電廠建設(shè)中大體積混凝土施工技術(shù)探討

劉達

（中國電建集團河北工程有限公司 河北省石家莊市 050021）

電廠施工中大體積混凝土的應(yīng)用部位主要是大型設(shè)備基礎(chǔ)（風(fēng)力發(fā)電風(fēng)機基礎(chǔ)、發(fā)電機基礎(chǔ)）、構(gòu)筑物基礎(chǔ)（間冷塔基礎(chǔ)、煙囪基礎(chǔ)），上部結(jié)構(gòu)（汽輪機基座、空冷島、核電的核島的安全殼）。上述部位的結(jié)構(gòu)部位多為振動或轉(zhuǎn)動設(shè)備提供基礎(chǔ)或者防止核輻射污染，對混凝土結(jié)構(gòu)的整體性要求嚴格，因此大體積混凝土的施工質(zhì)量直接決定了該設(shè)備和構(gòu)筑物的使用性能和耐久性。在此情況下為了保障結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，減少裂縫問題，大體積混凝土施工就必須采取可靠的施工技術(shù)保障，為電廠設(shè)備的穩(wěn)定的運行和安全提供基礎(chǔ)條件。

1 大體積混凝土的主要特點

大體積混凝土為結(jié)構(gòu)物實體最小的幾何尺寸不小于1m的，往往會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而產(chǎn)生有害裂縫的混凝土。前文所述電廠中施工部位的混凝土方量從幾十立方到上千立方，而且尺寸、厚度都比較大。同時這些部位為了保證結(jié)構(gòu)的整體性都要求混凝土一次連續(xù)澆筑完成，不允許留設(shè)施工縫，以及后續(xù)養(yǎng)護中不允許產(chǎn)生裂縫。對結(jié)構(gòu)施工中的混凝土攪拌、運輸、泵送能力等較普通部位的混凝土有更加嚴格的要求。

大體積混凝土施工中的主要施工質(zhì)量缺陷就是裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因主要有以下方面：

（1）是因為施工原因引起的施工冷縫。因電廠的大部分設(shè)備基礎(chǔ)混凝土方量一次需求都比較大，施工過程中必須要求可靠的混凝土供應(yīng)量保證來防止?jié)仓^程中因為混凝土供應(yīng)間斷時間過長形成施工冷縫。同時結(jié)構(gòu)尺寸往往也比普通構(gòu)件大，如果恰逢天氣炎熱的情況下施工，施工澆筑組織和順序不當(dāng)很容易造成上層混凝土還未澆筑，下層澆筑的已經(jīng)初凝了而形成施工縫缺陷。

（2）混凝土硬化過程中因水化熱原因造成的溫度裂縫。大體積混凝土施工時，對于水泥種類的選擇錯誤或者配合比中水泥的用量偏大會加劇初期上強度的過程中水泥水化熱增加，熱量的積累令混凝土的內(nèi)部溫度快速增加，因體積尺寸大內(nèi)部熱量不易散發(fā)，內(nèi)部混凝土體積膨脹，而外部混凝土溫度散發(fā)較快溫度降低體積收縮，因此產(chǎn)生內(nèi)外的溫度應(yīng)力，當(dāng)外表面的溫度應(yīng)力超過混凝土內(nèi)外的約束力時，便會產(chǎn)生裂縫缺陷。

所以結(jié)合大體積混凝土自身的特點和施工裂縫產(chǎn)生的原因，要從設(shè)計到施工等一系列工作中，以“預(yù)防為主，抗放兼施”為原則，做好大體積混凝土的施工技術(shù)工作，保證結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。從以下幾個方面總結(jié)一下這些年的施工經(jīng)驗：

2 大體積混凝土施工技術(shù)控制要點

2.1 圖紙審查

圖紙審查是大體積混凝土施工的必備技術(shù)工作，利用圖紙審查，查明圖紙中涉及大體積混凝土施工部位的結(jié)構(gòu)特點及對混凝土技術(shù)參數(shù)的要求，如：①結(jié)構(gòu)平面、立面設(shè)計是否合理，避免棱角、減少約束應(yīng)力；②大體積混凝土的設(shè)計強度等級宜在C25-C40的范圍內(nèi)比較適宜；③設(shè)計對采用的水泥種類做了規(guī)定是否正確，如應(yīng)優(yōu)先選用中、低水化熱礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰類硅酸鹽水泥等；④混凝土內(nèi)是否設(shè)計了抵抗溫度應(yīng)力的溫度鋼筋；⑤是否設(shè)置了施工縫、后澆帶等。在此階段與設(shè)計原做好溝通工作，在結(jié)構(gòu)防裂設(shè)計、材料選用等方面從設(shè)計角度考慮做好裂縫的預(yù)防工作。

