試析火電廠基礎(chǔ)施工中的大體積混凝土施工技術(shù)

冷 祥

中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東火電工程有限公司，廣東廣州 510735

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電力機(jī)組容量越來越大，電力設(shè)備的工藝也越來越復(fù)雜，這些都對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承重能力提出了越來越高的要求。大體積混凝土施工是火電廠基礎(chǔ)施工的重要組成，其施工質(zhì)量的好壞直接影響整體質(zhì)量的好壞。大體積混凝土是指混凝土最小斷面在1m以上的混凝土，在混凝土施工過程中，很容易出現(xiàn)裂縫問題，這對(duì)于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量有著十分不利的影響。因此，在大體積混凝土施工過程中，應(yīng)當(dāng)采用先進(jìn)的施工技術(shù)，盡可能減少和避免裂縫，有效提升混凝土整體施工質(zhì)量，從而保證火電廠電力設(shè)備運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和可靠性[1]。

1 大體積混凝土的主要特點(diǎn)和產(chǎn)生裂縫的原因

（1）在混凝土施工過程中，如果水泥用量過大，就會(huì)增加水泥水化熱，導(dǎo)致混凝土因收縮變形而產(chǎn)生裂縫。一般來說，混凝土體積越大，需要用到的水泥總量就越大，這就意味著大體積混凝土水泥用量較大。然而，水泥遇水會(huì)產(chǎn)生水化熱，這種熱量難以散出，導(dǎo)致混凝土的內(nèi)部溫度在短時(shí)間內(nèi)迅速上升，大大增加了混凝土體積變化速度。當(dāng)混凝土澆筑完成后，內(nèi)部溫度往往低于外部溫度，產(chǎn)生內(nèi)外溫差，這就使得大體積混凝土構(gòu)件表面拉應(yīng)力增加，從而造成混凝土裂縫，這一裂縫被稱為“早期裂縫”或“初始裂縫”。

（2）大體積混凝土的變化過程是在內(nèi)約束和外約束的共同作用下進(jìn)行的，由此產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力?；炷翗?gòu)件內(nèi)部水泥水化熱散失較慢，然而其表面熱量散失較快，在熱脹冷縮的影響下，結(jié)構(gòu)物內(nèi)部體積膨脹，而表層體積收縮，如果陰雨天氣或溫差變化較大的天氣，這種熱脹冷縮現(xiàn)象更為明顯。在內(nèi)外溫差的影響下，混凝土構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生內(nèi)約束；外界因素對(duì)于混凝土構(gòu)件同樣有約束作用，例如：在水泥水化后期，水泥散失的熱量要比放出的熱量高出許多，在這種情況下，混凝土構(gòu)件溫度下降、體積收縮，在外界條件的影響下產(chǎn)生拉應(yīng)力，這就是混凝土構(gòu)件的外約束。內(nèi)外約束都會(huì)導(dǎo)致混凝土裂縫產(chǎn)生。

（3）混凝土構(gòu)件具有抗拉性較低的特性，這也是混凝土裂縫產(chǎn)生的主要原因。混凝土屬于脆性材料，其抗壓性較高，但是抗拉性較低，不到抗壓性的1/10。此外，混凝土的極限拉伸更是小于1×10-4。在這種情況下，混凝土因溫度變化產(chǎn)生的拉應(yīng)力很容易超出其抗拉強(qiáng)度，從而導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。在設(shè)計(jì)大體積混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)于其結(jié)構(gòu)有著拉應(yīng)變方面的要求。但是，在實(shí)際施工過程中，大體積混凝土構(gòu)件不可避免地會(huì)產(chǎn)生較大拉應(yīng)力，與此同時(shí)，要控制這種因溫度變化而產(chǎn)生的拉應(yīng)力難度較大[2]。

2 大體積混凝土施工技術(shù)

2.1 審查設(shè)計(jì)圖紙

在正式施工之前，首先要對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行認(rèn)真、細(xì)致地審查。核對(duì)混凝土基礎(chǔ)內(nèi)部鋼筋的設(shè)計(jì)情況，對(duì)于溫度鋼筋的數(shù)量進(jìn)行確定。在構(gòu)件轉(zhuǎn)折處、底面、角落以及截面突出的地方，需要進(jìn)行斜向配筋的增加，以此改善大體積混凝土應(yīng)力集中的狀況，避免出現(xiàn)混凝土裂縫問題。

