变电站混凝土基础温度应力分析及控制措施

吕树春 施 魁

（江苏省送变电有限公司，江苏 南京 210000）

0 引言

当前，电力系统工程施工中，变电站工程涉及很多混凝土基础施工，其混凝土体积往往较大，温度应力对混凝土质量有着不可忽视的影响。如果温度应力控制不当，不仅会对变电站混凝土工程性能造成不利影响，还会影响混凝土外观质量。因此，弄清变电站混凝土温度应力形成原因及危害，进而采取针对性控制措施，是确保变电站混凝土结构施工质量的关键。

1 变电站混凝土基础温度应力的危害

混凝土是变电站基础施工用量最大的建筑材料，由于变电站混凝土体积较大，在施工过程中，如果不对温度应力进行有效防控，就可能导致混凝土产生机械性形变，从而对混凝土结构的强度、耐久性等造成影响，进而影响变电站电气设备运行的稳定性。特别是在不同结构材料的连接处，更容易发生这种形变，因为部位的不同，材料的特性随温度变化不一，处于一种极不均衡受力状态，更容易产生温度应力，进而导致裂缝的产生和扩展。

在变电站混凝土基础施工过程中，温度应力普遍存在，而且危害较大，严重影响工程的质量。温度应力经常导致现浇混凝土基础出现多种多样的裂缝，温度裂缝的存在不仅影响混凝土结构观感，而且还存在着潜在的危险，因此应对混凝土温度应力进行分析和控制。

2 变电站混凝土基础温度应力分析

温度应力主要是指物体由于温度升降不能自由伸缩或物体内各部分的温度不同而产生的应力，也被称为热应力。变电站基础混凝土的温度应力形成原因可归纳为内在因素和外在因素两种，内在因素主要是混凝土施工过程中水泥与其他材料发生反应释放出大量的水化热，而大体积混凝土中水化热容易在内部积聚，从而产生温度应力；外在因素主要是指环境因素，外界温度变化较大时，会导致混凝土内外温度分布不均匀，进而在混凝土表面产生温度应力。

变电站基础混凝土的温度应力从混凝土拌和、浇筑开始，一直到水泥水化放热结束，时间周期一般为30d。在这段时期内，变电站混凝土基础很容易产生温度应力，主要原因是水泥与水的化学反应产生大量的水化热，加上变电站基础混凝土一般是浇筑到定型模板中，本身弹性空间不够大，产生的热量不易散失。可见，变电站混凝土施工的早期出现的温度应力极为普遍，大多数施工技术人员都比较清楚，会提前做好一些措施，不仅能减小温度应力，还能避免其带来的消极影响。

3 变电站混凝土基础温度应力的控制措施

变电站混凝土基础温度应力对其使用寿命影响较大，因为温度应力会削弱变电站混凝土基础的耐久性，从而影响电气设备的安全运行。只有通过采取一定的控制措施，才能有效缓解这个问题。

3.1 合理选材并保证配比合理

变电站混凝土基础施工前，施工技术人员应当结合实际情况，对施工现场的温度、湿度、水分等各种因素进行有效分析和评估，综合考虑变电站基础施工设计的具体情况，科学地进行混凝土配合比试验和配合比设计，精心控制混凝土水化热的消极影响，从而保证变电站混凝土基础的耐久性。

合理选取混凝土材料，保证材料配比的合理性是降低温度应力产生的重要方式，而且这种方式相比于其他形式，能极大地降低温度应力的形成。首先应选取低水化热值的水泥，如低热水泥、粉煤灰水泥或矿渣水泥，要求水泥制造企业严控水泥中铝酸三钙的含量。在水泥的矿物组成中，铝酸三钙的水化反应速度最快，放热也最快，所释放的热量也最大。严控水泥中铝酸三钙的含量，可有效控制水泥的水化热。其次，可在混凝土中添加优质的粉煤灰，随着粉煤灰用量的增加，可降低混凝土中水泥的用量，从而有效降低混凝土的温升。一般而言，掺入30%的粉煤灰，能降低混凝土10℃的温升。此外，减水剂不仅能有效降低混凝土的需水量，还能提高混凝土内部结构的致密性，而且还能有效降低混凝土中水泥的用量，从而降低混凝土的温升。还有一些添加剂的作用也十分显著，可以让水泥放热的速度得到缓解和降低，让其放热变得更加缓慢和稳定，从而在一定程度上保证了变电站混凝土基础的内外部温度的稳定，不会出现剧烈的温度变化，导致裂缝的产生。