2.2 原材料和混凝土配合比設(shè)計控制

原材料的選擇應(yīng)選擇低水化熱水泥，以減少硬化過程中的熱量，降低混凝土的溫升，所選用的水泥的水化熱指標3d不宜大于240kJ/kg，7d不宜大于270kJ/kg。細骨料宜采用中砂、含泥量不大于3%，粗骨料宜選用粒徑5～-31.5mm連續(xù)級配的碎石，含泥量不大于1%，嚴格控制含泥量，含泥量超標，會降低混凝土抗拉強度，同時增加混凝土的收縮，降低混凝土抗裂性能。為改善混凝土的性能摻加緩凝、減水等外加劑以時，要充分驗證外加劑對混凝土硬化收縮性能的影響，同時摻量根據(jù)工程所用膠凝材料必須經(jīng)試驗確定。自有攪拌站的情況下，要嚴格按相關(guān)規(guī)范做好上述原材料的進場復(fù)檢工作，嚴禁使用不合格原材料。采用商品混凝土?xí)r則做好攪拌站的實地考察及隨車資料的檢查，控制好原材質(zhì)量。

混凝土配合設(shè)計中拌和水用量不宜大于175kg/m3，水膠比宜小于0.55，砂率控制在38～42%，拌和物的坍落度不宜低于160mm，泌水量低于10L/m3。以前剛參加工作的時候，施工單位大多都配備自己的攪拌站和試驗室，可以很好的控制好上述原材料和配合比工作?，F(xiàn)在好多項目都采用商品混凝土供應(yīng)的方式，雖然控制工作不如以前方便，所以更應(yīng)引起重視。澆筑大體積混凝土前與攪拌站做好溝通，防止攪拌站按以往普通配合比進行攪拌供應(yīng)。例如2015年張家口萬全風(fēng)電場施工風(fēng)機基礎(chǔ)時就采用商品混凝土，為了保證施工質(zhì)量，簽訂供應(yīng)合同前派人實地考察攪拌站，并每次澆筑前親自派人去攪拌站查看原材料的質(zhì)量，在攪拌樓主控室監(jiān)督配合比上料工作，不定時在對坍落度進行取樣檢測，保證混凝土配合比準確及和易性滿足要求。

2.3 編制澆筑專項方案

大體積混凝土施工過程中最重要的步驟之一就是編制專項施工方案，施工技術(shù)人員要結(jié)合工程特點和自身管理水平，施工能力，制定技術(shù)措施和綜合抗裂措施。方案中要對施工階段的澆筑部位絕熱溫升、溫度應(yīng)力及收縮應(yīng)力進行試算，確定澆筑部位的混凝土溫升峰值、里標溫差及降溫速率的控制指標，通過計算數(shù)據(jù)分析并結(jié)合施工經(jīng)驗確定相應(yīng)的溫控技術(shù)措施。

在澆筑專項施工方案中應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)圖計算本次施工需要的澆筑量，根據(jù)攪拌站的攪拌能力、罐車運輸能力、泵車澆筑能力綜合制定澆筑方案確保澆筑施工能連續(xù)進行。例如前述風(fēng)電施工時，通過計算確定每臺風(fēng)機基礎(chǔ)方量650m3，攪拌站攪拌每小時攪拌80m3，泵車每小時澆筑60m3，罐車12m3/輛，同時因為風(fēng)機基礎(chǔ)多在山上距離攪拌35km，每輛車來回需要1h左右，經(jīng)綜合考慮必須保證在12輛罐車的前提方能保證連續(xù)澆筑施工。

2.4 生產(chǎn)混凝土過程控制

大體積混凝土施工都需要連續(xù)進行澆筑，所需混凝土方量都很大。在對這些部位施工時，施工人員要提前與攪拌站做好溝通工作，提前通知攪拌站準備好足夠的原材料，包括水泥、砂、石以及外加劑等用到的各種材料。同時應(yīng)提前通知攪拌站做好相關(guān)機械的檢修保養(yǎng)工作，尤其是攪拌機械，裝載機、砂石上料輸送帶檢查工作，保證良好的機械性能。同時應(yīng)做好水泥、砂石、外加劑上料是計量稱的校稱工作，保證連續(xù)攪拌供應(yīng)混凝土?xí)r準確性及穩(wěn)定性，以保證混凝土配合比的準確。同時要考慮大體積混凝土施工要考慮攪拌站出現(xiàn)故障時的應(yīng)急方案，在06年剛參加國電龍山電廠澆筑主廠房汽機基礎(chǔ)時采取聯(lián)系2號機組施工單位的攪拌站作為備用站應(yīng)對本單位攪拌站出現(xiàn)問題的緊急情況。

