电厂建设中大体积混凝土施工技术探讨

刘达

（中国电建集团河北工程有限公司 河北省石家庄市 050021）

电厂施工中大体积混凝土的应用部位主要是大型设备基础（风力发电风机基础、发电机基础）、构筑物基础（间冷塔基础、烟囱基础），上部结构（汽轮机基座、空冷岛、核电的核岛的安全壳）。上述部位的结构部位多为振动或转动设备提供基础或者防止核辐射污染，对混凝土结构的整体性要求严格，因此大体积混凝土的施工质量直接决定了该设备和构筑物的使用性能和耐久性。在此情况下为了保障结构的施工质量，减少裂缝问题，大体积混凝土施工就必须采取可靠的施工技术保障，为电厂设备的稳定的运行和安全提供基础条件。

1 大体积混凝土的主要特点

大体积混凝土为结构物实体最小的几何尺寸不小于1m的，往往会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而产生有害裂缝的混凝土。前文所述电厂中施工部位的混凝土方量从几十立方到上千立方，而且尺寸、厚度都比较大。同时这些部位为了保证结构的整体性都要求混凝土一次连续浇筑完成，不允许留设施工缝，以及后续养护中不允许产生裂缝。对结构施工中的混凝土搅拌、运输、泵送能力等较普通部位的混凝土有更加严格的要求。

大体积混凝土施工中的主要施工质量缺陷就是裂缝。裂缝产生的原因主要有以下方面：

（1）是因为施工原因引起的施工冷缝。因电厂的大部分设备基础混凝土方量一次需求都比较大，施工过程中必须要求可靠的混凝土供应量保证来防止浇筑过程中因为混凝土供应间断时间过长形成施工冷缝。同时结构尺寸往往也比普通构件大，如果恰逢天气炎热的情况下施工，施工浇筑组织和顺序不当很容易造成上层混凝土还未浇筑，下层浇筑的已经初凝了而形成施工缝缺陷。

（2）混凝土硬化过程中因水化热原因造成的温度裂缝。大体积混凝土施工时，对于水泥种类的选择错误或者配合比中水泥的用量偏大会加剧初期上强度的过程中水泥水化热增加，热量的积累令混凝土的内部温度快速增加，因体积尺寸大内部热量不易散发，内部混凝土体积膨胀，而外部混凝土温度散发较快温度降低体积收缩，因此产生内外的温度应力，当外表面的温度应力超过混凝土内外的约束力时，便会产生裂缝缺陷。

所以结合大体积混凝土自身的特点和施工裂缝产生的原因，要从设计到施工等一系列工作中，以“预防为主，抗放兼施”为原则，做好大体积混凝土的施工技术工作，保证结构的质量。从以下几个方面总结一下这些年的施工经验：

2 大体积混凝土施工技术控制要点

2.1 图纸审查

图纸审查是大体积混凝土施工的必备技术工作，利用图纸审查，查明图纸中涉及大体积混凝土施工部位的结构特点及对混凝土技术参数的要求，如：①结构平面、立面设计是否合理，避免棱角、减少约束应力；②大体积混凝土的设计强度等级宜在C25-C40的范围内比较适宜；③设计对采用的水泥种类做了规定是否正确，如应优先选用中、低水化热矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰类硅酸盐水泥等；④混凝土内是否设计了抵抗温度应力的温度钢筋；⑤是否设置了施工缝、后浇带等。在此阶段与设计原做好沟通工作，在结构防裂设计、材料选用等方面从设计角度考虑做好裂缝的预防工作。

2.2 原材料和混凝土配合比设计控制

原材料的选择应选择低水化热水泥，以减少硬化过程中的热量，降低混凝土的温升，所选用的水泥的水化热指标3d不宜大于240kJ/kg，7d不宜大于270kJ/kg。细骨料宜采用中砂、含泥量不大于3%，粗骨料宜选用粒径5～-31.5mm连续级配的碎石，含泥量不大于1%，严格控制含泥量，含泥量超标，会降低混凝土抗拉强度，同时增加混凝土的收缩，降低混凝土抗裂性能。为改善混凝土的性能掺加缓凝、减水等外加剂以时，要充分验证外加剂对混凝土硬化收缩性能的影响，同时掺量根据工程所用胶凝材料必须经试验确定。自有搅拌站的情况下，要严格按相关规范做好上述原材料的进场复检工作，严禁使用不合格原材料。采用商品混凝土时则做好搅拌站的实地考察及随车资料的检查，控制好原材质量。

混凝土配合设计中拌和水用量不宜大于175kg/m3，水胶比宜小于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。以前刚参加工作的时候，施工单位大多都配备自己的搅拌站和试验室，可以很好的控制好上述原材料和配合比工作。现在好多项目都采用商品混凝土供应的方式，虽然控制工作不如以前方便，所以更应引起重视。浇筑大体积混凝土前与搅拌站做好沟通，防止搅拌站按以往普通配合比进行搅拌供应。例如2015年张家口万全风电场施工风机基础时就采用商品混凝土，为了保证施工质量，签订供应合同前派人实地考察搅拌站，并每次浇筑前亲自派人去搅拌站查看原材料的质量，在搅拌楼主控室监督配合比上料工作，不定时在对坍落度进行取样检测，保证混凝土配合比准确及和易性满足要求。

