超临界汽轮发电机基础大体积混凝土裂缝控制措施

马云明

摘 要:从设计构造、材料选用与混凝土配比设计、施工技术措施等方面介绍大体积混凝土施工方法及裂缝控制的主要技术措施以达到确保混凝土质量的目的。

关键词:大体积混凝土；施工工艺；材料选用；技术措施；温差控制；养护

1 工程概况

某电厂二期2×600MW超临界汽轮发电机组工程，其汽机基础底板长45.85米、宽16米、厚3米，基础埋深-7.80米,该汽机基础底板配筋为双层双向钢筋:Φ32@150,中间配有Φ14@300三向构造钢筋,另沿基础四周配有Φ25@600双向钢筋,其基础钢筋保护层厚度均为50mm, 底板混凝土强度等级为C30,其混凝土总量为2200立方米。

2 确定施工方案

根据基础底板平面尺寸，其底板混凝土浇筑决定采用“斜面分层、一个坡度、薄层浇筑、一次到顶”的施工方法。混凝土搅拌采用现场搅拌站集中搅拌，运输采用混凝土输送泵输送，振捣采用机械振捣。

3 施工程序及工艺流程

机械挖土配合人工清除余土→垫层支模→垫层混凝土浇筑→基础放线、核验→绑扎基础底板钢筋→支设基础底板模板→浇筑基础底板混凝土→混凝土养护→混凝土测温→模板拆除→土方回填。

4 大体积混凝土裂缝控制技术措施

4.1 设计构造措施：为减小地基混凝土对汽机基础底板的约束阻力，防止基础产生贯穿裂缝，本工程在基础垫层与汽机基础底板间设计了两层油毡滑动层。

4.2 材料的选用与配比设计：本工程基础底板属大体积混凝土。其混凝土配合比经反复试验确定如下：每立方米混凝土水泥为340kg、粉煤灰(Ⅱ级)60kg、砂752kg、碎石1081kg、水192kg、泵送剂6kg。水泥选用标号42.5的普通硅酸盐水泥；砂选用级配较好的中粗砂；石子选用粒径5～31.5mm的花岗岩碎石。 上述试验确定的配合比、既保证强度,又满足施工所需混凝土的和易性和可泵性。尽量降低了水泥用量，降低混凝土内部水化热。在混凝土强度和内部绝热温升控制上寻求到最佳点。

4.3 施工中采取的技术措施：汽轮机地板采用“内降外蓄”的方法来控制混凝土内外温差。“内降”措施即采用在混凝土中预埋循环水管，通过循环水对混凝土内部进行降温；“外蓄”措施即为通过覆盖养护，提高表层混凝土温度。基础底板混凝土的浇筑时间为五月中旬，当时日平均温度在20℃左右，根据混凝土温升热工计算,龄期7天时混凝土内部中心温度为64.67℃，根据规范要求混凝土内表温差应控制在25℃以下，为此施工中特采取以下措施：

4.3.1循环水管布置：

循环水管采用Ф76×4.5mm钢管，沿高度方向布置两层，两层竖向间距1.2m，上层循环水管距基础底板顶面0.8m，用钢筋固定。

循环水管进水口及出水口都高出混凝土面200mm，接头采用焊接。在混凝土浇筑前先对循环水管进行水压试验，确认接头处不漏水后方可浇筑混凝土。

在混凝土浇筑24h后接通循环水，对混凝土内部进行降温。使用自来水作为循环水，流量在20m3/h以上。在混凝土升温及降温过程中，可通过控制循环水的流量来控制混凝土的降温速度。在混凝土浇筑3t后，混凝土内部降温速度要求控制在1.5℃/d；在后混凝土浇筑7t后，混凝土内部降温速度控制在2～3℃/d之间。当混凝土内外温差降到10℃以内时，可停止使用循环水降温。

