瓦斯电厂建设中大型混凝土基础冬施抗裂计算

许小琴

1 工程概况

本文讨论的工程为山西宝莱电力王坡瓦斯发电站5×500 kW二期建设项目，位于山西天地王坡煤业有限公司塔里瓦斯抽放站东北侧约150 m的山坡地上，拟建场地坐落在晋城市泽州县下村镇塔里村东北侧，地处山区、群山环绕。工业厂区内主要装置有集装箱发电机组基础5个，辅助间和自动化通信机室等。安排的冬期施工的五台发电机混凝土基础尺寸均为15 150 mm×3 700 mm×1 900 mm，基础混凝土标号为C30。为保证大型混凝土基础的冬期施工的质量，特进行温度应力计算，为冬施措施和抗裂措施的选择提供依据。

2 抗裂计算

2.1 各龄期混凝土收缩变形

混凝土收缩变形不同条件影响修正系数如表1所示。

表1 混凝土收缩变形不同条件影响修正系数

计算得各龄期混凝土收缩变形值结果见表2。

表2 各龄期混凝土收缩变形结果

2.2 各龄期混凝土收缩当量温差

其中，εy(t)为不同龄期混凝土收缩相对变形值;α为混凝土线膨胀系数，取1×10－5/℃。

计算得各龄期收缩当量温差结果如表3所示。

表3 各龄期收缩当量温差结果

2.3 各龄期混凝土最大综合温度

式中:Tj——混凝土浇筑温度，取5℃;

T(t)——龄期t的绝热温升;

Ty(t)——龄期t时的收缩当量温差;

Tq——混凝土浇筑后达到稳定时的温度，取5℃。

根据计算得混凝土最大综合温差如表4所示。

表4 混凝土最大综合温差

2.4 混凝土各龄期弹性模量

其中，E0为混凝土最终弹性模量，MPa，C30混凝土取 E0=3×104N/mm2。

混凝土各龄期弹性模量(×104N/mm2)见表5。

表5 混凝土各龄期弹性模量

2.5 外约束为二维时温度应力计算

其中，E(t)为各龄期混凝土弹性模量;α为混凝土线膨胀系数，1×10－5/℃;ΔT(t)为各龄期混凝土最大综合温差;μ为混凝土泊松比，取0.15;Rk为外约束系数，取0.4;Sh(t)为各龄期混凝土松弛系数。

混凝土松弛系数如表6所示。

表6 混凝土松弛系数

计算得外约束为二维时温度应力(N/mm2)如表7所示。

表7 外约束为二维时温度应力

2.6 验算抗裂度是否满足要求

根据上面计算，把混凝土浇筑后的15 d作为混凝土开裂的危险期进行验算。

其中，fct为同条件龄期15 d抗拉强度设计值(达28 d强度的75%，28 d抗拉强度设计值为2.42 MPa);σ(t)为龄期15 d温度应力，为 1.02 MPa。

3 抗裂措施

1)降低水泥水化热，确定合理的配合比。

本工程基础为C30混凝土，水泥用量很大，这样混凝土在凝固过程中释放的水化热势必很高。同时影响混凝土抵抗温度应力能力的因素还有骨料的粒径、骨料的级配、水泥的品种、粉煤灰及外加剂的掺量等。

各种材料应做严格实验，各项技术指标都应符合相应的标准规定。

2)进场混凝土质量控制。

搅拌站派人进驻施工现场，对浇筑过程中的质量进行监控。混凝土到现场后由项目试验室人员与搅拌站共同对混凝土的出罐温度、坍落度进行测试。坍落度超差时现场可以拒收并退回。施工现场严禁往混凝土内加水和减水剂。现场人员应收好混凝土小票，并做好记录。混凝土运送至现场，如混凝土出现较轻离析或分层现象，应对混凝土进行二次搅拌。严格控制混凝土出料温度，混凝土运至现场的温度，最高不宜超过15℃，最低不宜低于5℃。

3)保证混凝土浇筑的连续性。

由于交通管制，混凝土车辆及供料等问题，可能出现混凝土的浇筑出现中断，但不允许超过混凝土的初凝时间。保证现场单台泵车待浇筑的混凝土罐车辆数不得少于5台，出现罐车供应不足时，及时与搅拌站联系。配备1台柴油发电机及贮备可供4 h连续发电的油料。发电机应定期进行检修，保证随时可以运行。合理组织施工人员，换班人员未到位时不得离岗中断施工。

