国华电厂百万机组6号锅炉基础大体积混凝土施工技术讨论(宁海赵洪波)讲诉

浙江国华宁海发电厂1000MW机组锅炉基础大体积混凝土施工技术讨论赵洪波（天津电力建设公司）摘要:本文分析了大体积混凝土产生裂缝的原因，从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度等方面采取措施，很好的完成了国华宁海电厂6号锅炉基础大体积混凝土的施工，并总结出成功经验，可在工程实践中参考应用。

关键词:百万机组锅炉基础大体积混凝土温控防裂1、引言近年来，随着国民经济和建筑技术的发展，建筑规模不断扩大，大型现代化技术设施或构筑物不断增多，而混凝土结构以其材料廉价物美、施工方便、承载力大、可装饰强的特点，日益受到人们的欢迎，于是大体积混凝土逐渐成为构成大型设施或构筑物主体的重要组成部分。

所谓大体积混凝土，一般理解为尺寸较大的混凝土，美国混凝土学会给出了大体积混凝土的定义：任何现浇混凝土，其尺寸达到必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度的减少开裂影响的，即称为大体积混凝土。

这就提出了大体积混凝土开裂的问题，开裂问题是在工程建设中带有一定普遍性的技术问题，裂缝一旦形成，特别是基础贯穿裂缝出现在重要的结构部位，危害极大，它会降低结构的耐久性，削弱构件的承载力，同时会可能危害到建筑物的安全使用。

所以如何采取有效措施防止大体积混凝土的开裂，是一个值得关注的问题，对于国华宁海电厂百万机组的锅炉基础必须解决这一课题，确保工程质量。

2、正文2．1 工程概况浙江国华宁海发电厂位于象山港底部，在宁波市宁海县桥头胡区强蛟镇境内下月岙村，距宁海县城23公里，距宁波市约70公里。

厂址北临象山港，南靠团结塘，西接白象山，东至强蛟镇。

浙江国华宁海发电厂二期扩建工程(2×1000MW)燃煤发电机组, 我公司承建B标段（即#6机组）工程。

#6机锅炉间位置为D~E列与14~20轴之间。

锅炉房基础均由一个筏板基础和13个独立基础组成，筏板基础底标高为-7.25m，独立基础标高为-4.00m、-5.00m，柱顶标高为±0.000m（绝对标高6.35m相当于±0.000m）。

筏板基础为井字型结构，筏板K2轴长为55.5m，宽为9.5m，高为5.5m。

筏板K4、轴长为56.1m,宽为9.7m，高为5.5m。

连接两轴的部分长为25.1m,宽为6m,高为5.5m。

此筏板基础总计图纸计算钢筋用量为886T，C40混凝土用量为7549.41立方米，此筏板基础要求一次浇注为大体积混凝土施工。

此工程混凝土强度高，体积大，质量要求高，因此必须采取有效的措施进行施工。

锅炉基础基础于2006年12月下旬进行浇筑混凝土，该时期为宁波地区的冬季，日平均气温在10℃左右，比较适合大体积混凝土的施工。

2．2、基础产生裂缝的原因分析混凝土结构的宏观裂缝产生的原因主要有三种，一是由外荷载引起的，这是发生最为普遍的一种情况，即按常规计算的主要应力引起的；二是结构次应力引起的裂缝，这是由于结构的实际工作状态与计算假设模型的差异引起的；三是变形应力引起的裂缝，这是由温度、收缩、膨胀、不均匀沉降等因素引起结构变形，当变形受到约束时便产生应力，当此应力超过混凝土抗拉强度时就产生裂缝。

当混凝土结构物产生变形时，在结构的内部、结构与结构之间，都会受到相互影响、相互制约，这种现象称为约束。

当混凝土结构截面较厚时，其内部温度和湿度分布不均匀，引起内部不同部位的变形相互约束，这样的约束称之为内约束；当一个结构物的变形受到其他结构的阻碍所受到的约束称为外约束。

