1、1海水泵房大体积混凝土施工中的防裂技术摘要：文章介绍了大体积混凝土防裂、防渗技术在国电蓬莱发电有限公司一期 2300MW 机组循环水取排水工程取水泵房施工中成功的运用、遇到的问题及解决措施。 关键词：混凝土、裂缝、防渗、温度。 中图分类号： TU528 文献标识码： A 文章编号： 1.?况 1.1 工程的地理位置 国电蓬莱发电有限公司一期 2300MW 机组循环水取排水工程，施工厂址位于蓬莱市西偏南约 14km 处、北沟镇北王绪村西侧，西北约 400m处为渤海海滨，南侧为梓潼泊村，西南与聂家村相望，北略偏东 3km 处为山东蔚阳栾家口港。 1.2 工程规模和结构形式 工程主要分为三大部分：a
2、.循环水取水泵房；b.陆上 100m 取水管线现浇混凝土和水上 875m 的取水管线预制安装；c.陆上排水管线及排水口的施工。 本文介绍的取水泵房主体工程的平面尺度为 42.0m（长）30.0m（宽） ，顶面标高 18.4m，基础底标高-16.0m。泵房采用天然岩基上的现浇钢筋混凝土箱形结构。泵房上部结构为预制排架结构，水泵层为无梁钢筋混凝土面板结构。 2根据泵房地下结构的特点,混凝土施工计划分四层进行，每层的浇注高度如下示图。模板采用竹节板外加纵横围檩拉条对拉的施工工艺。泵房内外采用满堂脚手架，混凝土采用拌合站集中拌合、混凝土罐车运输、泵车入仓浇注工艺。 泵房的底板、间隔墙等均属于大体积混凝
3、土，结构平面尺度大，断面变化多,受基岩约束等的影响，极易出现有害裂缝，而且施工期正值夏季高温，给混凝土防裂增加了难度。 2.泵房下部结构大体积混凝土控温防裂方案 我国混凝土结构工程施工及验收规范认为，建筑物的基础最小边尺寸在 13m 范围内就属于大体积混凝土。大体积混凝土的特点是：混凝土量大，结构厚实；施工技术要求高，水泥水化热易积聚而使结构产生温度变形。在大体积混凝土的施工过程中，要解决的首要问题是控制混凝土的温度裂缝，同时提高混凝土的抗渗、抗裂、抗浸蚀性等耐久性。大体积混凝土的裂缝控制是一项比较复杂的施工技术，必须认真采取措施，尽可能避免混凝土开裂。混凝土浇筑后,在硬化过程中,水泥水化产生
4、大量的水化热， （当水泥用量在 350550 kg/m3，每立方米混凝土将释放出 1750027500kJ 的热量，从而使混凝土内部温度升达 70左右甚至更高） 。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，较大的温差造成内部与外部胀、缩的程度不同，使混凝土表面产生拉应力（实践证明当混凝土本身温差达到 2526时，3混凝土内便会产生大致在 10MPa 左右的拉应力） 。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化较大，或者是混凝土受
5、到寒潮的袭击等，会导致混凝土表面温度急剧下降，而产生收缩，表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力而产生裂缝，这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。 水运工程混凝土质量控制标准JTJ269-96 中第 5.5.7 条规定：“混凝土拌合物浇筑地点的外部温度最高不宜超过 35” 、 “大体积混凝土的浇筑应分段分层进行，使混凝土沿高度均匀上升；浇筑应在室外气温较低时进行，混凝土入模温度不宜超过 28。 ”因此需要采取控温措施，防止混凝土产生裂缝，影响构件质量。 2.1 材料和混凝土配合比控制 2.1.1 材料 合理选择混凝土拌合材料：选择原材料的主导思想是尽量降低水泥的水化热反应