2.2 設(shè)計(jì)混凝土配合比

在開展大體積混凝土的配制工作時(shí)，水化熱較低的水泥，如礦渣水泥等是較為合適的原料。選用中粗砂作為骨料較為合適。在不影響混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)強(qiáng)度、坍落度與和易性的基礎(chǔ)上，最大程度上減少水泥用量。外加劑的選擇應(yīng)當(dāng)綜合考慮其高效減水性、微膨脹性能等，使其對(duì)混凝土溫度收縮起到補(bǔ)償作用。

2.3 計(jì)算溫度應(yīng)力和保溫養(yǎng)護(hù)材料厚度

要確保大體積混凝土施工質(zhì)量，還要制定科學(xué)合理的施工方案。對(duì)溫度應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，分析比較混凝土溫度應(yīng)力與混凝土抗拉強(qiáng)度，如果混凝土抗拉強(qiáng)度小于其溫度應(yīng)力時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行調(diào)整計(jì)算。同時(shí)，在進(jìn)行大體積混凝土養(yǎng)護(hù)覆蓋材料和厚度的選擇時(shí)，也要通過計(jì)算選取合適的養(yǎng)護(hù)材料及厚度，將混凝土內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi)。

2.4 加強(qiáng)混凝土生產(chǎn)過程控制

在混凝土的生產(chǎn)過程中，首先要對(duì)混凝土原材料進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量把關(guān)，堅(jiān)決執(zhí)行設(shè)計(jì)配合比。做好進(jìn)場砂石材料的控制工作，在混凝土攪拌前，應(yīng)當(dāng)先將砂石材料進(jìn)行水洗，確保沙子含泥量小于百分之二，石子含泥量小于百分之一；在確保規(guī)范出機(jī)入模溫度的基礎(chǔ)上，盡可能將大體積混凝土施工安排在夏季，拌和用水宜采用深井水。做好砂石等原材料的存放工作，使用合適的材料對(duì)其進(jìn)行覆蓋，防止陽光暴曬；如果混凝土施工在冬季進(jìn)行，則要確保拌和用水的溫度控制在合理范圍內(nèi)，盡可能使得混凝土入模溫度降低；要確保混凝土拌和均勻，每盤混凝土在投料后的攪拌時(shí)間需要控制在100s以上。如果混凝土一些部位澆筑量大且要求連續(xù)澆筑，如汽輪機(jī)底板等，必須提前做好砂、石、水泥和外加劑的準(zhǔn)備工作，確保各類材料充足。在澆筑散裝水泥之前，必須將其進(jìn)行充分冷卻；在進(jìn)行大體積混凝土施工之前，還要做好攪拌機(jī)械的檢修和保養(yǎng)工作，在澆筑過程中，必須確?；炷脸掷m(xù)供應(yīng)，避免由于混凝土供應(yīng)不充分導(dǎo)致的施工冷縫[3]。

2.5 加強(qiáng)混凝土澆筑過程控制

在開展大體積混凝土澆筑工作之前，首先要結(jié)合施工現(xiàn)場的實(shí)際情況和工程特點(diǎn)進(jìn)行澆筑方法的選擇，一般來說，斜面分層和整體分層是大體積混凝土的主要澆筑方法。在澆筑過程中，通常是使用泵車或拖式泵布料來開展?jié)仓ぷ鞯摹榱吮苊饣炷猎跐仓r(shí)自由下落高度過大而產(chǎn)生離析現(xiàn)象，一般使用串筒下料的方式進(jìn)行。在澆筑過程中，做好混凝土的振搗工作也是必不可少的，在振搗過程中，應(yīng)當(dāng)確保振搗棒插入足夠深度，防止出現(xiàn)兩層接縫之間無法有效對(duì)接。當(dāng)混凝土振搗完成后，其表面往往會(huì)產(chǎn)生一層較厚的浮漿，因此要使用鏟除多余浮漿并進(jìn)行表面的磨平。在混凝土初凝階段，需要在其表面進(jìn)行三遍壓光，以此預(yù)防混凝土表面因收縮而產(chǎn)生裂縫。

2.6 外露混凝土表面工藝施工技術(shù)