外约束又可分为自由体、全约束和弹性约束。

建筑工程中的大体积混凝土结构所承受的变形，主要是因温差和收缩而产生的。

建筑工程中的大体积混凝土结构中，由于结构截面大，水泥用量多，水泥水化所释放的水化热会产生较大的温度变化和收缩作用，由此形成的温度收缩应力是导致钢筋混凝土产生裂缝的主要原因。

这种裂缝有表面裂缝和贯通裂缝两种。

表面裂缝是由于混凝土表面和内部的散热条件不同，温度外低内高，形成了温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，表面的拉应力超过混凝土抗拉强度而引起的。

贯通裂缝是由于大体积混凝土在强度发展到一定程度，混凝土逐渐降温，这个降温差引起的变形加上混凝土失水引起的体积收缩变形，受到地基和其他结构边界条件的约束时引起的拉应力，超过混凝土抗拉强度时所可能产生的贯通整个截面的裂缝。

这两种裂缝不同程度上，都属有害裂缝。

混凝土的收缩，主要是干燥收缩、温度收缩、塑性收缩、化学收缩和自收缩。

混凝土初现裂纹的时间可以作为判断裂纹原因的参考：塑性收缩裂纹大约在浇筑后几小时到十几小时出现；温度收缩裂纹大约在浇筑后2到10d出现；自收缩主要发生在混凝土凝结硬化后的几天到几十天；干燥收缩裂纹出现在接近1年龄期内。

干燥收缩：当混凝土在不饱和空气中失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水时，就会产生干缩，高性能混凝土的孔隙率比普通混凝土低，故干缩率也低。

塑性收缩：塑性收缩发生在混凝土硬化前的塑性阶段。

高强混凝土的水胶比低，自由水分少，矿物细掺合料对水有更高的敏感性，高强混凝土基本不泌水，表面失水更快，所以高强混凝土塑性收缩比普通混凝土更容易产生。

自收缩：密闭的混凝土内部相对湿度随水泥水化的进展而降低，称为自干燥。

自干燥造成毛细孔中的水分不饱和而产生负压，因而引起混凝土的自收缩。

高强混凝土由于水胶比低，早期强度较快的发展，会使自由水消耗快，致使孔体系中相对湿度低于80%，而高强混凝土结构较密实，外界水很难渗入补充，导致混凝土产生自收缩。

高强混凝土的总收缩中，干缩和自收缩几乎相等，水胶比越低，自收缩所占比例越大。

与普通混凝土完全不同，普通混凝土以干缩为主，而高强混凝土以自收缩为主。

温度收缩：对于强度要求较高的混凝土，水泥用量相对较多，水化热大，温升速率也较大，一般可达35~40℃，加上初始温度可使最高温度超过70~80℃。

一般混凝土的热膨胀系数为10×10-6/℃，当温度下降20~25℃时造成的冷缩量为2~2.5×10-4，而混凝土的极限拉伸值只有1~1.5×10-4，因而冷缩常引起混凝土开裂。

化学收缩：水泥水化后，固相体积增加，但水泥-水体系的绝对体积则减小，形成许多毛细孔缝，高强混凝土水胶比小，外掺矿物细掺合料，水化程度受到制约，故高强混凝土的化学收缩量小于普通混凝土。

当混凝土发生收缩并受到外部或内部约束时，就会产生拉应力，并有可能引起开裂。

对于高强混凝土虽然有较高的抗拉强度，可是弹性模量也高，在相同收缩变形下，会引起较高的拉应力，而由于高强混凝土的徐变能力低，应力松弛量较小，所以抗裂性能差。

2．3、施工方案根据以上分析，为了有效地控制有害裂缝的出现和发展，必须从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度、改善约束条件和设计构造等方面进行控制。

改善约束条件，也可有效地控制有害裂缝的出现和发展，改善约束条件通常采取分层或分块浇筑大体积混凝土，合理设置水平或垂直施工缝，或在适当的位置设置施工后浇带，以放松约束程度，但本工程中设计要求基础一次浇筑完毕，故也不可选用，只能用其他的措施来弥补这一缺憾；设计构造施工单位也不可改变，故要从控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减小混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度等方面制定施工方案。