4.3.2 现场施工用水均为深井水，水温约在10℃左右，用此深井水搅拌混凝土有效控制了混凝土的出机温度，该基础混凝土出机温度为16℃。

4.3.3 经实测，从水泥厂直接运抵现场散装水泥温度高达56℃，经与水泥厂联系，采取送货前先临时贮存散热的方法，将运抵现场水泥温度降为32℃左右。

4.3.4 施工时浇筑方向从远至近,依次后退,泵管（外裹温麻袋）只拆除不安装,使混凝土暴露面尽量最小,浇筑时间最短。这种方法施工简便，但须随时注意混凝土的入仓及振捣，以免产生离析或漏振。在每个浇筑带的前、后各布置2道振动器，第1道布置在混凝土卸料点，主要解决上部混凝土的振捣，第2道布置在混凝土坡脚处，确保下部混凝土的密度。

4.3.5 浇筑混凝土的收头处理也是减少表面收缩裂缝的重要措施，因此在混凝土初始振动浇筑后，先初步按标高用长刮尺刮平，在初凝前用铁滚筒碾压数遍，再用木蟹打磨压实，当混凝土表面刚开始收干再进行二次收平处理，防止产生表面裂缝。

4.3.6 混凝土养护采用了如下措施：①在混凝土表面覆盖一层塑料薄膜、两层麻袋，基础四周多层板外侧覆盖一层麻袋予以保温；②合理安排揭除保温层及拆模时间，延缓降温时间和速度，控制混凝土的降温梯度；③在控制内表温差的前提下，尽可能推迟保温层麻袋开始覆盖的时间，因为过早时进行蓄热保温，势必增加混凝土的最高温升，对减少约束应力不利。因此，除遇到气温陡降，内表温差超过控制标准以外，混凝土保温时间最好安排在混凝土接近或到达最高温升时进行。

保温措施要根据环境温度而定,既要保温,又要尽可能散热,否则保温期长,延误工期,本工程采取中午减少保温厚度,下午又重新盖上,保温15d就达到要求。

5 大体积混凝土测温

根据基础底板混凝土具有超厚、超强、高温的特点，采用简易测温法。沿纵向中心对称布置测温区，测温区内设置测点区测温点采用Cu－50型铜质电阻传感器，导线为三芯铜芯屏障电缆；采用MPF－24电子温度巡检仪进行内部测温工作。测温点采用埋设钢管方法予以留出以供测定混凝土内部各位置温度，为了准确掌握混凝土内部温度，并能够及时采取控制措施，测温点其平面布置为：沿基础长度方向分两排布置，每排12个点距基础长边5.5米，每排第一个测温点距短边0.9米,然后每4米一个测温点;竖向布置分上（距基础表面100 mm）、中（基础厚度中间位置）、下（距基础底面100 mm）的顺序依次布置，分别测试混凝土的上部、中部、下部温度。预埋钢管采用Φ25mm钢管，管底口焊铁板封堵严密，上口高出混凝土面100mm，钢管上口用胶带纸封闭，以免浇混凝土时堵塞，影响测温,管底口标高比测温点深5～10cm，管内灌水深度为10～15cm。测温时应做好测温记录，前1天每4小时测一次，2～7天每2小时测一次，8～14天每6小时测一次，14天以后如果表面温度与大气温度相差5度以下，则可不测温，否则每6小时测一次。在混凝土养护过程中，一旦发现混凝土内外温差超过25℃，立即通知工程技术人员，及时采取措施。测温点平面布置详见下图：

根据监测结果，混凝土在第3天达到升温峰值，中心最高温度为62℃，内表最大温差为23℃，满足了温控要求。从温度的监测结果表明，上述测温方案的实施达到了预期的温控要求，实践也表明，薄膜加麻袋的方法是一项简单、经济、有效的养护、保温措施。

6 施工体会

大体积混凝土裂缝控制涉及到设计、施工、环境等诸多方面，为了控制裂缝，应从控制温升，延缓降温速率、减少混凝土收缩、提高混凝土极限拉伸、改善约束程度和设计构造等方面采取措施，但这些措施不是孤立的，而是相互联系、相互制约的，必须结合实际，全面考虑，合理采用，才能收到良好的效果。本工程经仔细分析，从构造设计，原材料选用与配合比设计，施工方法三方面采取了一系列措施，取得了明显的效果，工程施工完毕至今，未产生任何有害裂缝，确保了工程质量。