核电站厂房筏基大体积混凝土施工技术应用研究

2022-01-07王栋郝亚辉吴泽坤李永鹏胡琦

安徽建筑 2021年12期

王栋，郝亚辉，吴泽坤，李永鹏，胡琦

（中国建筑第二工程局有限公司核电建设分公司，广东深圳 518034）

浙江三澳核电站为我国具有知识产权自主三代核电站，其土建技术要求较CPR1000堆型有较大提升，尤其是对厂房筏基大体积混凝土施工技术要求更为严格。为严格控制筏基大体积混凝土裂缝，确保厂房结构施工质量，该工程严格控制筏基混凝土配合比、施工过程和养护管理，确保核电站厂房筏基大体积混凝土施工质量。

1 工程概况

浙江三澳核电站位于浙江省温州市苍南县，核电站规划建设6台百万千瓦压水堆核电站，分期建设，一期工程建设2台机组。根据工程规划设计，该工程常规岛汽机厂房筏板（BMX）、联合泵房筏板（BPX）均为大体积混凝土。其中：汽机厂房筏板基础直径39.5m，厚度5.5m，中心凸台厚度6.1m，其中：A层厚度在1.2m，B层厚度1.8m，C层厚度0.8m，混凝土浇筑量为4500m。筏基底部-10.05m处设有1.5mm厚防水卷材层。根据《大体积混凝土施工标准》（GB50496-2018）定义，该工程属大体积混凝土工程，筏基上分布汽轮机基础、各类预埋件等附件，配筋密，结构较为复杂，一次浇筑量大，浇筑持续时间长，给该工程混凝土浇筑施工造成一定的困难。

2 工程技术难点问题

根据大体积混凝土施工经验，一般大体积混凝土强度均低于C30，其验收期龄期一般大于56d。为满足该工程施工工期要求，该工程厂房筏基在大体积混凝土验收以28d龄期强度作为验收值。在大方量、低龄期条件下，合理控制筏基大体积混凝土水化热反应，防止出现混凝土裂缝是该工程施工的难点问题。结合该工程施工技术方案，分析研究施工技术难点问题有以下几点：

①混凝土强度要求为C40/C50，混合料中胶凝材料含量高，受水化热影响，筏基大体积混凝土易出现温度裂缝；

②筏基基岩对筏基混凝土产生高约束作用；

③工期紧，混凝土浇筑时间处于夏季，混合料入料温度高，造成混合料内部热量集聚；

④核电站施工文件要求混凝土中心温度≤75℃，防止筏基大体积混凝土结构生成延迟钙矾石生成，导致筏基混凝土劣化作用。

3 大体积混凝土配合比设计研究

3.1 原料选择与质量控制

为合理控制混凝土水化热反应，该工程重点加强原料选择和质量控制。

①水泥选用优质硅酸盐P·Ⅱ42.5核电专用水泥，CA≤5%，MgO≤5.0%，不溶物含量≤0.75%，SO含量≤3.0%，烧失量≤3.0%，氯离子含量≤0.06%，碱含量≤0.60%，凝结时间≥45min，终凝时间≤390min。

②集料选用当地优质花岗岩机制砂和碎石，经验证，集料为非碱性集料，各项技术指标符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ 52-92）要求，且经洛杉矶磨耗试验合格。

③矿物添加剂选用I级F类低钙优质粉煤灰和S95级矿渣粉双掺，通过掺加一定比例的粉煤灰，减少混合料中水泥用量，能够推迟水化热峰值温度出现时间，并起到改善混凝土工作性能的作用。

④化学添加剂选用聚羧酸系高效缓凝型减水剂，根据减水剂技术文件和工程实践经验，该减水剂减水率可达30%以上，通过合理控制混凝土需水量，改善混凝土水化热反应。

3.2 配合比设计

根据该工程混凝土强度和龄期控制要求，按水灰比0.62进行混凝土试配，水胶比取 0.38，以此制作混凝土150mm圆柱体试件，经试验研究确定混凝土配合比，见下表所示，设计配合比混凝土坍落度为150mm～210mm，砂率43%，初凝时间为705min，和易性良好，可满足泵送性能要求。

混凝土配合比设计

3.3 混凝土浇筑温度验算

根据《大体积混凝土施工标准》（GB50496-2018），计算该工程筏基大体积混凝土中心最高温度为64.4℃，最大温度点出现在浇筑后48h，中心温度和表面温度下降速率为1.4℃/d。经验算，该工程大体积混凝土内外温差≤25℃，符合《大体积混凝土施工标准》（GB50496-2018）要求，中心最高温度64.4℃≤75℃，符合工程施工技术文件要求。

