變電站混凝土基礎溫度應力分析及控制措施

呂樹春 施 魁

（江蘇省送變電有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

當前，電力系統工程施工中，變電站工程涉及很多混凝土基礎施工，其混凝土體積往往較大，溫度應力對混凝土質量有著不可忽視的影響。如果溫度應力控制不當，不僅會對變電站混凝土工程性能造成不利影響，還會影響混凝土外觀質量。因此，弄清變電站混凝土溫度應力形成原因及危害，進而采取針對性控制措施，是確保變電站混凝土結構施工質量的關鍵。

1 變電站混凝土基礎溫度應力的危害

混凝土是變電站基礎施工用量最大的建筑材料，由于變電站混凝土體積較大，在施工過程中，如果不對溫度應力進行有效防控，就可能導致混凝土產生機械性形變，從而對混凝土結構的強度、耐久性等造成影響，進而影響變電站電氣設備運行的穩定性。特別是在不同結構材料的連接處，更容易發生這種形變，因為部位的不同，材料的特性隨溫度變化不一，處于一種極不均衡受力狀態，更容易產生溫度應力，進而導致裂縫的產生和擴展。

在變電站混凝土基礎施工過程中，溫度應力普遍存在，而且危害較大，嚴重影響工程的質量。溫度應力經常導致現澆混凝土基礎出現多種多樣的裂縫，溫度裂縫的存在不僅影響混凝土結構觀感，而且還存在著潛在的危險，因此應對混凝土溫度應力進行分析和控制。

2 變電站混凝土基礎溫度應力分析

溫度應力主要是指物體由于溫度升降不能自由伸縮或物體內各部分的溫度不同而產生的應力，也被稱為熱應力。變電站基礎混凝土的溫度應力形成原因可歸納為內在因素和外在因素兩種，內在因素主要是混凝土施工過程中水泥與其他材料發生反應釋放出大量的水化熱，而大體積混凝土中水化熱容易在內部積聚，從而產生溫度應力；外在因素主要是指環境因素，外界溫度變化較大時，會導致混凝土內外溫度分布不均勻，進而在混凝土表面產生溫度應力。

變電站基礎混凝土的溫度應力從混凝土拌和、澆筑開始，一直到水泥水化放熱結束，時間周期一般為30d。在這段時期內，變電站混凝土基礎很容易產生溫度應力，主要原因是水泥與水的化學反應產生大量的水化熱，加上變電站基礎混凝土一般是澆筑到定型模板中，本身彈性空間不夠大，產生的熱量不易散失?？梢姡冸娬净炷潦┕さ脑缙诔霈F的溫度應力極為普遍，大多數施工技術人員都比較清楚，會提前做好一些措施，不僅能減小溫度應力，還能避免其帶來的消極影響。

3 變電站混凝土基礎溫度應力的控制措施

變電站混凝土基礎溫度應力對其使用壽命影響較大，因為溫度應力會削弱變電站混凝土基礎的耐久性，從而影響電氣設備的安全運行。只有通過采取一定的控制措施，才能有效緩解這個問題。

3.1 合理選材并保證配比合理

變電站混凝土基礎施工前，施工技術人員應當結合實際情況，對施工現場的溫度、濕度、水分等各種因素進行有效分析和評估，綜合考慮變電站基礎施工設計的具體情況，科學地進行混凝土配合比試驗和配合比設計，精心控制混凝土水化熱的消極影響，從而保證變電站混凝土基礎的耐久性。

合理選取混凝土材料，保證材料配比的合理性是降低溫度應力產生的重要方式，而且這種方式相比于其他形式，能極大地降低溫度應力的形成。首先應選取低水化熱值的水泥，如低熱水泥、粉煤灰水泥或礦渣水泥，要求水泥制造企業嚴控水泥中鋁酸三鈣的含量。在水泥的礦物組成中，鋁酸三鈣的水化反應速度最快，放熱也最快，所釋放的熱量也最大。嚴控水泥中鋁酸三鈣的含量，可有效控制水泥的水化熱。其次，可在混凝土中添加優質的粉煤灰，隨著粉煤灰用量的增加，可降低混凝土中水泥的用量，從而有效降低混凝土的溫升。一般而言，摻入30%的粉煤灰，能降低混凝土10℃的溫升。此外，減水劑不僅能有效降低混凝土的需水量，還能提高混凝土內部結構的致密性，而且還能有效降低混凝土中水泥的用量，從而降低混凝土的溫升。還有一些添加劑的作用也十分顯著，可以讓水泥放熱的速度得到緩解和降低，讓其放熱變得更加緩慢和穩定，從而在一定程度上保證了變電站混凝土基礎的內外部溫度的穩定，不會出現劇烈的溫度變化，導致裂縫的產生。