3.2 严控施工顺序，科学施工

变电站混凝土基础的温度应力控制效果与施工技术问题直接相关，因此需要注重施工技术方面的相关问题。施工中，施工顺序的不同，所产生的温度应力大小也会有较大差别。温度应力无法完全避免，但温度应力的影响强度和大小存在差别，通过严格控制施工顺序，可以在一定程度上减小温度应力的影响。在变电站混凝土基础施工之前，需要做好相关准备工作，比如对GIS承台基础进行细致处理，还要对承台进行微调，便于其连接管道之后用水润湿管道，同时便于用振捣棒进行操作。如果在变电站混凝土基础施工过程中出现泌水现象，就需要采取合理措施进行疏通。一般情况下是在两侧模板底部区域设置预留孔，便于水分排出。值得注意的是，变电站混凝土基础施工过程中会出现施工裂缝，这是因为在混凝土浇筑时上下两层没有进行合缝处理，因此需要进行良好衔接，保证上下层混凝土之间的紧密性。对此，最好是一次浇筑完成，避免出现施工冷缝。

3.3 埋设冷却水管降温

在变电站基础大体积混凝土施工中，埋设冷却水管可以降低混凝土内部的温度，避免内外温度变化过大而产生裂缝，从而预防温度应力裂缝的产生。但是在埋设冷却水管之前，需要对相关数值进行精确计算。首先应对水化热进行准确计算，从而得出具体的温升数值；同时对内径、水管上下层之间的距离等进行计算，以控制冷却水管中水的流量。此外，需要注意的是，在水管埋设完成之后，只要其表面浇筑了一层混凝土就可以进行通水；通水的持续时间也有一定的要求，使其内部温度不会超过没有通水之前的温度，这样才能保证温度控制在合理范围内。一旦温度合适，可停止通水，避免水的浪费。通过埋设冷却水管，可以较好地保证变电站混凝土基础内外部温差不会太大，是一种温度应力控制效果较好的方式，在当前变电站基础施工中得以广泛应用。

3.4 混凝土基础的养护

变电站混凝土基础施工完成之后，需采取有效的混凝土养护措施。一般会在混凝土基础的表面覆盖一层土工布，以此来保证变电站混凝土基础的恒温恒湿状态。变电站混凝土基础浇筑完成之后需要进行养护，时间不能少于7d，以保证变电站基础的混凝土内部结构的自然凝结，降低出现裂缝等问题的概率。当然，在将变电站基础完工交付之前，还需要对变电站混凝土基础进行定期周密地观察，特别是在外界温度变化较大时，需要定时对变电站混凝土基础进行浇水。通过表面水分的流动，一定程度上降低混凝土内部温度应力的影响。还可采取其他更为先进的混凝土养护方式，比如采用透明与深色塑料薄膜混合的方式进行养护，这种方式可以有效地将混凝土与空气隔离开，从而防止水分大量蒸发。即使外界温度发生了较大的变化，这种塑料薄膜还能起到一定的降温效果，使混凝土养护的效果更加明显。

4 结束语

综上所述，变电站混凝土基础施工，属于大体积混凝土施工，其温度应力普遍存在，而且危害较大。温度应力及其产生的温度裂缝不仅影响混凝土基础的观感，而且还会影响其耐久性及使用寿命，进而影响电气设备的安全运行。因此，应充分认识到变电站混凝土基础温度应力的危害和产生的原因，通过合理选材并保证配比合理，严控施工顺序，科学施工，埋设冷却水管降温，注重混凝土基础的养护等措施，以有效控制混凝土内部的温升对基础施工质量的影响。