1、电厂烟囱基础大体积混凝土浇筑技术摘 要:文章通过对电厂烟囱基础大体积混凝土浇筑技术中, 如何在冬季日温差较大的情况下施工时, 通过优化配合比设计，用 C35/d60 的强度作为砼配合比强度（大体积砼施工规范） ，以及在砼中掺加粉煤灰和外加剂, 控制施工工艺流程, 采取保温覆盖措施把混凝土内外温差控制在 25范围内, 从而避免了混凝土裂缝的产生, 并取得了良好的施工效益。 关键词: 烟囱基础；大体积混凝土；混凝土裂缝 ；温差控制；施工效果 Abstract: Based on the large volume concrete pouring technology for power plant
2、 chimney foundation, how in the winter, large temperature difference under construction, through the optimization of mixture ratio design, with C35/d60 strength as the strength concrete mixture (code for construction of mass concrete), as well as in the concrete mixed with fly ash and admixture, con
3、struction control process, take measures to heat preservation cover inside and outside of the concrete temperature control in 25 , thus avoiding the concrete cracks, and achieved good benefits in construction. Keywords: chimney foundation; mass concrete; crack; temperature control; construction effe
4、ct 中图分类号：TV544+.91 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013） 一、工程概况 韶关发电厂位于广东省韶关市曲江区乌石镇，厂址南临北江河，东接京广铁路和 S253 公路、G106 公路及京珠高速公路，电厂离韶关市区38km，离曲江区 23km。本项目为“上大压小”拆建工程，由广东电力设计院设计，本期除尘排烟系统烟囱外筒为钢筋砼结构，拟建高度为240m，烟囱中心坐标为 A=1149.140，B=904.25。0.00m 标高相对绝对标高 51.0m。烟囱基础为倒园台式的板式基础，直径为 34.0m，埋深5.3m，烟囱基础由圆台式板式基础承台（5.30m1.00m）和环
5、壁（1.00m-0.30m）组成。在烟囱基础承台中间上有两个外直径为 7.60m，壁厚为 700mm 的圆筒式的钢内筒钢筋砼基础（2.70m0.00m） 。 本项目烟囱基础底板直径为 34m, 底板厚度为 2.5 4.3m, 混凝土总方量为 3100m3, 属典型的大体积混凝土基础。设计混凝土强度等级为C35。烟囱基底标高为- 5.30m, 基础采用圆板式整体基础。 二、 根据预定施工方案,对各种参数值计算，以方便采取相应的施工措施 我们根据预定的施工方案, 拟采取内降外保的技术措施, 即内部通过优化混凝土配合比, 降低混凝土内部水化热, 外部保温防止内外温差产生裂缝。在正式施工之前, 对配合
6、比、混凝土内部温度值、保温层、裂缝控制 4 种主要参数进行计算, 以方便采取相应的施工措施。 2.1 混凝土原材料及配合比计算(应将以 C35/60d 强度设计配合比补充进去) 根据工程结构特点和设计要求, 同时考虑施工时的冬季季节因素, 以降低混凝土水化热绝热温升值和减少混凝土的自身收缩值为出发点, 准备在混凝土中掺加粉煤灰和 JZB-4 高效泵送减水剂。粉煤灰改变混凝土流变特性及降低水泥水化热, 使混凝土缓凝, 混凝土表面温度梯度减少能够推迟水泥水化峰值的出现; JZB-4 高效泵送减水剂减水率高, 增强效果显著, 能大幅度提高混凝土各龄期的强度, 对水泥品种适应较广泛, 经过优化的配合比
7、见表 1。 表 1 C35 混凝土配合比 2.2 混凝土内部最高温升值计算方式(请重新计算) 混凝土裂缝控制计算的理论已经在较多工程实践中运用, 对掺加粉煤灰的绝热温升值, 根据文献 1、 2相关计算方法进行计算。 Tm ax = T0 + (Q /10 + F /50)T ( 1)式中 Tm ax 为混凝土的绝热温升,O C ; T0 为混凝土浇筑温度, O C, 可取计划浇筑日期及当地旬平均气温, 取平均气温 15; Q 为每 m3 混凝土中的水泥用量, kg /m3; F 为每 m3 混凝土中的粉煤灰用量, kg /m3; 为温度修正系数, 根据施工季节及承台几何尺寸取值在 1.6 1.
