淺談火電廠汽輪發(fā)電機基礎(chǔ)大體積混凝土裂紋分析與防控

蘇曉龍

摘 要：工業(yè)發(fā)展是一個城市的重要經(jīng)濟指標，支柱型產(chǎn)業(yè)，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市占地面積利用率增高，建（構(gòu)）筑物體量的不斷擴大，筏板基礎(chǔ)的應(yīng)用越來越廣泛，但筏板基礎(chǔ)混凝土體積大，混凝土在澆筑和硬化過程中釋放的水化熱會產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，不僅對結(jié)構(gòu)造成安全壽命使用，還有損外觀形象，如鋼筋外露、腐蝕并減小建筑結(jié)構(gòu)抵抗荷載的能力，降低建筑結(jié)構(gòu)的整體性和剛度，成為結(jié)構(gòu)的隱患;本文以火電廠汽輪發(fā)電機基礎(chǔ)為實例，提出大體積混凝土的澆筑方法及相應(yīng)的溫控措施，為同類工程提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：筏板基礎(chǔ);大體積混凝土;溫度應(yīng)力;溫控措施;裂紋

中圖分類號：TU55? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

引言

火力發(fā)電廠汽輪發(fā)電機基礎(chǔ)是電廠核心工程，火電廠心臟部位，華潤電力五間房電廠汽輪發(fā)電機基礎(chǔ)底板厚度為2.8m，長38m，寬22m，該筏板基礎(chǔ)屬于大體積混凝土施工。最小水泥用量不小于300kg/m3，最大水灰比為0.5，最大氯離子含量（水泥用量的百分比）為0.1;為了能有效地阻止混凝土表面裂縫的出現(xiàn)，同時有效提高混凝土的抗裂性，在混凝土混合料中摻入聚丙烯纖維等材料。

一、混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

裂縫產(chǎn)生的原因可分為兩類：一是結(jié)構(gòu)型裂縫，是由外部荷載引起的，包括常規(guī)結(jié)構(gòu)計算中的主要應(yīng)力以及其他的結(jié)構(gòu)次應(yīng)力造成的受力裂縫。二是材料型裂縫，是由非受力變形變化引起的，主要是由溫度應(yīng)力和混凝土自身的收縮引起的。

1、溫度應(yīng)力引起裂縫（溫度裂縫）

目前溫度裂縫產(chǎn)生主要原因是由溫差造成的?；炷翝沧⒊跗?，產(chǎn)生大量的水化熱，由于混凝土是熱的不良導(dǎo)體，水化熱積聚在混凝土內(nèi)部不易散發(fā)，常使混凝土內(nèi)部溫度上升，而混凝土表面溫度為室外環(huán)境溫度，這就形成了內(nèi)外溫差，當這種內(nèi)外溫差在混凝土凝結(jié)初期產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過混凝土抗壓強度時，就會導(dǎo)致混凝土裂縫;另外，在拆模前后，表面溫度降低很快，造成了溫度陡降，也會導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

2、收縮引起裂縫

收縮有很多種，包括干燥收縮、塑性收縮、自身收縮、碳化收縮等等。

首先，干燥收縮是指在干燥的環(huán)境下，混凝土硬化后，混凝土內(nèi)部的水分不斷向外散失，引起混凝土由外向內(nèi)的干縮變形裂縫。

其次，塑性收縮是指在水泥水化、混凝土溫度較高的情況下，或在水灰比較低的條件下會加劇引起開裂。因為這時混凝土的泌水明顯減少，表面蒸發(fā)的水分不能及時得到補充，這時混凝土尚處于塑性狀態(tài)，稍微受到一點拉力，混凝土的表面就會出現(xiàn)分布不均勻的裂縫，隨著混凝土內(nèi)部的水分蒸發(fā)進一步加大，裂縫就會進一步擴展。

二、防止混凝土裂縫的措施

1、優(yōu)選原材料

（1）可以選用水化熱較低的水泥。由于溫差主要是由水化熱產(chǎn)生的，所以為了減小溫差就要盡量降低水化熱，為了降低水化熱，要盡量采取早期水化熱低的水泥。由于水泥的水化熱是礦物成分與細度的函數(shù)，要降低水泥的水化熱，主要是選擇適宜的礦物組成和調(diào)整水泥的細度模數(shù)。在施工中一般采用中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣水泥。另外，在不影響水泥活性的情況下，要盡量使水泥的細度適當減小，因為水泥的細度會影響水化熱的放熱速率。

