华龙一号核岛基础筏板C40混凝土配合比试配研究

苗晓强

中核工程咨询有限公司福建分公司 福建福州 350000

1 难点分析

华龙一号堆型在设计文件中均采用我国标准，而前期堆型引用的为法国标准。设计文件变化导致前期M310机组所试配的混凝土配合比不可用。需要针对华龙一号的技术条件进行逐条分析和逐个参数的研究验证[1]。

其使用年限提高为60年，对混凝土的耐久性提出更高要求。混凝土的碳化指标、耐腐蚀指标、收缩徐变指标和抗碱-集料反应等耐久性能指标提高，所以对原材料的指标和混凝土整体参数的控制是个难点。

核岛基础筏板均为大体积混凝土，单次混凝土浇筑最大量约9200m3，属于超大体积混凝土，这对混凝土的入模性能要求特别高。同时混凝土的温度裂缝控制难度加大。

2 原材料确定及试配流程设计

2.1 水泥确定

优选水泥厂家，从水泥各项性能、实验室管理、供应保证、水泥价格等方面进行源地供方评价，定制核电专用水泥，其主要熟料成份及水泥基本性能见表1：

2.2 试配流程设计

参照前期机组的经验，结合设计要求的变化，制定的试配流程为：基准配合比影响因素研究及试配、配合比推演试验、配合比可行性试验、坍落度经时损失试验研究、大体积混凝土配合比试验。

3 混凝土配合比试配研究

3.1 基准混凝土配合比的确定

根据配合比参数研究结果，用于华龙一号筏板大体积混凝土施工的C40基准配合比的水胶比大致在0.40-0.38范围，粉煤灰掺量可选定在25%为宜，砂率可初步选定在0.42。

在整个C40基准配合比的试配过程中，总共试验了15个不同混凝土配合比,初步筛选了三组C40混凝土配合比（见表2）进行配合比推演试验。

表2 C40混凝土配合比

3.2 基准配合比的推演试验

为提高混凝土强度保证程度，C40基准配合比确定后进行了推演试验：3次基准配合比试验；4次改变砂率推演试验；4次改变水泥用量推演试验。以编号B为例，其配合比推演试验结果如下表3，试验结果表明：基准配合比推演结果均能满足强度要求。

表3 C40混凝土配合比推演试验结果

3.3 配合比可行性试验

经过混凝土配合比可行性试验验证，确定的混凝土三组C40混凝土配合比均满足要求，可行性试验的结果见表4：

表4 混凝土工作性能和抗压强度可行性试验结果

试验结果分析：A、B、C三个配合比的工作性能良好，A、B的28d抗压强度基本符合设计要求值，C的28d抗压强度略低于设计要求值，最终是选择了混凝土配合比B，作为核岛基础筏板施工用混凝土配合比，并以该混凝土配合比进行相关性能试验。

3.4 坍落度经时损失试验研究

坍落度经时损失试验在室内环境下进行，分别模拟不同温度条件下坍落度的变化规律，试验结果见表5：

表5 混凝土坍落度经时损失试验记录

试验结果表明：坍落度经时损失与环境温度呈现负相关性，但是在90min内坍落度均能满足设计和泵送要求，所以后续施工过程中应严格控制入模时间不得超过90min。

4 配合比性能试验结果及分析

4.1 力学性能试验结果及分析

力学性能测试值可知：混凝土的28d轴压强度/静压弹性模量值分别为34.3MPa/3.70×104MPa，60d轴压强度/静压弹性模量值分别为42.1MPa/3.83×104MPa，要高于对应强度等级高性能混凝土的相应设计标准值，能够保证核岛基础筏板混凝土结构具有足够的刚度和稳定性[2]。

表6 混凝土力学性能试验结果

表9 混凝土压缩徐变试验结果

4.2 混凝土碳化性能试验结果及分析

表7 混凝土碳化性能试验结果

试验结果分析：混凝土28d碳化深度为9.1mm，混凝土具有良好的抗碳化性能，相当于《混凝土耐久性检验评定标准》中的“T-IV”等级，证明该配合比更适用于对混凝土抗碳化性能要求较高的混凝土结构。

4.3 收缩性能试验结果及分析

表8 混凝土收缩性能试验结果

各龄期收缩实际测试值可知：180d干燥收缩率为337×10-6，能较好地满足高性能混凝土180d干燥收缩率的控制要求。

4.4 混凝土压缩徐变试验结果及分析

各龄期徐变测试值可知：混凝土的徐变在加荷早期增长较快，随着试验加荷龄期的增长，徐变的增长呈减慢的趋势。

5 成果应用

5.1 核岛筏板混凝土质量趋势统计分析

（1）混凝土出机性能统计分析。从图1混凝土坍落度统计分析图可以看出：华龙一号5RX筏基B层混凝土浇筑期间C40混凝土的出机坍落度均控制在160±30mm范围内，大部分坍落度测试值在160-190mm之间，生产供应的混凝土能够很好的满足现场泵送要求，表明混凝土拌合物出机质量得到了很好的控制[3]。

图1 5RX筏基B层混凝土C40出机坍落度统计分析图

（2）混凝土强度统计分析。从图2可以看出：华龙一号5RX筏基B层混凝土浇筑期间生产的C40混凝土抗压强度平均值mfcu=49.3MPa，抗压强度标准偏差Sfcu=2.88MPa。所成型混凝土试件的28d抗压强度值大都分布在mfcu±2×Sfcu范围内，并全部处于mfcu±3×Sfcu范围内。表明华龙一号5RX筏基B层混凝土浇筑期间所生产混凝土的抗压强度值保持稳定，质量控制效果良好。

图2 5RX筏基B层C40混凝土抗压强度趋势分析图

5.2 混凝土成型效果

华龙一号5RX筏基B层及后续筏基施工过程中，混凝土坍落度和混凝土和易性均满足设计和施工要求，经过一个月的养护后进行了模板拆除，混凝土外观未见有害缺陷，混凝土成型质量较好，得到各方共同认可。

6 结语

通过针对华龙一号核岛基础筏板大体积混凝土特点的分析，严格控制混凝土原材料的选择，通过一系列实验研究和论证，最终试配出适用于福清核电华龙一号核岛基础筏板的高性能混凝土配合比，经过第三方检测、全性能试验、施工检验等多方验证，本次设计出的C40混凝土完全满足设计、规范和施工要求。