3.2 嚴控施工順序，科學施工

變電站混凝土基礎的溫度應力控制效果與施工技術問題直接相關，因此需要注重施工技術方面的相關問題。施工中，施工順序的不同，所產生的溫度應力大小也會有較大差別。溫度應力無法完全避免，但溫度應力的影響強度和大小存在差別，通過嚴格控制施工順序，可以在一定程度上減小溫度應力的影響。在變電站混凝土基礎施工之前，需要做好相關準備工作，比如對GIS承臺基礎進行細致處理，還要對承臺進行微調，便于其連接管道之后用水潤濕管道，同時便于用振搗棒進行操作。如果在變電站混凝土基礎施工過程中出現泌水現象，就需要采取合理措施進行疏通。一般情況下是在兩側模板底部區域設置預留孔，便于水分排出。值得注意的是，變電站混凝土基礎施工過程中會出現施工裂縫，這是因為在混凝土澆筑時上下兩層沒有進行合縫處理，因此需要進行良好銜接，保證上下層混凝土之間的緊密性。對此，最好是一次澆筑完成，避免出現施工冷縫。

3.3 埋設冷卻水管降溫

在變電站基礎大體積混凝土施工中，埋設冷卻水管可以降低混凝土內部的溫度，避免內外溫度變化過大而產生裂縫，從而預防溫度應力裂縫的產生。但是在埋設冷卻水管之前，需要對相關數值進行精確計算。首先應對水化熱進行準確計算，從而得出具體的溫升數值；同時對內徑、水管上下層之間的距離等進行計算，以控制冷卻水管中水的流量。此外，需要注意的是，在水管埋設完成之后，只要其表面澆筑了一層混凝土就可以進行通水；通水的持續時間也有一定的要求，使其內部溫度不會超過沒有通水之前的溫度，這樣才能保證溫度控制在合理范圍內。一旦溫度合適，可停止通水，避免水的浪費。通過埋設冷卻水管，可以較好地保證變電站混凝土基礎內外部溫差不會太大，是一種溫度應力控制效果較好的方式，在當前變電站基礎施工中得以廣泛應用。

3.4 混凝土基礎的養護

變電站混凝土基礎施工完成之后，需采取有效的混凝土養護措施。一般會在混凝土基礎的表面覆蓋一層土工布，以此來保證變電站混凝土基礎的恒溫恒濕狀態。變電站混凝土基礎澆筑完成之后需要進行養護，時間不能少于7d，以保證變電站基礎的混凝土內部結構的自然凝結，降低出現裂縫等問題的概率。當然，在將變電站基礎完工交付之前，還需要對變電站混凝土基礎進行定期周密地觀察，特別是在外界溫度變化較大時，需要定時對變電站混凝土基礎進行澆水。通過表面水分的流動，一定程度上降低混凝土內部溫度應力的影響。還可采取其他更為先進的混凝土養護方式，比如采用透明與深色塑料薄膜混合的方式進行養護，這種方式可以有效地將混凝土與空氣隔離開，從而防止水分大量蒸發。即使外界溫度發生了較大的變化，這種塑料薄膜還能起到一定的降溫效果，使混凝土養護的效果更加明顯。

4 結束語

綜上所述，變電站混凝土基礎施工，屬于大體積混凝土施工，其溫度應力普遍存在，而且危害較大。溫度應力及其產生的溫度裂縫不僅影響混凝土基礎的觀感，而且還會影響其耐久性及使用壽命，進而影響電氣設備的安全運行。因此，應充分認識到變電站混凝土基礎溫度應力的危害和產生的原因，通過合理選材并保證配比合理，嚴控施工順序，科學施工，埋設冷卻水管降溫，注重混凝土基礎的養護等措施，以有效控制混凝土內部的溫升對基礎施工質量的影響。