| 看大体积砼的裂缝控制 control of voluminous concrete crack from the viewpoint of base slab construction of reactor building 刘成群 （中国核工业华兴建设公司，江苏仪征 211900） 摘 要： 由于变形作用（水化热、收缩、温差）和配筋因素引起大体积混凝土结构裂缝是一个很复杂的问题，本文通过对秦山三期（重水堆）核电站反应堆厂房底板大体积砼施工及其裂缝控制措施的分析，提出大体积砼裂缝控制的综合方法。 关键词： 秦山三期 底板施工 大体积砼 裂缝控制 abstract： the structural cracks of bulky concrete caused by deformation (water reaction heat, shrinkage and temperature differences) and steel bar reinforcement factor is a very complicated problem, therefore, this paper give a comprehensive method of controlling bulky concrete cracks by analyzing bulky concrete pouring and crack control measures taken for reactor building base slab of qinshan phase iii nuclear power plant. key words： qinshan phase iii project base slab construction bulky concrete control of the crack 1 形成混凝土结构裂缝的综合原因 结构设计中，配筋的不尽合理会造成混凝土结构裂缝，较粗的钢筋和较大的配筋间距对抗裂不利。 受混凝土组成材料和配合比的影响，以及由于变形作用包括温度（水泥水化热、温差、收缩等）、湿度（失水收缩、塑性收缩等），都会造成混凝土结构裂缝，收缩作用是引起裂缝的主要因素。 岩石地基或相连结构等对大体积混凝土产生较大的水平约束力，是造成大体积混凝土裂缝的客观因素。 2 反应堆厂房底板大体积砼施工实例分析 2.1 工程概况 秦山三期（重水堆）核电站反应堆厂房和核辅助厂房及区间结构是核蒸汽厂房的三大组成部分。 反应堆厂房基础分次底板和底板两部分。次底板座落于基岩上，厚470 mm。基础底板是一正12边形板式结构，叠合在次底板上，板厚1680 mm，砼总量约3025 m3，属于大体积砼结构。底板内除配有上下两层钢筋外，还设有六层预应力束孔道导管；底板与次底板之间有两层聚乙烯隔膜板，隔膜板之间是润滑脂。 基础底板的设计钢筋均采用gb1499-91 rl400（ⅲ级钢筋，20mnsiv），普通混凝土标准容重：2325 kg/m3；采用商品砼浇筑，设计混凝土标号：cy35/20（35为以兆帕计的混凝土28天强度，20为以毫米计的最粗骨料的标称尺寸）；底板面双向钢筋（30@310，保护层厚度114 mm。 2.2 底板砼配合比中的有关数据 材料：浙江长兴三狮水泥厂生产的pi型525号（csa标准50型）抗硫酸盐水泥；湖北巴河河砂；秦联石厂碎石；上海麦斯特外加剂厂生产的rh561高效减水剂和aea202引气剂；上海闵行电厂生产的ⅱ级磨细粉煤灰。 1号反应堆底板及2号反应堆b1段砼：水灰比0.44，粉煤灰掺量17.6％，水泥浆量25.9％，砂率0.350。 2号堆b2段砼：水灰比0.468，粉煤灰掺量25％，水泥浆量24.8％，砂率0.350。 2号堆b3段砼：水灰比0.486，粉煤灰掺量33.3％，水泥浆量24.3％，砂率0.342。 2.3 底板砼浇筑时间 1号堆底板浇筑开始于1998年6月8日晨。浇注顺序为b1-b2-b3。分块间隔时间：b1与b2间隔8天，其它间隔7~10天。2号堆底板浇筑于9月25日，分块间隔时间：b1与b2间隔31天，其它间隔13~15天。 2.4 砼浇筑工艺及测温、养护等情况 浇筑情况介绍：每块板采用斜面分层法施工，分层厚度控制在45 cm以内，采用泵送砼浇筑。 