2.6.1 模板施工工藝

（1）竹膠大模板。在進(jìn)行竹膠大模板施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格依據(jù)施工程序，使其滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在木工廠提前配模時(shí)，模板應(yīng)當(dāng)符合配板圖的要求。在完成每一塊模板的配合后，都要在模板上進(jìn)行編號(hào)的標(biāo)注，防止出現(xiàn)混亂。配板的設(shè)計(jì)與模板的施工質(zhì)量有著直接關(guān)系，必須對(duì)其幾何尺寸的設(shè)計(jì)工作重視起來，防止模板接縫處出現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象。模板的接縫之間需要進(jìn)行密封處理，當(dāng)膠固化后再用鏟刀鏟去凸膠痕，然后使用細(xì)砂紙進(jìn)行打磨。

（2）模板加固。在加固主廠房框排架梁柱時(shí)，通常使用對(duì)抗螺栓；而在加固汽輪發(fā)電基礎(chǔ)和變壓器防火墻時(shí)，則使用內(nèi)置式對(duì)拉螺栓進(jìn)行加固處理。在加工內(nèi)置對(duì)拉螺栓時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)構(gòu)件的截面尺寸，然后將暗榫焊接到對(duì)拉螺栓兩端，暗榫與模板互相連接，然后在模板上鉆孔，進(jìn)行加固螺栓的安裝[4]。

2.6.2 混凝土工程

第一，控制原材料。選擇較為可靠的水泥，在水泥、砂石和外加劑等材料實(shí)際投入施工之前，首先要進(jìn)行復(fù)試，合格后才能投入使用；做好臺(tái)賬的跟蹤管理工作，檢測(cè)每批水泥、砂石和外加劑在不同部位的使用情況。第二，設(shè)計(jì)配合比。首先開展混凝土的試配工作，試配應(yīng)當(dāng)綜合考慮構(gòu)件結(jié)構(gòu)特征、施工階段的氣溫和采用的澆筑方法。嚴(yán)格執(zhí)行混凝土配合比，使其滿足相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)坍落度損失的影響因素進(jìn)行考慮，確?；炷辆邆淞己玫奶涠扰c和易性。第三，攪拌和運(yùn)輸。采用集中攪拌的方式進(jìn)行攪拌，混凝土的運(yùn)輸應(yīng)當(dāng)使用罐車，泵送入模。通過計(jì)算機(jī)控制混凝土攪拌計(jì)量系統(tǒng)，保證計(jì)量的準(zhǔn)確性。第四，澆筑和振搗。為了避免混凝土在澆筑過程中出現(xiàn)離析現(xiàn)象，其自由下落高度應(yīng)控制在2m內(nèi)。使用插入式振搗器進(jìn)行混凝土振搗較為合適，振搗時(shí)注意快插慢拔，確?；炷羶?nèi)部氣泡完全排出。第五，混凝土養(yǎng)護(hù)。混凝土的養(yǎng)護(hù)應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行，做好養(yǎng)護(hù)過程中的測(cè)溫、保溫等工作，最大化地減少和避免混凝土裂縫產(chǎn)生。

3 結(jié)語

綜上所述，大體積混凝土施工是火電廠技術(shù)設(shè)施建設(shè)過程中的重要內(nèi)容和關(guān)鍵部分，其施工質(zhì)量直接影響整體基礎(chǔ)設(shè)施質(zhì)量，對(duì)于火電廠的正常運(yùn)行也有著很大影響。因此，要確?；痣姀S基礎(chǔ)施工中的大體積混凝土施工質(zhì)量，在混凝土施工過程中，必須制定科學(xué)的施工方案，結(jié)合施工現(xiàn)場的實(shí)際情況和工程特點(diǎn)，認(rèn)真、仔細(xì)地審查施工圖紙、合理設(shè)計(jì)材料配合比，加大混凝土生產(chǎn)、澆筑和養(yǎng)護(hù)過程中的質(zhì)量控制力度，以此實(shí)現(xiàn)混凝土施工技術(shù)水平的有效提升，確保火電廠基礎(chǔ)施工質(zhì)量，促進(jìn)火電廠安全、高效運(yùn)行。

[1] 楊紅. 火電廠主廠房土建施工技術(shù)的分析[J]. 建材技術(shù)與應(yīng)用，2012（6）：33.

[2] 楊新強(qiáng). 火電廠施工中對(duì)混凝土裂縫的控制探析[J]. 四川水泥，2017（7）：213.

[3] 蘇德發(fā). 火電廠大體積混凝土施工技術(shù)探析[J]. 科技與企業(yè)，2012（10）：228.

[4] 郭夏楠. 火電廠基礎(chǔ)施工中大體積混凝土施工技術(shù)探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（32）：252.