4)混凝土浇筑方法。

采用分段分层浇筑，每层厚度控制在50 cm左右。膨胀加强带混凝土采取连续浇筑的方式，先浇筑带外混凝土，待带外混凝土接近膨胀加强带时，浇筑完成膨胀加强带混凝土，并于带外混凝土初凝前继续完成剩余之混凝土浇筑，浇筑时应避免带外混凝土流入带内，影响膨胀效果。

5)大型混凝土基础冬施注意事项。

由专人负责收听一周及三天内的天气预报，及时并且提前预测气温和天气变化，避免大雪和气温突降浇筑混凝土。进行足够保温、覆盖材料的储备，以在突发降雪、降温时，能迅速组织材料进行覆盖和保温。加强测温控制，覆盖的厚度根据气候变化适时进行。

6)控制混凝土入模温度。

为有效控制水泥水化热的产生必须严格控制混凝土的出机温度，冬季施工的商品混凝土中的水泥为普通水泥。拌制混凝土时，水温不得超过80℃，砂不超过40℃，混凝土浇筑温度不应低于+5℃。为了保证混凝土质量，入冻后应适当加大混凝土稠度。

7)加强施工中的温度控制。

在混凝土浇筑之后，做好混凝土的保温与保湿养护，缓缓降温，充分发挥徐变特性，降低温度应力。

8)混凝土养护。

采用浇水养护或覆盖塑料布的方法，浇水次数应能保持混凝土处于湿润状态，覆盖塑料布时，要保证塑料布内有凝结水。对混凝土表面不便浇水或使用塑料布时，采用涂刷养护剂的方法，养护剂使用前须上报审批。混凝土浇筑完毕后，在12 h内加以覆盖并保湿养护。混凝土养护时间不得少于14 d。

4 混凝土测温

大体积混凝土温控施工中，在混凝土的浇筑过程中还应进行浇筑温度的监测，在养护过程中进行升降温、内外温差、降温速度及环境温度的监测，为施工过程及时准确采取控温措施提供可靠依据。为了保证在冬期施工条件下混凝土内外温差不超过25℃，要加强混凝土养护，避免混凝土表面水分蒸发过快造成干缩裂缝，并能有效散发、传导混凝土内部的热量，控制温差，保温养护时间不少于15 d。

4.1 测温孔布置

现场布置测温孔如图1，图2所示，孔管为25 mm钢管。

图1 集装箱设备基础测温点平面布置图

图2 测温点剖面布置图

4.2 测温要求

1)在混凝土浇筑完毕后10 h开始测温，每班定时测定混凝土的入模温度和气温，以后每隔2 h～4 h测一次。

2)温度变化主要为三阶段，升温阶段每2 h记录一次，降温阶段每4 h记录一次，一周后4 h～8 h记录一次，直至混凝土中心温度与表面温差小于25℃为止。

3)测温应在每块混凝土浇筑完后即开始，测温时间不应少于14 d。其时间间隔如下:前3 d每1 h测温一次，4 d～7 d后每2 h测温一次，8 d～14 d每4 h测温一次。测温过程中如发现温差超过25℃时，应立即采取有效措施，如调整保温层等。如测温结果与标准偏差较大，应继续测温、监控，测温成果应及时报送监理与业主。

4)测温工作应指派专人负责，24 h连续测温，尤其是夜间当班的测温人员更要认真负责，因为温差峰值往往出现在夜间。测温结果应填入测温记录表，每次测温结束后，应立刻整理、分析测温结果并给出结论，混凝土内外温差应控制在25℃之内，在测温过程中，温差大于25℃及时采取措施。

5 结语

通过对冬期大体积混凝土基础的温升及抗裂计算，确定保温、测温方案及其他大体积混凝土冬施措施，对保证冬期大体积混凝土基础施工质量极为重要。文中的抗裂计算不仅可用于瓦斯电厂大型设备基础的建设，也可对其他行业大体积混凝土冬期施工提供借鉴。

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