4 筏基大体积混凝土浇筑施工

4.1 混凝土搅拌

为确保大体积混凝土浇筑施工的连续性和拌和质量，该工程委托4家商品混凝土搅拌站搅拌施工，并委派专业技术人员加强现场指导和监督，确保混合料入料温度、拌和时间和拌和质量符合工程设计和技术规范要求。为合理控制原料入模温度，加强骨料白天覆盖和倒仓，并采用冷水管降温措施，防止骨料温度过高加剧混凝土出料温度。同时，混凝土拌合投料严格按设计配合比控制，各原料经称重计量后投料，投料质量误差控制≤2%。混凝土出料时，加强外观质量检查，防止出现白料、花料、离析等问题。

4.2 混凝土运输

该工程拌合站距核电站12km～15km。为防止环境温度导致混凝土温度上升，混凝土罐车增设保温隔热材料，并在运输过程中向保温材料洒水保湿，合理控制混凝土温度。

4.3 混凝土浇筑

考虑到该工程施工时外界温度较高，为降低混凝土泵送前温度，该工程采用多项措施合理控制施工环境温度。

①使用编制袋装冰块，施工范围内间距3m放置1包。

②未浇筑区搭设遮阳棚，降低基础温度，防止混凝土中心温度集聚。混凝土泵送浇筑时，由于该工程浇筑量较大，为满足混凝土浇筑质量控制要求，采用斜面分层浇筑方法，沿基础纵向方向分层浇筑，分层厚度20cm，连续浇筑5m后浇筑第2层，相邻两层浇筑间隔≤30min，依次完成各区域混凝土浇筑施工。该工程中，混凝土振捣采用插入式振捣棒振捣方式，浇筑后及时振捣。振捣过程中，振捣棒略微抽动，按行列式振捣前进，振捣点间距为1.5倍振捣棒半径，每个振捣点振捣时间为15s～30s，以混凝土表面返浆且不再出现气泡、显著下沉现象为宜。分层浇筑时，间隔30min进行2次振捣，振捣棒伸入下层混凝土深度≥5cm，防止出现层间冷缝。浇筑至设计标高后，使用木抹子多次抹压收光，防止混凝土表面产生风干收缩裂缝，抹压时间以手指可按动时为宜。

4.4 施工缝冲毛

混凝土抹压收光后，用手按表面有硬感且能按下痕迹时可进行施工缝冲毛。冲毛时，使用高压气加水冲洗混凝土表面，清除混凝土表面水泥浆，使混凝土表面石子均匀外露。冲毛时，出水口与混凝土表面呈30°，自筏板边缘位置开始冲毛，将冲毛后的灰浆水排入预先设置的排水沟内，并借助水泵排出。

4.5 大体积混凝土养护

根据核电站大体积混凝土养护管理经验和该工程施工实际情况，在混凝土浇筑完成后搭设保温防雨棚，降低日照、大风、降雨对筏板基础的影响。保温防雨棚在混凝土浇筑而完成后搭设，防雨棚钢管与筏板基础钢筋连接。同时，筏板基础施工缝冲毛后及时覆盖保温层，并定期洒水养护管理，养护期28d。

由于该工程筏板厚度达6.1m，浇筑量大，混凝土内部温度集聚问题突出，导致混凝土内外部温差过大，由此产生温度裂缝。为及时掌握混凝土内外部温度变化情况，该工程按1.5m深度间隔竖向设置温度探头，根据筏板深度埋设测温点，温度探头设置在测温管内，测温管两端封堵，与测温环境主机通过无线网络连接，测温点命名以测温点位置和深度编号，间隔6s收集1次温度变化数据。通过动态收集筏板基础温度数据，便于掌握筏板基础中心温度、表面温度变化趋势，为温度控制措施提供依据。根据测温点数据，当混凝土内外温差超过预警温度时（25℃），采取保温和降温措施。表面温度偏低时，根据保温要求在防雨棚内设置碘钨灯，提高筏板混凝土表面温度，降低混凝土内外温差。当需要采取降温措施时，在混凝土表面铺设冷却水管，按“S”型布设并钻孔形成花管，根据温度控制要求洒水降温。混凝土养护期间，混凝土表面洒水以表面湿润为宜，可有少量积水，不宜过量洒水，防止混凝土内外温差过大。