核電站廠房筏基大體積混凝土施工技術應用研究

王棟，郝亞輝，吳澤坤，李永鵬，胡琦

（中國建筑第二工程局有限公司核電建設分公司，廣東 深圳 518034）

浙江三澳核電站為我國具有知識產權自主三代核電站，其土建技術要求較CPR1000堆型有較大提升，尤其是對廠房筏基大體積混凝土施工技術要求更為嚴格。為嚴格控制筏基大體積混凝土裂縫，確保廠房結構施工質量，該工程嚴格控制筏基混凝土配合比、施工過程和養護管理，確保核電站廠房筏基大體積混凝土施工質量。

1 工程概況

浙江三澳核電站位于浙江省溫州市蒼南縣，核電站規劃建設6臺百萬千瓦壓水堆核電站，分期建設，一期工程建設2臺機組。根據工程規劃設計，該工程常規島汽機廠房筏板（BMX）、聯合泵房筏板（BPX）均為大體積混凝土。其中：汽機廠房筏板基礎直徑39.5m，厚度5.5m，中心凸臺厚度6.1m，其中：A層厚度在1.2m，B層厚度1.8m，C層厚度0.8m，混凝土澆筑量為4500m。筏基底部-10.05m處設有1.5mm厚防水卷材層。根據《大體積混凝土施工標準》（GB50496-2018）定義，該工程屬大體積混凝土工程，筏基上分布汽輪機基礎、各類預埋件等附件，配筋密，結構較為復雜，一次澆筑量大，澆筑持續時間長，給該工程混凝土澆筑施工造成一定的困難。

2 工程技術難點問題

根據大體積混凝土施工經驗，一般大體積混凝土強度均低于C30，其驗收期齡期一般大于56d。為滿足該工程施工工期要求，該工程廠房筏基在大體積混凝土驗收以28d齡期強度作為驗收值。在大方量、低齡期條件下，合理控制筏基大體積混凝土水化熱反應，防止出現混凝土裂縫是該工程施工的難點問題。結合該工程施工技術方案，分析研究施工技術難點問題有以下幾點：

①混凝土強度要求為C40/C50，混合料中膠凝材料含量高，受水化熱影響，筏基大體積混凝土易出現溫度裂縫；

②筏基基巖對筏基混凝土產生高約束作用；

③工期緊，混凝土澆筑時間處于夏季，混合料入料溫度高，造成混合料內部熱量集聚；

④核電站施工文件要求混凝土中心溫度≤75℃，防止筏基大體積混凝土結構生成延遲鈣礬石生成，導致筏基混凝土劣化作用。

3 大體積混凝土配合比設計研究

3.1 原料選擇與質量控制

為合理控制混凝土水化熱反應，該工程重點加強原料選擇和質量控制。

①水泥選用優質硅酸鹽P·Ⅱ42.5核電專用水泥，CA≤5%，MgO≤5.0%，不溶物含量≤0.75%，SO含量≤3.0%，燒失量≤3.0%，氯離子含量≤0.06%，堿含量≤0.60%，凝結時間≥45min，終凝時間≤390min。

②集料選用當地優質花崗巖機制砂和碎石，經驗證，集料為非堿性集料，各項技術指標符合《普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法》（JGJ 52-92）要求，且經洛杉磯磨耗試驗合格。

③礦物添加劑選用I級F類低鈣優質粉煤灰和S95級礦渣粉雙摻，通過摻加一定比例的粉煤灰，減少混合料中水泥用量，能夠推遲水化熱峰值溫度出現時間，并起到改善混凝土工作性能的作用。

④化學添加劑選用聚羧酸系高效緩凝型減水劑，根據減水劑技術文件和工程實踐經驗，該減水劑減水率可達30%以上，通過合理控制混凝土需水量，改善混凝土水化熱反應。

3.2 配合比設計

根據該工程混凝土強度和齡期控制要求，按水灰比0.62進行混凝土試配，水膠比取 0.38，以此制作混凝土150mm圓柱體試件，經試驗研究確定混凝土配合比，見下表所示，設計配合比混凝土坍落度為150mm～210mm，砂率43%，初凝時間為705min，和易性良好，可滿足泵送性能要求。

混凝土配合比設計

3.3 混凝土澆筑溫度驗算

根據《大體積混凝土施工標準》（GB50496-2018），計算該工程筏基大體積混凝土中心最高溫度為64.4℃，最大溫度點出現在澆筑后48h，中心溫度和表面溫度下降速率為1.4℃/d。經驗算，該工程大體積混凝土內外溫差≤25℃，符合《大體積混凝土施工標準》（GB50496-2018）要求，中心最高溫度64.4℃≤75℃，符合工程施工技術文件要求。