各阶段混凝土浇筑完后每小时测一次砼中心温度和表面温度，测温7天以上，中心最高温度75.5℃，中心温度与表面温度差值最大达30℃。 砼浇筑完毕后，约12小时内及时进行麻袋覆盖等保温保湿养护工作，养护时间在7天以上；预应力孔道通循环水以降低砼内部温度。 在浇筑2号堆底板时，增加了粉煤灰的用量，目的是降低底板的温度，从温升情况看，总的是达到了降低温度的目的，温差也同时降低，但砼强度也有所降低。 在1号堆底板养护了7天的基础上，2号堆增加了保温保湿层，湿养护持续了10天。 2号堆底板顶部表面增加了一层抗裂钢筋网片(12@200（双向）。 同一基础上，裂缝数最多的是b3，其次是b2，b1无裂缝。由于浇筑的顺序增加了变形约束的影响，导致b3产生更多的裂缝；虽然2号堆底板浇筑时采取了增加粉煤灰降低温度和增加钢筋网片等措施，但2号堆浇筑间隔时间的延误，增加了热约束的影响，导致2号堆比1号堆有更多的裂缝。 1号堆b3的浇筑温度28℃远远超过其它板的浇筑温度及规范规定的20℃，也是产生更多裂缝的因素。 3 大体积砼裂缝控制的综合方法 裂缝控制的方法需要结合产生裂缝的原因对症下药，但是产生裂缝有多方面的综合因素，所以控制裂缝不但要从各个方面采取措施，更要分清主次因素而有所侧重。 3.1 砼的组成材料 大体积砼一般都是采用商品砼和泵送工艺浇筑，泵送商品砼对原材料的技术指标要求很高。因此，首先砼的生产设备的稳定运行和计量的精确应得到有效保障，组成砼的所有材料应符合规范标准的要求，以确保砼的质量。 水泥品种的选择。应根据大体积砼的特点，既要注意水泥的水化热，又要注意水泥的收缩作用，选用低水化热、低收缩的水泥，如抗硫酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥，而不要采用早强型水泥。 掺入粉煤灰，选择减水剂，保证泵送流动度。 在尽量少用水泥的基础上，掺入一定量的粉煤灰，以保证胶凝材料的总量。掺入适量的优质粉煤灰可以代替和节约水泥，一般掺量为水泥重量的15%~20%，在加拿大标准中，此掺量值已达到25%。从反应堆厂房底板砼的试块强度分析，粉煤灰的掺量提高，砼的强度稍有降低。粉煤灰在砼中主要起物理填充作用，加强了粉末效应，增加了砼的密实度，可以改善砼的工作度，改善施工性能，减少砼的泌水和离析现象，减少收缩。粉煤灰还能够延缓水化热峰值的出现，降低温度峰值。粉煤灰和减水剂同时掺入砼中，可以降低水灰比，减少水泥浆量，提高砼的可泵性。 粗细骨料的选择。配制大体积砼，应选用细度模数在2.7~3.1之间的含泥量最低的中粗砂，砂率最佳值为0.33，以合理粗细骨料的比例，砂率过高意味着细骨料多，粗骨料少，增加了收缩，对抗裂不利。碎石应采用连续级配、良好粒级的弹性模量低的骨料。其次是砂石的吸水率应尽可能小一些，以利于降低收缩。 砼的配合比设计。应根据施工单位的经验数据，优化合理地选择砼的强度和强度标准差。结合现场的实际要求，合理利用砼的后期强度，如60天、90天或更长时间的强度。 3.2 结构设计方面 3.2.1 合理设计结构的温度伸缩缝间距 采取永久式伸缩缝，可以避免或减小大体积砼结构因温度应力引起的开裂，在经过科学计算和有充分依据及可靠措施时，可以在规范规定值的基础上增减伸缩缝的间距。 3.2.2 设置后浇带 后浇带可以控制结构的裂缝，但不利的是，后浇带的垃圾清理困难，接缝不密实，防水质量差，后期可能形成两条裂缝，因此要注意后浇带的构造。后浇带的间距不宜过长（30 m左右），填充封闭时间不宜过短，以能将总降温及收缩变形进行一半以上的时间为佳，从砼的收缩量看，估计3~6个月方能取得明显效果，最短不少于45天，在软土地区，填充时间在结构封顶以后，方可有效地释放差异沉降的应力。 3.2.3 结构的约束问题 从设计上减少大体积砼的约束程度的作用，如设置滑动层、可动节点、进行变截面处理等，可以达到控制裂缝的目的。反应堆厂房底板与次底板之间增加的一层润滑脂，就起到了滑动层的作用。 3.2.4 加强构造配筋的问题 钢筋能起到控制裂缝的扩展、减小裂缝宽度的作用。适当的配筋，将约束砼的塑性变形，从而分担砼的内应力，推迟砼的裂缝出现，亦即提高砼的极限拉伸强度。据有关文献论述，较细较密的配筋可以提高抗裂能力，其合理的配筋率为0.3~0.5％，构造配筋率约为0.2~0.5％。 