2.3 编制浇筑专项方案

大体积混凝土施工过程中最重要的步骤之一就是编制专项施工方案，施工技术人员要结合工程特点和自身管理水平，施工能力，制定技术措施和综合抗裂措施。方案中要对施工阶段的浇筑部位绝热温升、温度应力及收缩应力进行试算，确定浇筑部位的混凝土温升峰值、里标温差及降温速率的控制指标，通过计算数据分析并结合施工经验确定相应的温控技术措施。

在浇筑专项施工方案中应根据结构图计算本次施工需要的浇筑量，根据搅拌站的搅拌能力、罐车运输能力、泵车浇筑能力综合制定浇筑方案确保浇筑施工能连续进行。例如前述风电施工时，通过计算确定每台风机基础方量650m3，搅拌站搅拌每小时搅拌80m3，泵车每小时浇筑60m3，罐车12m3/辆，同时因为风机基础多在山上距离搅拌35km，每辆车来回需要1h左右，经综合考虑必须保证在12辆罐车的前提方能保证连续浇筑施工。

2.4 生产混凝土过程控制

大体积混凝土施工都需要连续进行浇筑，所需混凝土方量都很大。在对这些部位施工时，施工人员要提前与搅拌站做好沟通工作，提前通知搅拌站准备好足够的原材料，包括水泥、砂、石以及外加剂等用到的各种材料。同时应提前通知搅拌站做好相关机械的检修保养工作，尤其是搅拌机械，装载机、砂石上料输送带检查工作，保证良好的机械性能。同时应做好水泥、砂石、外加剂上料是计量称的校称工作，保证连续搅拌供应混凝土时准确性及稳定性，以保证混凝土配合比的准确。同时要考虑大体积混凝土施工要考虑搅拌站出现故障时的应急方案，在06年刚参加国电龙山电厂浇筑主厂房汽机基础时采取联系2号机组施工单位的搅拌站作为备用站应对本单位搅拌站出现问题的紧急情况。

同时要考虑在混凝土生产过程，季节对施工的影响。例如在雨季施工每次雨后都要根据砂石料的实际含水率进行测量，并据此进行配合比中的用水量调整；而在冬季施工时因为砂中含水量较大容易出现冻块，施工前要进行晾晒，否则有可能在在砂料仓上料的滤筛影响砂料下料，有些冻块进入混凝土中还会严重影响混凝土强度。有条件的情况下，尽可能采取建设棚库，将砂石料放入库内，或者及时采取覆盖的措施。在14年内蒙古京能集宁热电冬季施工时搅拌站就出现了砂料受冻，人工配合挑拣否则就会不漏砂影响上料的情况。

2.5 浇筑混凝土过程控制

选择合适的浇筑方法可以有效的促进大体积混凝土浇筑施工的顺利进行，在施工前对参加浇筑的人员进行交底，明确岗位职责、负责区域及轮班情况。施工布料人员严格按施工方案和交底进行布料，采用整体分层或推移式连续浇筑施工的方式进行布料，严禁私自多点开花随意布料。振捣人员应按技术交底的分工负责好各自区域的内的振捣工作，对交叉区域的振捣安排专人负责振捣，避免出现因‘互相依靠他人’的思想产生的漏振现象。混凝土的振捣宜采用二次振捣工艺，浇筑面应及时进行二次抹压处理。

2.6 养护与测温

混凝土浇筑成形后要加强测温工作，现在常采用的方法是利用在混凝土内埋设测温线，测点的埋设要根据结构物特点结合规范要求进行埋设，宜选择具有代表性的通过中部区域的2个交叉竖向剖面进行测温。每个测点埋设测温线一般为3根，不少于2根，常利用JDC-2建筑电子测温仪进行测温，测温工作安排专人、轮班进行连续测量，并形成记录，绘制大体积混凝土测温曲线。浇筑完成初期观测频度较频繁，随着内外温差的降低适当减少观测次数。

根据测温数据结果分析结合大体积混凝土专项方案要求来采取混凝土养护措施。主要从两方面进行：①外部做好保温工作，主要是通过浇水覆盖棉被、草帘等措施，既要保证表面的湿润的同时防止温度散热过快。②加快内部混凝土水化热的散发，主要是通过在大体积混凝土内部埋设冷却水管通过通水循环的方式带走内部过多的热量，达到减小内外温差的效果（后期预埋的冷却水管应进行压浆处理，防止水管后期锈蚀影响大体积混凝土结构的整体性）。当混凝土表面温度与中心温度之间、表面温度与外界气温之间的温差不超过20℃时，可以取消保温措施，进行拆模。

3 总结

综上所述，比起常规混凝土结构，大面积混凝土施工的施工条件更为复杂，对相关施工技术的要求更高。大体积混凝土施工技术的关键是控制裂缝的产生，这是一个综合性问题，需要从设计、施工、搅拌站、材料供应、施工工艺、稳定控制等方面，同时结合以往施工经验采取综合技术措施，保证大体积混凝土的施工质量。