8、8, 取 1.7。 在该基础条件下, 经计算 Tm ax = 66.9 。 2.3 混凝土保温层计算 将混凝土内外温差控制在 25 内, 通过调整保温层厚度来控制混凝土表面温度, 因此混凝土表面温度 Tb(R) = Tm ax - 25= 41.9。 保温材料所需厚度计算公式: = 0.5H(Tb -Ta) /K(Tm ax -Tb) K (2) 式中 为保温材料所需厚度, m;H 为大体积混凝土结构厚度, 取4.00;i 为保温材料导热系数, W/(mK),本工程用麻袋作为保温材料, 其导热系数取 0.06 为混凝土的导热系数, W/(mK), 取 1.74; Tm ax 为混凝土中心最高温
9、度,; Tb 为混凝土表面温度,; Ta 为混凝土浇捣后平均气温, 取 17 ; K 为传热系数修正值,取值在 1.3 2.0, 取 1.3。 经过计算保温材料所需厚度 = 0.06m。(此数据偏大,实际大约为0.03m) 2.4 混凝土浇筑前裂缝控制计算 大体积混凝土基础贯穿性或深进的裂缝, 主要是由于平均降温差和收缩差引起过大的温度收缩应力而造成的, 混凝土因外约束引起的温度(包括收缩) 应力, 一般用约束系数法来计算约束应力, 可按以下简化公式计算 3: =- E(t) T/(1-)S( t) R (3) 式中为混凝土的温度(包括收缩) 应力, N/mm2; E( t) 为混凝土从浇筑后
10、至计算时的弹性模量, N/mm2, 一般取平均值, 混凝土 3d的弹性模量 E( t) = E c（1-e-0.009t) =E( 3) = 0.71104; 为混凝土的线膨胀系数, 取 1.010-5; T 为混凝土的最大综合温差()绝对值, 如为降温取负值; 当大体积混凝土基础长期裸露在室外, 且未回填土时, T 值按混凝土水化热最高温升值(包括浇筑入模温度) 与当月平均最低温度之差进行计算; 计算结果为负值, 则表示降温, 按下式计算: T = T0 + (2/3)T( t) +Ty( t) T h (4) 式中 T0 为混凝土的浇筑入模温度,; T( t) 为浇筑完一段时间 t, 混凝
11、土的绝热温升值, 取绝热温升值 T( t) = 66.9; Ty( t) 为混凝土收缩当量温差 (), 按下式计算: Ey( t) = y(1- e-bt)M1M2 M n Ty( t) =y( t)/ 计算所得, 收缩当量温差 Ty( t) = 0.58; T h 为混凝土浇筑完后达到的稳定时的温度, 一般根据历年气象资料取当年平均气温(); 广东地区一般取 22.3。计算出最大综合温差 T = 17.20; S( t) 为考虑徐变影响的松弛系数, 一般取 0.30.5, 取 0.3;R 为混凝土的外约束系数, 当为岩石地基时, R=1.0; 当为可滑动垫层时, R= 0, 一般土地基取 0
12、.25 0.50, 取 1.0; c 为混凝土的泊松比, 取 0.15。 基础混凝土最大降温收缩应力 由上式计算得:= 0.38N /mm2, 混凝土 3d 的抗拉强度由式 ft( t) =0.8f t ( logt )2/3 计算得: ft( 3 ) = 0.70N /mm2, 混凝土抗裂 缝安全度: K = ( 0.70 /0.38) 1.84 1.15, 满足抗裂条件。 三、 混凝土的裂缝控制施工技术措施 烟囱基础混凝土在 11 月中旬施工, 当时有利条件是施工混凝土拌合物的入模温度低; 但昼夜温差较大, 温度变化引起的应力较大, 容易在混凝土表面产生裂缝,给混凝土的裂缝控制带来了一定的
13、难度。烟囱大体积混凝土施工, 裂缝控制是施工的关键和重点, 针对季节施工特点和筏板基础施工工艺, 我们以混凝土外表面保温措施为主, 并从优化混凝土配合比和混凝土浇捣工艺上严格控制混凝土中心温度和表面温度。 3.1 现场施工准备措施 由于基础混凝土工程量较大, 连续浇筑时间较长,现场采用混凝土搅拌站集中搅拌、混凝土运输车运输、泵送入模。为了防止混凝土浇捣中出现停电、设备故障等一些意外情况, 浇捣前联系好备用混凝土搅拌站, 备好自备电源, 以确保混凝土的浇捣、供应万无一失; 同时检查原材料的储备量, 事前储备好足量优质的原材料。 3.2 技术控制措施 大体积混凝土由于水化热产生的绝热升温高、降温幅
14、度大, 而较大的温度收缩应力是导致混凝土产生裂缝的主要原因, 裂缝控制是施工的关键和重点。根据以上参数计算结果我们采取以下温度裂缝控制措施:根据上面 2.1 中计算的配合比, 采用低热水泥并掺加粉煤灰和 JZB-4 高效泵送减水剂, 以降低混凝土水化热绝热温升值和减少混凝土的自身收缩值。 改善施工操作工艺操作流程, 合理安排施工工序进行薄层浇捣, 均匀上升, 以便于散热。根据烟囱基础形式, 采用斜面分层赶浆法一次浇捣, 循序推进, 混凝土分层厚度为 35cm, 按混凝土泵送自然坡度 1:7, 用 3 台混凝土泵车向 3 个不同方向浇捣, 以确保停顿不超过混 凝土初凝时间, 避免产生接头冷缝。3