同時要考慮在混凝土生產(chǎn)過程，季節(jié)對施工的影響。例如在雨季施工每次雨后都要根據(jù)砂石料的實際含水率進行測量，并據(jù)此進行配合比中的用水量調(diào)整；而在冬季施工時因為砂中含水量較大容易出現(xiàn)凍塊，施工前要進行晾曬，否則有可能在在砂料倉上料的濾篩影響砂料下料，有些凍塊進入混凝土中還會嚴重影響混凝土強度。有條件的情況下，盡可能采取建設(shè)棚庫，將砂石料放入庫內(nèi)，或者及時采取覆蓋的措施。在14年內(nèi)蒙古京能集寧熱電冬季施工時攪拌站就出現(xiàn)了砂料受凍，人工配合挑揀否則就會不漏砂影響上料的情況。

2.5 澆筑混凝土過程控制

選擇合適的澆筑方法可以有效的促進大體積混凝土澆筑施工的順利進行，在施工前對參加澆筑的人員進行交底，明確崗位職責(zé)、負責(zé)區(qū)域及輪班情況。施工布料人員嚴格按施工方案和交底進行布料，采用整體分層或推移式連續(xù)澆筑施工的方式進行布料，嚴禁私自多點開花隨意布料。振搗人員應(yīng)按技術(shù)交底的分工負責(zé)好各自區(qū)域的內(nèi)的振搗工作，對交叉區(qū)域的振搗安排專人負責(zé)振搗，避免出現(xiàn)因‘互相依靠他人’的思想產(chǎn)生的漏振現(xiàn)象?；炷恋恼駬v宜采用二次振搗工藝，澆筑面應(yīng)及時進行二次抹壓處理。

2.6 養(yǎng)護與測溫

混凝土澆筑成形后要加強測溫工作，現(xiàn)在常采用的方法是利用在混凝土內(nèi)埋設(shè)測溫線，測點的埋設(shè)要根據(jù)結(jié)構(gòu)物特點結(jié)合規(guī)范要求進行埋設(shè)，宜選擇具有代表性的通過中部區(qū)域的2個交叉豎向剖面進行測溫。每個測點埋設(shè)測溫線一般為3根，不少于2根，常利用JDC-2建筑電子測溫儀進行測溫，測溫工作安排專人、輪班進行連續(xù)測量，并形成記錄，繪制大體積混凝土測溫曲線。澆筑完成初期觀測頻度較頻繁，隨著內(nèi)外溫差的降低適當(dāng)減少觀測次數(shù)。

根據(jù)測溫數(shù)據(jù)結(jié)果分析結(jié)合大體積混凝土專項方案要求來采取混凝土養(yǎng)護措施。主要從兩方面進行：①外部做好保溫工作，主要是通過澆水覆蓋棉被、草簾等措施，既要保證表面的濕潤的同時防止溫度散熱過快。②加快內(nèi)部混凝土水化熱的散發(fā)，主要是通過在大體積混凝土內(nèi)部埋設(shè)冷卻水管通過通水循環(huán)的方式帶走內(nèi)部過多的熱量，達到減小內(nèi)外溫差的效果（后期預(yù)埋的冷卻水管應(yīng)進行壓漿處理，防止水管后期銹蝕影響大體積混凝土結(jié)構(gòu)的整體性）。當(dāng)混凝土表面溫度與中心溫度之間、表面溫度與外界氣溫之間的溫差不超過20℃時，可以取消保溫措施，進行拆模。

3 總結(jié)

綜上所述，比起常規(guī)混凝土結(jié)構(gòu)，大面積混凝土施工的施工條件更為復(fù)雜，對相關(guān)施工技術(shù)的要求更高。大體積混凝土施工技術(shù)的關(guān)鍵是控制裂縫的產(chǎn)生，這是一個綜合性問題，需要從設(shè)計、施工、攪拌站、材料供應(yīng)、施工工藝、穩(wěn)定控制等方面，同時結(jié)合以往施工經(jīng)驗采取綜合技術(shù)措施，保證大體積混凝土的施工質(zhì)量。