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土強度或在保持混凝土一定強度時減少水泥用量，而水灰比的降低，水泥用量的減少對防止開裂是十分有利的;緩凝劑的作用一是延緩混凝土放熱峰值出現的時間，由于混凝土的強度會隨齡期的增長而增大，所以等放熱峰值出現時，混凝土強度也增大了，從而減小裂縫出現的機率，二是改善和易性，減少運輸過程中的塌落度損失;引氣劑在混凝土的應用對改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。

2、采用合理的施工方法

（1）混凝土的拌制過程中，要嚴格控制原材料配合比、計量準確，同時嚴格控制混凝土出機溫度、塌落度;要盡量降低混凝土拌合物出機口溫度，水泥在攪拌站的入機溫度不宜高于60℃;拌合物可采取以下兩種降溫措施：一是送冷風對拌和物材料進行冷卻，二是加冰拌合。

（2）在混凝土澆注、拆模過程中，要做好控制措施。澆注過程中要進行振搗方可密實，振搗時間應均勻一致以表面泛漿為宜，間距要均勻，以振搗力波及范圍重疊二分之一為宜，澆注完畢后，表面要壓實、抹平，適量增加碎石提高表面張力，以防止表面裂縫;澆注混凝土要求分層澆注、分層流水振搗，同時要保證上層混凝土在下層初凝前結合緊密;避免縱向施工縫、提高結構整體性和抗剪性能;盡量避開在高溫澆注，混凝土澆注體在入模溫度基礎上溫升值不宜大于50℃;混凝土在實際溫度養(yǎng)護的條件下，強度達到設計強度的75%以上，混凝土中心與表面最低溫度控制在25℃以內，混凝土澆筑體降溫速率不宜大于2℃/d，拆除保溫覆蓋時混凝土澆注體表面與大氣溫度不應大于20℃。

（3）大體積混凝土工程的施工宜采用整體分層連續(xù)澆筑施工、推移式連續(xù)澆筑施工。

（4）做好結構施工縫留設。通常采用：留置變形縫、后澆帶施工、跳倉法施工。其中留置變形縫、后澆帶施工按現行國家有關標準的規(guī)定施工;跳倉的最大分塊不宜大于40m，施工時間不宜小于7d，跳倉接縫處按施工縫的要求設置和處理。

（5）做好通入冷卻循環(huán)水管工作。在高溫季節(jié)施工，則要在初期采用通制冷水來降低混凝土最高溫度峰值，通水時間不宜過長，因為時間過長會造成降溫幅度過大而引起較大的溫度應力。

（6）做好表面隔熱保護。混凝土澆注后，由于內部較表面散熱快，會形成內外溫差，表面收縮受內部約束產生拉應力，但是這種拉應力通常很小，不至于超過混凝土的抗拉強度而產生裂縫。

三、結語

對于大體積混凝土施工時應采取多種措施確保工程質量，針對該工程的實際情況，從材料優(yōu)選用，配合比優(yōu)化設計，混凝土攪拌、澆筑方案，養(yǎng)護措施及測溫控制等多方面綜合措施進行溫度控制，以提高結構抗裂性，避免引起內外溫差過大而出現裂縫。

參考文獻

[1]薛軍.淺談土木工程建筑中大體積混凝土結構施工技術[J].建材與裝飾.2018（42）：22～23.