4 筏基大體積混凝土澆筑施工

4.1 混凝土攪拌

為確保大體積混凝土澆筑施工的連續性和拌和質量，該工程委托4家商品混凝土攪拌站攪拌施工，并委派專業技術人員加強現場指導和監督，確保混合料入料溫度、拌和時間和拌和質量符合工程設計和技術規范要求。為合理控制原料入模溫度，加強骨料白天覆蓋和倒倉，并采用冷水管降溫措施，防止骨料溫度過高加劇混凝土出料溫度。同時，混凝土拌合投料嚴格按設計配合比控制，各原料經稱重計量后投料，投料質量誤差控制≤2%。混凝土出料時，加強外觀質量檢查，防止出現白料、花料、離析等問題。

4.2 混凝土運輸

該工程拌合站距核電站12km～15km。為防止環境溫度導致混凝土溫度上升，混凝土罐車增設保溫隔熱材料，并在運輸過程中向保溫材料灑水保濕，合理控制混凝土溫度。

4.3 混凝土澆筑

考慮到該工程施工時外界溫度較高，為降低混凝土泵送前溫度，該工程采用多項措施合理控制施工環境溫度。

①使用編制袋裝冰塊，施工范圍內間距3m放置1包。

②未澆筑區搭設遮陽棚，降低基礎溫度，防止混凝土中心溫度集聚。混凝土泵送澆筑時，由于該工程澆筑量較大，為滿足混凝土澆筑質量控制要求，采用斜面分層澆筑方法，沿基礎縱向方向分層澆筑，分層厚度20cm，連續澆筑5m后澆筑第2層，相鄰兩層澆筑間隔≤30min，依次完成各區域混凝土澆筑施工。該工程中，混凝土振搗采用插入式振搗棒振搗方式，澆筑后及時振搗。振搗過程中，振搗棒略微抽動，按行列式振搗前進，振搗點間距為1.5倍振搗棒半徑，每個振搗點振搗時間為15s～30s，以混凝土表面返漿且不再出現氣泡、顯著下沉現象為宜。分層澆筑時，間隔30min進行2次振搗，振搗棒伸入下層混凝土深度≥5cm，防止出現層間冷縫。澆筑至設計標高后，使用木抹子多次抹壓收光，防止混凝土表面產生風干收縮裂縫，抹壓時間以手指可按動時為宜。

4.4 施工縫沖毛

混凝土抹壓收光后，用手按表面有硬感且能按下痕跡時可進行施工縫沖毛。沖毛時，使用高壓氣加水沖洗混凝土表面，清除混凝土表面水泥漿，使混凝土表面石子均勻外露。沖毛時，出水口與混凝土表面呈30°，自筏板邊緣位置開始沖毛，將沖毛后的灰漿水排入預先設置的排水溝內，并借助水泵排出。

4.5 大體積混凝土養護

根據核電站大體積混凝土養護管理經驗和該工程施工實際情況，在混凝土澆筑完成后搭設保溫防雨棚，降低日照、大風、降雨對筏板基礎的影響。保溫防雨棚在混凝土澆筑而完成后搭設，防雨棚鋼管與筏板基礎鋼筋連接。同時，筏板基礎施工縫沖毛后及時覆蓋保溫層，并定期灑水養護管理，養護期28d。

由于該工程筏板厚度達6.1m，澆筑量大，混凝土內部溫度集聚問題突出，導致混凝土內外部溫差過大，由此產生溫度裂縫。為及時掌握混凝土內外部溫度變化情況，該工程按1.5m深度間隔豎向設置溫度探頭，根據筏板深度埋設測溫點，溫度探頭設置在測溫管內，測溫管兩端封堵，與測溫環境主機通過無線網絡連接，測溫點命名以測溫點位置和深度編號，間隔6s收集1次溫度變化數據。通過動態收集筏板基礎溫度數據，便于掌握筏板基礎中心溫度、表面溫度變化趨勢，為溫度控制措施提供依據。根據測溫點數據，當混凝土內外溫差超過預警溫度時（25℃），采取保溫和降溫措施。表面溫度偏低時，根據保溫要求在防雨棚內設置碘鎢燈，提高筏板混凝土表面溫度，降低混凝土內外溫差。當需要采取降溫措施時，在混凝土表面鋪設冷卻水管，按“S”型布設并鉆孔形成花管，根據溫度控制要求灑水降溫。混凝土養護期間，混凝土表面灑水以表面濕潤為宜，可有少量積水，不宜過量灑水，防止混凝土內外溫差過大。

5 結語

該工程筏板大體積混凝土施工完成后，養護期間混凝土內外溫差≤23℃。經工程驗收，混凝土表面無裂縫，混凝土強度達到工程設計要求，取得了良好的工程施工經驗。