3.2.5 合理选择砼的强度等级 在裂缝控制中决定砼抗力的是抗拉强度，砼标号的提高可明显提高砼的抗压强度，但对抗拉强度的提高是很小的。而且，提高了砼标号，水泥用量提高，砼中心温度提高，砼的收缩量也增大，这对抗裂是不利的。 3.3 裂缝控制计算 3.3.1 砼浇筑前的裂缝控制计算 在大体积砼浇筑前，对其进行必要的裂缝控制计算，估量砼浇筑后可能产生的温度收缩应力，以便在施工期间采取有效的技术措施，预防温度收缩裂缝。 砼因外约束引起的温度收缩应力公式： 式中各符号含义，见《简明施工计算手册》（江正荣 朱国梁著）之5-26-5节； σ< fct/1.15,则不会出现裂缝；反之，则可能出现裂缝。 3.3.2 砼浇筑后的裂缝控制计算 砼浇筑后，可以根据实测温度值，计算降温时砼累计拉应力： σ< rt/1.15,则满足抗裂条件；反之，则可能出现裂缝。 式中各符号含义，见《工程结构裂缝控制》（王铁梦著）之7章。 3.4 施工工艺方面 3.4.1 对商品砼搅拌站的要求 施工单位应针对大体积砼的特点，要求搅拌站对大体积砼的配料称量严格控制，特别是对坍落度的控制更应严格要求。既要考虑砼的可泵性，又要严格控制商品砼的水灰比。 3.4.2 砼的运输 炎热天气，应在混凝土输送泵水平、垂直输送管的整个长度范围内，覆盖一层草袋，经常喷洒冷水减少砼泵送过程中吸收太阳的辐射热。 3.4.3 现场砼浇筑要点 选用利于保温的木模板作为大体积砼的外模板，浇筑前充分湿润。 振捣要密实，振捣时间以5~15秒/次为宜。 及时排除浇灌过程中出现的大量泌水，以利于提高混凝土质量和抗裂。 适当延迟混凝土的凝固时间，加强分层浇筑、分层振捣，在混凝土浇灌1~2小时后，初凝前，对混凝土进行二次振捣，表面拍打振实。 混凝土下料不宜太快，分薄层（以不超过45 cm厚为宜）连续浇筑，浇筑时混凝土的自由下落高度不应超过1.5m，控制混凝土的横向流动值小于1 m。 注意高温季节给硬化带来的影响，采取适当措施缓凝，避免炎热气温的辐射和太阳的直接照射造成混凝土的失水收缩。 在浇筑过程中应注意气温和湿度的变化，采取有效的保护措施控制高温、降温冲击和激烈的干燥冲击。 注意与气象站密切联系，尤其是降温和降雨预报，不得在雨中浇筑砼。 注意控制和掌握分块浇筑的间隔时间，间隔时间不宜过长或过短。根据反应堆厂房底板浇筑的时间间隔情况，浇筑间隔时间宜在7~10天之内。 3.4.4 新浇砼的养护与测温工作 施工中重要的工作内容之一是新浇砼的养护工作，养护中最重要的就是保湿和保温。 （1）温度的监测和控制措施 测温点的布设必须具有代表性和可比性，根据大体积砼结构的形式，沿浇筑的高度，应布置在底部、中部和表面，垂直测点间距一般为500~800 mm；平面则应布置在边缘与中间，平面测点间距一般2.5~5 m。当使用热电偶温度计时，其插入深度一般不小于热电偶外径的6~10倍，则测温点的布置，距边角和表面应大于50 mm。 应根据测温情况，调整和控制养护的浇水量和覆盖层的材料及层数，控制砼的内外温差在规范值之内（国内规范要求25℃，加拿大规范要求20℃）。 控制降温梯度，避免不均匀温差，按国内经验数据，降温梯度应控制在3℃以内/天。 拆模时表面温度与环境温度的差值应有所控制，目前我国的标准尚无这方面的具体规定，在gb50204-92规范冬期施工章节中只有笼统的叙述，可以参考加拿大标准csa a23.1-94表15的要求。 （2）养护工作 潮湿养护或采用养护剂涂层保水养护。 a）砼浇筑后，在其表面不断地补给水分，补给水分的方法有淋水、湿砂层、湿麻袋或草袋等等。潮湿养护的时间越长越好，一般不少于半个月，砼浇筑完毕后数月内，即使养护完毕，也不宜后期暴露于风吹日晒的条件下。 b）采用养护剂涂层养护方法，对于大体积砼，在有关单位同意的前提下，局部或全部涂一层养护剂以阻止拌和水损失，但必须保证养护剂的质量和涂层厚度，同时还应提供一定的潮湿养护条件，覆盖一层塑料薄膜。 保温养护，采用多层草袋或麻袋作为保温层；在冬期施工中设置蓄热保温棚，棚内用热源补给热量；在有条件的位置，冬期施工中，如果覆盖层保温隔热的效果很好，可以利用砼的水化热进行"自养护"。 回填覆盖，土壤是最好的养护介质，对于地下部分的大体积砼，在施工完毕后，应尽快将可回填区域回填。 |