15、 台泵车最后集中收头完成浇捣。覆盖麻袋保温层。采用混凝土表面保温措施, 控制混凝土内外温差、表面与外界温差, 防止混凝土表面急剧冷却, 适当延长养护时间和拆模时间, 使混凝土表面缓慢冷却。 烟囱基础大体积混凝土表面水泥浮浆较多, 在浇捣结束后须认真进行处理, 将表面多余浮浆排除。其办法是在初凝前先用木蟹打磨压实, 后用铁板刮面闭合收水裂缝, 经两次压抹和表面处理后即时覆盖保温层, 保温层厚度根据 2.3 中计算的 = 0.06m 控制, 一般采用间 隔式铺设 3 层薄膜及 3 层麻袋, 最上面再加铺 1 层薄膜进行养护。烟囱基础底板侧面支模时, 钢模内表面加衬 1 层厚 2.5cm 的泡沫板,
16、 拆模后在泡沫板外侧再挂 1 层麻袋, 以起到底板侧面保温养护作用。 在整个施工及养护过程中应监听天气预报注意天气变化, 对雨天天气应做好应急措施(因麻袋保温层被雨水浇透后表面温度会急剧下降, 内外温差有可能超过 25, 引起温度裂缝)。当遇雨水天气时应立即搭设防雨棚。麻袋湿后, 混凝土表面温度会急剧下降, 应立即用干麻袋换下湿麻袋, 保持温差不超过 25。若混凝土内外温差过低, 为缩短养护期, 可适当减少覆盖层, 拿走上面一层的部分麻袋, 以提高温差值, 加快混凝土内热量的散发, 一般温差可控制在 21 25。 3.3 温度测控措施 设置测温点进行现场实时监控, 采用 JDC22 建筑电子测
17、温仪进行基础混凝土测温工作, 内部测温点设 A G 共 7 组, 每组 3 点。测温点点间水平距离为 500mm, 垂直深度根据基础的深度不同, 第 1 个测温点距烟囱基础上表面 50mm, 中间的测温点设置在烟囱基础中部: A 组中间点埋深为 1250mm, B 组中间点埋深为 1550mm, C 组中间点埋深为 2150mm, D 组中间点埋深为 1250mm, E 组、F 组、G 组同 D 组, 每组最后 1 个测温点距烟囱基础底表面 50mm (见图 2)。 混凝土浇筑 12h 后开始测温记录, 在升温阶段每 2h 测 1 次, 在降温阶段每 4h 测 1 次, 同时需测大气温度和烟囱
18、基础混凝土表面温度(保温层内温度)。测温工作一般持续 14d 左右, 实际操作时, 应持续至一般条件下内外温差不超过 25为止。对每次测温数据进行及时整理并绘制“温度- 时间”变化曲线。以现场监测数据为依据, 若发现温差接近25, 要立即采取表面加盖麻袋或薄膜保温等措施。 图 1 烟囱基础测温点平面布置示意 整个烟囱基础为 3100m3 混凝土用 34h 浇捣完成,严格按浇捣流程进行施工, 对烟囱基础的温度进行全程时时跟踪, 将收集到的温升值及时进行反馈, 浇捣后 3d 烟囱基础 C 点中心达到最高温升值, 烟囱基础最高温升为 66.5e , 与上面 2.2 中计算的理论值 66.9 基本接近
19、, 一星期后混凝土内部温差变化趋于稳定, 14d 后拆模时混凝土表面无裂缝产生, 混凝土达到了其强度的设计值。 四、施工技术总结 冬天低温季节施工大体积混凝土一次性浇筑, 尤其是对烟囱环状筏板基础进行施工, 采用混凝土表面覆盖保温措施, 能够较好地控制混凝土的温差, 减少裂缝的产生。 (1)混凝土绝热温升值直接影响大体积混凝土的施工措施, 掺加粉煤灰的混凝土绝热温升值按文献 3中的计算方法, 与实际测得混凝土的最高温升值接近; 温度修正系数的取值影响理论计算结果, 对修正系数可在总结实际工程运用的基础上, 进一步确定其取值范围,以适应不同条件、不同工况下的计算。 (2)低温条件下的烟囱环状筏板
20、基础施工, 在掌控原材料质量的基础上, 应重点控制好混凝土的施工浇捣工艺和保温工作; 以理论计算的温升值, 信息化自控技术掌握基础内部混凝土实际温度的变化, 结合现场实时监控温度的变化情况, 以便发现有偏差时及时调整混凝土表面保温覆盖材料。 (3)混凝土裂缝理论计算是指导施工的依据, 因此不可忽视降温阶段的混凝土养护。通常低温季节烟囱基础大体积混凝土养护 15d 后, 温差可控制在允许的范围。 （4)在对大体积混凝土的施工组织上, 混凝土浇灌浇捣的允许时间间隔必须小于初凝时间。因此, 只有科学合理地安排混凝土运输车辆, 才能确保混凝土浇灌的连续性和时效性, 避免混凝土冷接缝的产生。 五、 施工效果 电厂烟囱基础大体积混凝土一次性浇筑技术,突破了以往电厂烟囱基础分块浇筑的方法, 相比预埋冷却水管等其它措施可节约了施工成本, 缩短了施工工期, 取得了良好的经济效益。
