烟囱基础大体积混凝土施工技术
摘 要:北仑电厂三期扩建工程240m高烟囱基础大体积混凝土,低温季节在配比中掺加粉煤灰和外加剂,通过施工工艺流程控制,施工采取保温覆盖措施以控制混凝土内外温差在25℃内,从而避免了混凝土裂缝产生并取得了较好的施工效益。
关键词:浇捣;温差;温控;裂缝;大体积混凝土
浙江宁波北仑发电厂三期工程设计装机容量为2×1 000MW超临界燃煤发电机组,烟囱工程采用两炉两机合用一座双管集束式钢内筒烟囱。根据环保与工艺要求,内筒为两个高度210m的钢筒,出口内直径7.2m,外筒为钢筋混凝土结构,高度为240m。烟囱地处沿海海滩面上,地基土质较差,设计为桩筏基础,采用600钢管桩,基础底板直径40.80m,底板厚度在3.0~4.5m,设计混凝土强度等级为C30。烟囱基底标高-5.00m,土方开挖7 500m3,钢筋制作绑扎510 ,t基础混凝土一次浇捣4 827m3。
烟囱基础混凝土在10月底施工,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,从原材料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。
根据工程结构特点和设计要求,考虑施工时的季节因素,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,掺加粉煤灰和UNF-3型外加剂。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;UNF-3型外加剂减水率高,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。
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.由于基础混凝土工程量较大,现场采用混凝土搅拌楼集中搅拌,混凝土运输车运输,泵送入模。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30 cm,按混凝土泵送自然坡度1∶7,用3台混凝土泵车向三个不同方向浇捣,以确保停顿不超过混凝土初凝时间,避免产生接头冷缝。三台泵车最后集中收头完成浇捣。
大体积混凝土由于水化热产生的绝热升温高、降温幅度大,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,因此主要从自约束和外来约束控制温度裂缝。当混凝土表面受外界气温影响急剧收缩时,外部质点与内部各质点相互约束,使表面产生拉应力,内部降温慢受到自约束产生压应力,是混凝土自约束裂缝产生的主要原因,故主要控制措施为:①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,采用混凝土表面保温措施。②严格控制混凝土升温速度,加强混凝土养护。
当混凝土温度变形受到外部边界约束时,将引起较大的温度应力,于是通过控制过大的收缩应力可控制裂缝的发生:①控制混凝土出机温度,采用低热水泥并掺入一定比例的粉煤灰、高效减水剂或缓凝剂减少混凝土的绝热温升。②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。③合理分缝分块施工,在桩顶基础垫层下铺设50~100 mm砂垫层,以消除桩基础约束和嵌固作用。④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,两次压抹,表面处理后即时覆盖一层塑料薄膜,间隔式铺设三层薄膜及三层麻袋,最上面再加铺一层薄膜进行养护。烟囱基础底板侧面支模时,钢模内表面加衬一层2. 5 cm厚泡沫板,拆模后在泡沫板外侧再挂一层麻袋,以起到底板侧面保温养护作用。
设置测温点进行现场实时监控,采用JDC-2建筑电子测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500mm,垂直深度根据基础的深度不同,第一个测温点距烟囱基础上表面500mm,中间的测温点设混凝土浇筑12 h后开始测温记录,在升温阶段每3 h测一次,在降温阶段每6 h测一次,同时需测大气温度和烟囱基础混凝土表面温度(保温层内温度)。测温工作一般持续20 d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。整个施工及养护过程中应监听天气预报注意天气变化,对雨雪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,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℃。
整个烟囱基础4 827m3混凝土用36 h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,
烟囱基础最高温升为65. 9℃,与计算温升值基本接近,浇捣后3 d烟囱基础C点中心达到最高温升值,一星期后混凝土内部温差变化趋于稳定, 20 d后拆模混凝土表面无裂缝产生,混凝土达到了其强度设计值。
低温季节施工大体积混凝土,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,能够较好控制混凝土的温差,减少裂缝的产生;相比预埋冷却水管等其它措施可节约施工成本。
(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[2]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,进一步地确定其取值范围,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变化,结合现场实时监控温度变化情况,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15 d后,温差可控在允许的范围。
(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。
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