瓦斯電廠建設(shè)中大型混凝土基礎(chǔ)冬施抗裂計(jì)算

許小琴

1 工程概況

本文討論的工程為山西寶萊電力王坡瓦斯發(fā)電站5×500 kW二期建設(shè)項(xiàng)目，位于山西天地王坡煤業(yè)有限公司塔里瓦斯抽放站東北側(cè)約150 m的山坡地上，擬建場(chǎng)地坐落在晉城市澤州縣下村鎮(zhèn)塔里村東北側(cè)，地處山區(qū)、群山環(huán)繞。工業(yè)廠區(qū)內(nèi)主要裝置有集裝箱發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)5個(gè)，輔助間和自動(dòng)化通信機(jī)室等。安排的冬期施工的五臺(tái)發(fā)電機(jī)混凝土基礎(chǔ)尺寸均為15 150 mm×3 700 mm×1 900 mm，基礎(chǔ)混凝土標(biāo)號(hào)為C30。為保證大型混凝土基礎(chǔ)的冬期施工的質(zhì)量，特進(jìn)行溫度應(yīng)力計(jì)算，為冬施措施和抗裂措施的選擇提供依據(jù)。

2 抗裂計(jì)算

2.1 各齡期混凝土收縮變形

混凝土收縮變形不同條件影響修正系數(shù)如表1所示。

表1 混凝土收縮變形不同條件影響修正系數(shù)

計(jì)算得各齡期混凝土收縮變形值結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 各齡期混凝土收縮變形結(jié)果

2.2 各齡期混凝土收縮當(dāng)量溫差

其中，εy(t)為不同齡期混凝土收縮相對(duì)變形值;α為混凝土線膨脹系數(shù)，取1×10－5/℃。

計(jì)算得各齡期收縮當(dāng)量溫差結(jié)果如表3所示。

表3 各齡期收縮當(dāng)量溫差結(jié)果

2.3 各齡期混凝土最大綜合溫度

式中:Tj——混凝土澆筑溫度，取5℃;

T(t)——齡期t的絕熱溫升;

Ty(t)——齡期t時(shí)的收縮當(dāng)量溫差;

Tq——混凝土澆筑后達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的溫度，取5℃。

根據(jù)計(jì)算得混凝土最大綜合溫差如表4所示。

表4 混凝土最大綜合溫差

2.4 混凝土各齡期彈性模量

其中，E0為混凝土最終彈性模量，MPa，C30混凝土取 E0=3×104N/mm2。

混凝土各齡期彈性模量(×104N/mm2)見(jiàn)表5。

表5 混凝土各齡期彈性模量

2.5 外約束為二維時(shí)溫度應(yīng)力計(jì)算

其中，E(t)為各齡期混凝土彈性模量;α為混凝土線膨脹系數(shù)，1×10－5/℃;ΔT(t)為各齡期混凝土最大綜合溫差;μ為混凝土泊松比，取0.15;Rk為外約束系數(shù)，取0.4;Sh(t)為各齡期混凝土松弛系數(shù)。

混凝土松弛系數(shù)如表6所示。

表6 混凝土松弛系數(shù)

計(jì)算得外約束為二維時(shí)溫度應(yīng)力(N/mm2)如表7所示。

表7 外約束為二維時(shí)溫度應(yīng)力

2.6 驗(yàn)算抗裂度是否滿(mǎn)足要求

根據(jù)上面計(jì)算，把混凝土澆筑后的15 d作為混凝土開(kāi)裂的危險(xiǎn)期進(jìn)行驗(yàn)算。

其中，fct為同條件齡期15 d抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(達(dá)28 d強(qiáng)度的75%，28 d抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為2.42 MPa);σ(t)為齡期15 d溫度應(yīng)力，為 1.02 MPa。

3 抗裂措施

1)降低水泥水化熱，確定合理的配合比。

本工程基礎(chǔ)為C30混凝土，水泥用量很大，這樣混凝土在凝固過(guò)程中釋放的水化熱勢(shì)必很高。同時(shí)影響混凝土抵抗溫度應(yīng)力能力的因素還有骨料的粒徑、骨料的級(jí)配、水泥的品種、粉煤灰及外加劑的摻量等。