首先优选原材料，控制骨料的含泥量，掺入粉煤灰，加入外加剂，另外采用混凝土的后期强度（即60天强度），在满足强度的前提下，多掺入分煤灰，尽量减少水泥的用量，可减少水化热的。

锅炉筏板基础侧模板采用钢模板，内铺设30mm厚苯板保温的施工措施，上表面混凝土覆盖塑料薄膜加岩棉被保温，采用电子测温仪进行测温，共布置20个测温点，每点分别在混凝土的底、中、表布置测温线，测温时间间隔，混凝土浇筑后1~3d为2h，4~7d为4h，其后为8h。

其他大体积混凝土工程则要在初期采用通制冷水来降低混凝土最高温度峰值，由于本锅炉基础养护时间为浙江宁海的冬季，平均气温为10℃左右，所以可以不采用通制冷水来降低混凝土温度的措施，同时可以节约成本，提高经济效益。

本次浇筑采用3台泵车，其中两台低泵一台汽车泵，两台地泵布置在扩建端，汽车泵布置在炉后，从固定端靠D列处开始浇筑（见下图）,汽车泵可以根据情况随时移动。

混凝土由宁海90和60两台搅拌站供应，每小时浇筑约100m3 ，浇筑时间76小时。

混凝土浇筑选择斜面分层法进行浇筑，斜面分层浇灌每层厚30~35cm，坡度一般取1:6~1:7，如下图示意：底板混凝土浇筑方式1-分层线；2-新浇灌的混凝土；3-浇灌方向为保证振捣密实，每个浇注点配备3台插入式振捣器，根据自然形成的流淌坡度，分前、中、后各布置1台振动器。

第一道布置在混凝土卸料点，振捣手负责出管混凝土的振捣，使之顺利通过面筋流入底层。

第二道设置在中间部位，振捣手负责斜面混凝土的密实。

第三道设置在坡角及底层钢筋处，因底层钢筋间距较密，振捣手负责混凝土流入下层钢筋底部，确保下层钢筋混凝土的密实。

插入式振捣棒应快插慢拔，插点要均匀排列，逐点移动，顺序进行，不得遗漏，做到均匀振实。

振捣拌移动方式采用“行列式”移动，移动间距不大于有效振捣作用半径的1.5倍（300mm-400mm）泌水处理：在底板混凝土施工中，表面泌水和浆水一般都比较厚。

在混凝土浇筑过程中利用垫层找坡或集水坑等将泌水排走。

浇筑结束后变换浇筑方向，即由从前往后改为从后往前浇注，与斜破面形成集水坑，用软管及时排走，认真做好赶浆和排浆处理。

表面处理：按标高控制线，刮杠刮平后，木抹子压实抹面，用铁滚子碾压数遍，然后用木抹压实收光，及时覆盖塑料布，防止混凝土表面失水开裂。

混凝土表面浮浆较厚，应在混凝土初凝前加粒径为5-25mm的干净石子，均匀撒布在混凝土表面用抹子轻轻拍平，防止表面浮浆过多而开裂。

2．4、控制要点2.4.1 优选原材料2.4.1.1 水泥由于温差主要是由水化热产生的，所以为了减小温差就要尽量降低水化热，为了降低水化热，要尽量采取早期水化热低的水泥，由于水泥的水化热是矿物成分与细度的函数，要降低水泥的水化热，主要是选择适宜的矿物组成和调整水泥的细度模数，硅酸盐水泥的矿物组成主要有：C3S、C2S、C3A和C4AF，试验表明：水泥中铝酸三钙（C3A）和硅酸三钙（C3S）含量高的，水化热较高，所以，为了减少水泥的水化热，必须降低熟料中C3A和C3S的含量。

在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。

另外，在不影响水泥活性的情况下，要尽量使水泥的细度适当减小，因为水泥的细度会影响水化热的放热速率，试验表明比表面积每增加100cm2/g，1d的水化热增加17J/g～21 J/g，7d和20d均增加4 J/g～12 J/g。

本工程中选用强度等级为42.5级的普通硅酸盐水泥。