6、，避免造成收缩变形。 水泥：蓬莱义利 42.5 普通硅酸盐水泥； 外加剂：缓凝高效减水剂、引气剂、UEA 膨胀剂； 掺合料：级以上粉煤灰； 砂：天然河砂，级配中粗； 碎石：骨料应该选用最大粒径不超过 20mm 的粗骨料，可是考察很多当地的碎石生产基地由于 5-20mm 的碎石里针片状颗粒含量普遍招标，因此只能选用最大径粒为 40mm， 5-31.5mm 连续级配的碎石。 42.1.2 混凝土配合比 2.1.2.1 降低水泥用量 在混凝土配合比设计时,将降低水泥用量作为首要因素,在满足设计、施工要求的前提下,尽量降低单方混凝土的水泥用量。 2.1.2.2 掺加粉煤灰 掺粉煤灰等量取代 15%水泥
7、（超量取代系数 1.1） ；目的是减少水泥用量，尽量降低混凝土的总水化热；增加混凝土的缓凝时间，改善混凝土的和易性，提高混凝土的后期强度。 2.1.2.3 掺加混凝土膨胀剂 在混凝土中掺入 6%的 UEA 膨胀剂（等量替换） ，可使混凝土早期产生一定的膨胀变形，补偿部分温度收缩，提高混凝土的抗裂能力；掺入膨胀剂还可替代一部分水泥用量，从而降低混凝土的总水化热。 2.1.2.4 掺加缓凝型减水剂 要求缓凝型减水剂的减水率大于 18%，使混凝土的水胶比控制在0.55 以内；降低水泥用量和降低水灰比，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间；另外还可以延长混凝土浇注时的覆盖时
8、间，便于施工控制。 2.1.2.5 掺加引气剂 在冻土线和潮差段以上或有抗冻要求部位掺适量引气剂，以提高混凝土的抗渗、抗冻能力。含气量控制在 3.5-5%。 2.2 进行混凝土温度应力及裂缝计算 根据结构特点、拟采用的材料、配合比、及施工方法，对混凝土温5度应力及温度应力裂缝进行计算，分析判断应力最大及最可能发生裂缝的部位，并有针对性的作出防裂措施。 2.3 对混凝土早期温升采取散热措施 采用泵送工艺，分层踏步式推进，上下层混凝土的覆盖时间适当延长，但不得超过混凝土的初凝时间，以增加散热面，加快热量释放。混凝土浇注分层厚度为 3050cm。 2.4 减小地基对底板的约束 泵房底板下的基岩表面尽
9、量平整，以减小其对底板的约束力。 2.5 新老混凝土间隔时间 第一层混凝土施工结束后,在满足上层混凝土浇注条件时,为缩小老混凝土龄期、减小新老混凝土温差和相互约束力,要及早进行第二层混凝土施工,尽量缩短上下层新老混凝土的间隔时间。 2.6 加强养护和测温措施 为防止混凝土内外温差过大，使混凝土产生温度应力，形成温差裂缝，采用保湿保温法养护 28 天。在混凝土表面覆盖塑料薄膜，使混凝土内蒸发出的游离水积在混凝土表面进行保湿养护，塑料薄膜上覆盖麻袋片，洒水湿润以利于保温和防止干裂。 在底板和墙体上预埋测温的观测孔，有专人负责定点、定时观测，及时将观测的结果进行统计分析。 3.施工方案和总体安排 3
10、.1 分层施工 由于设计要求的施工缝必须是水平的，因此泵房下部结构的混凝土6浇注施工分为三层。每层的墙体中间埋设止水镀锌钢板。泵房下部结构体积最大的一次混凝土浇注是底板部位施工，其方量约 1500m3；第二层为 1166m3；第三层约 800m3；第四层约 500m3。以下详细介绍第一、二层大体积混凝土的施工情况。 3.2 混凝土拌制 考虑到工地现有的一座搅拌站的搅拌能力为 25-30m3/小时，根本满足不了施工的要求，如买商品混凝土,则有可能因原材料的不同而产生负面影响。因此决定使用本单位巨涛工地的搅拌站共同参加底板混凝土浇注施工（该站使用的原材料与国电一致） ，具体安排是国电搅拌站拌制2/
11、3，约 800-1000m3，巨涛搅拌站拌制 500-700m3；这样巨涛搅拌站配置4 台罐车，国电搅拌站配置 2-3 台罐车。 两个搅拌站的拌合时间均为 50 秒，剩余部分在搅拌车运输期间和出灰前快速再次深度搅拌，以确保总的拌合时间满足规范规定。 巨涛搅拌站的缓凝减水剂掺加一半，剩余部分在浇注现场再掺，用意是确保混凝土的坍落度不变。 3.3 分灰振捣 振捣时间以混凝土开始泛浆和不冒气泡为准，振捣过程中充分强调避免产生漏振、欠振、过振现象。当混凝土坡脚接近端模时则反向浇注混凝土，与原斜坡相交形成集水坑，坑内的积水排出后，再进行正常浇注，及时排除构件表层的所有泌水和浮浆。 3.4.施工控制 3.