各種材料應(yīng)做嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都應(yīng)符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

2)進(jìn)場(chǎng)混凝土質(zhì)量控制。

攪拌站派人進(jìn)駐施工現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)澆筑過(guò)程中的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控?；炷恋浆F(xiàn)場(chǎng)后由項(xiàng)目試驗(yàn)室人員與攪拌站共同對(duì)混凝土的出罐溫度、坍落度進(jìn)行測(cè)試。坍落度超差時(shí)現(xiàn)場(chǎng)可以拒收并退回。施工現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)禁往混凝土內(nèi)加水和減水劑。現(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)收好混凝土小票，并做好記錄?；炷吝\(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)，如混凝土出現(xiàn)較輕離析或分層現(xiàn)象，應(yīng)對(duì)混凝土進(jìn)行二次攪拌。嚴(yán)格控制混凝土出料溫度，混凝土運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)的溫度，最高不宜超過(guò)15℃，最低不宜低于5℃。

3)保證混凝土澆筑的連續(xù)性。

由于交通管制，混凝土車(chē)輛及供料等問(wèn)題，可能出現(xiàn)混凝土的澆筑出現(xiàn)中斷，但不允許超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間。保證現(xiàn)場(chǎng)單臺(tái)泵車(chē)待澆筑的混凝土罐車(chē)輛數(shù)不得少于5臺(tái)，出現(xiàn)罐車(chē)供應(yīng)不足時(shí)，及時(shí)與攪拌站聯(lián)系。配備1臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)及貯備可供4 h連續(xù)發(fā)電的油料。發(fā)電機(jī)應(yīng)定期進(jìn)行檢修，保證隨時(shí)可以運(yùn)行。合理組織施工人員，換班人員未到位時(shí)不得離崗中斷施工。

4)混凝土澆筑方法。

采用分段分層澆筑，每層厚度控制在50 cm左右。膨脹加強(qiáng)帶混凝土采取連續(xù)澆筑的方式，先澆筑帶外混凝土，待帶外混凝土接近膨脹加強(qiáng)帶時(shí)，澆筑完成膨脹加強(qiáng)帶混凝土，并于帶外混凝土初凝前繼續(xù)完成剩余之混凝土澆筑，澆筑時(shí)應(yīng)避免帶外混凝土流入帶內(nèi)，影響膨脹效果。

5)大型混凝土基礎(chǔ)冬施注意事項(xiàng)。

由專(zhuān)人負(fù)責(zé)收聽(tīng)一周及三天內(nèi)的天氣預(yù)報(bào)，及時(shí)并且提前預(yù)測(cè)氣溫和天氣變化，避免大雪和氣溫突降澆筑混凝土。進(jìn)行足夠保溫、覆蓋材料的儲(chǔ)備，以在突發(fā)降雪、降溫時(shí)，能迅速組織材料進(jìn)行覆蓋和保溫。加強(qiáng)測(cè)溫控制，覆蓋的厚度根據(jù)氣候變化適時(shí)進(jìn)行。

6)控制混凝土入模溫度。

為有效控制水泥水化熱的產(chǎn)生必須嚴(yán)格控制混凝土的出機(jī)溫度，冬季施工的商品混凝土中的水泥為普通水泥。拌制混凝土?xí)r，水溫不得超過(guò)80℃，砂不超過(guò)40℃，混凝土澆筑溫度不應(yīng)低于+5℃。為了保證混凝土質(zhì)量，入凍后應(yīng)適當(dāng)加大混凝土稠度。

7)加強(qiáng)施工中的溫度控制。

在混凝土澆筑之后，做好混凝土的保溫與保濕養(yǎng)護(hù)，緩緩降溫，充分發(fā)揮徐變特性，降低溫度應(yīng)力。

8)混凝土養(yǎng)護(hù)。

采用澆水養(yǎng)護(hù)或覆蓋塑料布的方法，澆水次數(shù)應(yīng)能保持混凝土處于濕潤(rùn)狀態(tài)，覆蓋塑料布時(shí)，要保證塑料布內(nèi)有凝結(jié)水。對(duì)混凝土表面不便澆水或使用塑料布時(shí)，采用涂刷養(yǎng)護(hù)劑的方法，養(yǎng)護(hù)劑使用前須上報(bào)審批?；炷翝仓戤吅?，在12 h內(nèi)加以覆蓋并保濕養(yǎng)護(hù)?；炷琉B(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14 d。