（2）可以摻加粉煤灰。由于粉煤灰中含有大量的硅、鋁氧化物，這些硅鋁氧化物能夠與水泥的水化產(chǎn)物進行二次反應(yīng)，是其活性的來源，可以取代部分水泥，從而減少水泥用量，降低混凝土的熱脹;由于粉煤灰顆粒較細，能夠參加二次反應(yīng)的界面相應(yīng)增加，在混凝土中分散更加均勻;同時，粉煤灰的火山灰反應(yīng)進一步改善了混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)，使混凝土中總的孔隙率降低，孔結(jié)構(gòu)進一步的細化，分布更加合理，使硬化后的混凝土更加致密，相應(yīng)收縮值也減少。

（3）加入適量外加劑。加入外加劑后能減小混凝土收縮開裂的機會。減水劑的主要作用是改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土強度或在保持混凝土一定強度時減少水泥用量，而水灰比的降低，水泥用量的減少對防止開裂是十分有利的;緩凝劑的作用一是延緩混凝土放熱峰值出現(xiàn)的時間，由于混凝土的強度會隨齡期的增長而增大，所以等放熱峰值出現(xiàn)時，混凝土強度也增大了，從而減小裂縫出現(xiàn)的機率，二是改善和易性，減少運輸過程中的塌落度損失;引氣劑在混凝土的應(yīng)用對改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。

2、采用合理的施工方法

（1）混凝土的拌制過程中，要嚴格控制原材料配合比、計量準確，同時嚴格控制混凝土出機溫度、塌落度;要盡量降低混凝土拌合物出機口溫度，水泥在攪拌站的入機溫度不宜高于60℃;拌合物可采取以下兩種降溫措施：一是送冷風(fēng)對拌和物材料進行冷卻，二是加冰拌合。

（2）在混凝土澆注、拆模過程中，要做好控制措施。澆注過程中要進行振搗方可密實，振搗時間應(yīng)均勻一致以表面泛漿為宜，間距要均勻，以振搗力波及范圍重疊二分之一為宜，澆注完畢后，表面要壓實、抹平，適量增加碎石提高表面張力，以防止表面裂縫;澆注混凝土要求分層澆注、分層流水振搗，同時要保證上層混凝土在下層初凝前結(jié)合緊密;避免縱向施工縫、提高結(jié)構(gòu)整體性和抗剪性能;盡量避開在高溫澆注，混凝土澆注體在入模溫度基礎(chǔ)上溫升值不宜大于50℃;混凝土在實際溫度養(yǎng)護的條件下，強度達到設(shè)計強度的75%以上，混凝土中心與表面最低溫度控制在25℃以內(nèi)，混凝土澆筑體降溫速率不宜大于2℃/d，拆除保溫覆蓋時混凝土澆注體表面與大氣溫度不應(yīng)大于20℃。

（3）大體積混凝土工程的施工宜采用整體分層連續(xù)澆筑施工、推移式連續(xù)澆筑施工。

（4）做好結(jié)構(gòu)施工縫留設(shè)。通常采用：留置變形縫、后澆帶施工、跳倉法施工。其中留置變形縫、后澆帶施工按現(xiàn)行國家有關(guān)標準的規(guī)定施工;跳倉的最大分塊不宜大于40m，施工時間不宜小于7d，跳倉接縫處按施工縫的要求設(shè)置和處理。

（5）做好通入冷卻循環(huán)水管工作。在高溫季節(jié)施工，則要在初期采用通制冷水來降低混凝土最高溫度峰值，通水時間不宜過長，因為時間過長會造成降溫幅度過大而引起較大的溫度應(yīng)力。

（6）做好表面隔熱保護?；炷翝沧⒑螅捎趦?nèi)部較表面散熱快，會形成內(nèi)外溫差，表面收縮受內(nèi)部約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，但是這種拉應(yīng)力通常很小，不至于超過混凝土的抗拉強度而產(chǎn)生裂縫。

三、結(jié)語

對于大體積混凝土施工時應(yīng)采取多種措施確保工程質(zhì)量，針對該工程的實際情況，從材料優(yōu)選用，配合比優(yōu)化設(shè)計，混凝土攪拌、澆筑方案，養(yǎng)護措施及測溫控制等多方面綜合措施進行溫度控制，以提高結(jié)構(gòu)抗裂性，避免引起內(nèi)外溫差過大而出現(xiàn)裂縫。

參考文獻

[1]薛軍.淺談土木工程建筑中大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)[J].建材與裝飾.2018（42）：22～23.