浅谈火电厂汽轮发电机基础大体积混凝土裂纹分析与防控

苏晓龙

摘 要：工业发展是一个城市的重要经济指标，支柱型产业，随着社会经济的发展，城市占地面积利用率增高，建（构）筑物体量的不断扩大，筏板基础的应用越来越广泛，但筏板基础混凝土体积大，混凝土在浇筑和硬化过程中释放的水化热会产生较大的温度应力和收缩应力，导致混凝土结构出现裂缝，不仅对结构造成安全寿命使用，還有损外观形象，如钢筋外露、腐蚀并减小建筑结构抵抗荷载的能力，降低建筑结构的整体性和刚度，成为结构的隐患;本文以火电厂汽轮发电机基础为实例，提出大体积混凝土的浇筑方法及相应的温控措施，为同类工程提供参考借鉴。

关键词：筏板基础;大体积混凝土;温度应力;温控措施;裂纹

中图分类号：TU55                         文献标识码：A

引言

火力发电厂汽轮发电机基础是电厂核心工程，火电厂心脏部位，华润电力五间房电厂汽轮发电机基础底板厚度为2.8m，长38m，宽22m，该筏板基础属于大体积混凝土施工。最小水泥用量不小于300kg/m3，最大水灰比为0.5，最大氯离子含量（水泥用量的百分比）为0.1;为了能有效地阻止混凝土表面裂缝的出现，同时有效提高混凝土的抗裂性，在混凝土混合料中掺入聚丙烯纤维等材料。

一、混凝土裂缝产生的原因

裂缝产生的原因可分为两类：一是结构型裂缝，是由外部荷载引起的，包括常规结构计算中的主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝。二是材料型裂缝，是由非受力变形变化引起的，主要是由温度应力和混凝土自身的收缩引起的。

1、温度应力引起裂缝（温度裂缝）

目前温度裂缝产生主要原因是由温差造成的。混凝土浇注初期，产生大量的水化热，由于混凝土是热的不良导体，水化热积聚在混凝土内部不易散发，常使混凝土内部温度上升，而混凝土表面温度为室外环境温度，这就形成了内外温差，当这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力超过混凝土抗压强度时，就会导致混凝土裂缝;另外，在拆模前后，表面温度降低很快，造成了温度陡降，也会导致裂缝的产生。

2、收缩引起裂缝

收缩有很多种，包括干燥收缩、塑性收缩、自身收缩、碳化收缩等等。

首先，干燥收缩是指在干燥的环境下，混凝土硬化后，混凝土内部的水分不断向外散失，引起混凝土由外向内的干缩变形裂缝。

其次，塑性收缩是指在水泥水化、混凝土温度较高的情况下，或在水灰比较低的条件下会加剧引起开裂。因为这时混凝土的泌水明显减少，表面蒸发的水分不能及时得到补充，这时混凝土尚处于塑性状态，稍微受到一点拉力，混凝土的表面就会出现分布不均匀的裂缝，随着混凝土内部的水分蒸发进一步加大，裂缝就会进一步扩展。

二、防止混凝土裂缝的措施

1、优选原材料

（1）可以选用水化热较低的水泥。由于温差主要是由水化热产生的，所以为了减小温差就要尽量降低水化热，为了降低水化热，要尽量采取早期水化热低的水泥。由于水泥的水化热是矿物成分与细度的函数，要降低水泥的水化热，主要是选择适宜的矿物组成和调整水泥的细度模数。在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥。另外，在不影响水泥活性的情况下，要尽量使水泥的细度适当减小，因为水泥的细度会影响水化热的放热速率。

（2）可以掺加粉煤灰。由于粉煤灰中含有大量的硅、铝氧化物，这些硅铝氧化物能够与水泥的水化产物进行二次反应，是其活性的来源，可以取代部分水泥，从而减少水泥用量，降低混凝土的热胀;由于粉煤灰颗粒较细，能够参加二次反应的界面相应增加，在混凝土中分散更加均匀;同时，粉煤灰的火山灰反应进一步改善了混凝土内部的孔结构，使混凝土中总的孔隙率降低，孔结构进一步的细化，分布更加合理，使硬化后的混凝土更加致密，相应收缩值也减少。

（3）加入适量外加剂。加入外加剂后能减小混凝土收缩开裂的机会。减水剂的主要作用是改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土强度或在保持混凝土一定强度时减少水泥用量，而水灰比的降低，水泥用量的减少对防止开裂是十分有利的;缓凝剂的作用一是延缓混凝土放热峰值出现的时间，由于混凝土的强度会随龄期的增长而增大，所以等放热峰值出现时，混凝土强度也增大了，从而减小裂缝出现的机率，二是改善和易性，减少运输过程中的塌落度损失;引气剂在混凝土的应用对改善混凝土的和易性、可泵性、提高混凝土耐久性能十分有利。在一定程度上增大混凝土的抗裂性能。

2、采用合理的施工方法

（1）混凝土的拌制过程中，要严格控制原材料配合比、计量准确，同时严格控制混凝土出机温度、塌落度;要尽量降低混凝土拌合物出机口温度，水泥在搅拌站的入机温度不宜高于60℃;拌合物可采取以下两种降温措施：一是送冷风对拌和物材料进行冷却，二是加冰拌合。

（2）在混凝土浇注、拆模过程中，要做好控制措施。浇注过程中要进行振捣方可密实，振捣时间应均匀一致以表面泛浆为宜，间距要均匀，以振捣力波及范围重叠二分之一为宜，浇注完毕后，表面要压实、抹平，适量增加碎石提高表面张力，以防止表面裂缝;浇注混凝土要求分层浇注、分层流水振捣，同时要保证上层混凝土在下层初凝前结合紧密;避免纵向施工缝、提高结构整体性和抗剪性能;尽量避开在高温浇注，混凝土浇注体在入模温度基础上温升值不宜大于50℃;混凝土在实际温度养护的条件下，强度达到设计强度的75%以上，混凝土中心与表面最低温度控制在25℃以内，混凝土浇筑体降温速率不宜大于2℃/d，拆除保温覆盖时混凝土浇注体表面与大气温度不应大于20℃。

（3）大体积混凝土工程的施工宜采用整体分层连续浇筑施工、推移式连续浇筑施工。

（4）做好结构施工缝留设。通常采用：留置变形缝、后浇带施工、跳仓法施工。其中留置变形缝、后浇带施工按现行国家有关标准的规定施工;跳仓的最大分块不宜大于40m，施工时间不宜小于7d，跳仓接缝处按施工缝的要求设置和处理。

（5）做好通入冷却循环水管工作。在高温季节施工，则要在初期采用通制冷水来降低混凝土最高温度峰值，通水时间不宜过长，因为时间过长会造成降温幅度过大而引起较大的温度应力。

（6）做好表面隔热保护。混凝土浇注后，由于内部较表面散热快，会形成内外温差，表面收缩受内部约束产生拉应力，但是这种拉应力通常很小，不至于超过混凝土的抗拉强度而产生裂缝。

三、结语

对于大体积混凝土施工时应采取多种措施确保工程质量，针对该工程的实际情况，从材料优选用，配合比优化设计，混凝土搅拌、浇筑方案，养护措施及测温控制等多方面综合措施进行温度控制，以提高结构抗裂性，避免引起内外温差过大而出现裂缝。

参考文献

[1]薛军.浅谈土木工程建筑中大体积混凝土结构施工技术[J].建材与装饰.2018（42）：22～23.