4 混凝土測(cè)溫

大體積混凝土溫控施工中，在混凝土的澆筑過(guò)程中還應(yīng)進(jìn)行澆筑溫度的監(jiān)測(cè)，在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中進(jìn)行升降溫、內(nèi)外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度的監(jiān)測(cè)，為施工過(guò)程及時(shí)準(zhǔn)確采取控溫措施提供可靠依據(jù)。為了保證在冬期施工條件下混凝土內(nèi)外溫差不超過(guò)25℃，要加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，避免混凝土表面水分蒸發(fā)過(guò)快造成干縮裂縫，并能有效散發(fā)、傳導(dǎo)混凝土內(nèi)部的熱量，控制溫差，保溫養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于15 d。

4.1 測(cè)溫孔布置

現(xiàn)場(chǎng)布置測(cè)溫孔如圖1，圖2所示，孔管為25 mm鋼管。

圖1 集裝箱設(shè)備基礎(chǔ)測(cè)溫點(diǎn)平面布置圖

圖2 測(cè)溫點(diǎn)剖面布置圖

4.2 測(cè)溫要求

1)在混凝土澆筑完畢后10 h開(kāi)始測(cè)溫，每班定時(shí)測(cè)定混凝土的入模溫度和氣溫，以后每隔2 h～4 h測(cè)一次。

2)溫度變化主要為三階段，升溫階段每2 h記錄一次，降溫階段每4 h記錄一次，一周后4 h～8 h記錄一次，直至混凝土中心溫度與表面溫差小于25℃為止。

3)測(cè)溫應(yīng)在每塊混凝土澆筑完后即開(kāi)始，測(cè)溫時(shí)間不應(yīng)少于14 d。其時(shí)間間隔如下:前3 d每1 h測(cè)溫一次，4 d～7 d后每2 h測(cè)溫一次，8 d～14 d每4 h測(cè)溫一次。測(cè)溫過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)溫差超過(guò)25℃時(shí)，應(yīng)立即采取有效措施，如調(diào)整保溫層等。如測(cè)溫結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)偏差較大，應(yīng)繼續(xù)測(cè)溫、監(jiān)控，測(cè)溫成果應(yīng)及時(shí)報(bào)送監(jiān)理與業(yè)主。

4)測(cè)溫工作應(yīng)指派專(zhuān)人負(fù)責(zé)，24 h連續(xù)測(cè)溫，尤其是夜間當(dāng)班的測(cè)溫人員更要認(rèn)真負(fù)責(zé)，因?yàn)闇夭罘逯低霈F(xiàn)在夜間。測(cè)溫結(jié)果應(yīng)填入測(cè)溫記錄表，每次測(cè)溫結(jié)束后，應(yīng)立刻整理、分析測(cè)溫結(jié)果并給出結(jié)論，混凝土內(nèi)外溫差應(yīng)控制在25℃之內(nèi)，在測(cè)溫過(guò)程中，溫差大于25℃及時(shí)采取措施。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)冬期大體積混凝土基礎(chǔ)的溫升及抗裂計(jì)算，確定保溫、測(cè)溫方案及其他大體積混凝土冬施措施，對(duì)保證冬期大體積混凝土基礎(chǔ)施工質(zhì)量極為重要。文中的抗裂計(jì)算不僅可用于瓦斯電廠大型設(shè)備基礎(chǔ)的建設(shè)，也可對(duì)其他行業(yè)大體積混凝土冬期施工提供借鑒。

［1］王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)抗裂控制［M］.北京:中國(guó)建筑出版社，1997.

［2］趙 鵬，于 濤.大型混凝土設(shè)備基礎(chǔ)施工組織設(shè)計(jì)［J］.山西建筑，2012，38(14):25-27.

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［4］李繼業(yè).新型混凝土技術(shù)與施工工藝［M］.北京:中國(guó)建材工業(yè)出版社，2002.

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