12、4.1 合理安排施工工序，分层、分块浇筑，以利于散热，减小其约7束力。分层浇注厚度控制在 30cm，长度 5-7m，阶梯式浇注，覆盖时间控制在 5-7 小时。 3.4.2 加强混凝土温度的监控，及时采取冷却、保护措施。浇注过程中安排专人负责测气温、混凝土出罐（车）温度和入仓温度，做好记录。发现异常及时采取覆盖保温或在混凝土中埋设的冷却水管进行降温措施，控制混凝土的入模温度使之不高于当日的平均气温。砂石上料时，将料堆表层温度较高的砂石推开，尽可能使用下部的砂石或往碎石堆上洒水以达到降温的目的。 3.4.3 加强混凝土养护，混凝土浇筑完成后（阶梯式浇注，已经达到标高要求的部分） ，及时用湿润的草帘
13、、麻片等覆盖，并注意洒水养护，延长养护时间，保证混凝土表面缓慢冷却。摸板外侧洒水降温。 3.4.4 采取的测温措施：在浇注的平面上垂直装置了 4 根 PVC 管，当做测温观测孔；采用铂电阻配数显温度计测温法，在典型断面的不同深度埋设测温 PVC 管，定时测温并分析，根据气候条件及时采取措施，控制混凝土的内外温差不超过 28。测温完毕，将 PVC 管拆除用高标号的膨胀砂浆封堵。 4.混凝土施工 4.1 浇注顺序（阶梯式分层下灰） （从南向北延伸） 第一层施工示意图 第二层施工示意图 8第一次浇注部位的分层是：底板混凝土的分层厚度按 30cm 一层，共分 5 层，墙第一层按 20cm，后两层各按
14、35cm；每层的覆盖时间（也就是混凝土的控制初凝时间）：白天 4-6 小时，夜间 6-8 小时。严格按照上图的浇注顺序进行分灰振捣,简单说就是按砌体的施工工艺错缝覆盖。经计算,按上述的顺序进行施工，不会出现冷缝。 第二次浇注部位的分层是：仍然按阶梯式分层分灰振捣，从南向北缓慢延伸。 4.2 浇注时间 4.2.1 第一层浇注 5 月 24 日 22 点 00 分泵房底板混凝土搅拌在国电搅拌站开始，27 日凌晨 5 点 16 分混凝土浇注完成，浇注混凝土 1520m3,历经 79 小时 16 分。由于正式的混凝土浇注施工时，巨涛工地的搅拌站出现了机械故障，混凝土只能靠国电工地搅拌站一家担当供灰任务
15、,浇注速度变缓,因此采用了木板隔仓,将混凝土阶梯的水平距离缩至 0.5m,有效地防止了冷缝的发生。 4.2.2 第二层浇注 6 月 8 日 0 点 40 分泵房二层混凝土墙体浇注开始，9 日晚上 11 点混凝土浇注施工完毕，总浇注混凝土 1166m3,历时 22 小时 20 分。 4.2.3 混凝土拌合物的坍落度控制情况 9此次施工的混凝土拌合物坍落度在满足泵送的前提下，基本控制在150-170mm 间，防止了塑性收缩裂缝和收缩裂缝。 4.2.4 进行二次振捣，提高抗裂能力 在大体积混凝土中采取二次振捣工艺，可以改善其强度，提高抗裂性是裂缝控制的重要措施。本次施工的二次振捣工艺是：先沿浇注方向
16、振捣一次，覆盖上一层前，再反方向振捣一次，使构件混凝土充分密实。混凝土振捣采用插入式振捣棒进行振捣，振捣顺序从近模板处开始，先外后内（呈梅花花瓣型） ，移动距离不大于 300mm，振捣棒至模板的距离200mm，并要求尽量避免碰撞钢筋、模板或预埋件，振捣时垂直插入混凝土中，并快插慢拔，上下抽动，以利均匀振实，并保证上、下层结合成整体,振捣器插入下层混凝土中不少于 50mm,振捣时间 1020 秒，使混凝土表面呈现泛浆或不再沉落。 4.2.5 面层处理 混凝土浇注到顶时分层减水，并采取二次抹面，对上涌的泌水和浮浆及时清除，按设计标高刮平。抹面时用木拉板反复搓平压实，对于一次到顶的用铁抹压光，压光遍
17、数不少于 3 遍，随后用毛刷沾清水进行拉毛。 4.2.6 养护 为防止混凝土内外温差过大，造成温度应力，采用保湿保温法养护28 天。在混凝土表面覆盖麻袋片，使用地下水使其构件表面和竹胶板模板上始终保持湿润状态，利于保温和防止干裂。 104.2.7 测温情况 两次浇注的中午 11 点至下午 3 点，混凝土的内外温度变化的很明显，及时在达到控制标高部分的混凝土表面进行潮湿覆盖，并在覆盖层上面和模板外侧进行洒水降温，使构件的内外温差得到了有效的控制。 4.2.8 施工缝接茬处理 由于分层施工，层与层之间存在新老混凝土结合问题，为保证接茬质量，采取如下施工方法： 4.2.8.1 施工缝处埋设止水镀锌钢
18、片，埋设牢固，连接采用焊接，焊缝饱满，凿毛时不得将止水钢片凿坏。 4.2.8.2 为保证施工缝处混凝土强度，浇至分层顶标高之后，刮去表面浮浆，再拉毛、刮平。 4.2.8.3 在混凝土即将达到终凝时采取用高压水枪冲毛，将混凝土表面上的水泥薄膜、松动石子和软弱混凝土层冲掉，使石子颗粒有 1/3 露出构件表面。 4.2.8.4 浇注上层混凝土前，先用水充分湿润老混凝土表面层，低洼处不得留有积水，并在水平接缝上均匀铺撒一层厚度为 1030mm 的水泥砂浆，水泥砂浆的水灰比小于混凝土的水胶比（强度等级比原混凝土高一等级） 。 4.2.9 拆模后的外观检查 构件的内外侧表面光滑，所有的底板和墙体没有发现裂缝（纹） 、渗水现象；没有出现冷缝、下灰分层线、蜂窝麻面、大面积砂线和砂斑、大面积水线和大气泡群等缺陷。
