论文部分内容阅读
[摘 要]本文主要介绍山东省某核电项目核岛工程基础底板大体积混凝土夏季浇筑期间的防裂控制方法，通过对各环节采取一系列技术控制措施，有效控制裂缝的产生，确保了核岛大体积、变截面混凝土的夏季施工质量。
[关键词]混凝土；夏季施工；防裂控制。
中图分类号：TU429 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）45-0384-02
1 概述
AP1000核电技术是由美国西屋公司开发的先进的非能动型压水堆核电技术，核岛筏板基础底板浇筑面积约3000m2，浇筑厚度约2m，混凝土总量约5500m3。混凝土设计等级为4000psi（转化成国标准按C35设计）。根据设计要求，采用一次性整体浇筑，是国内同类型核电站历次大体积混凝土浇筑最大的一次，机械设备配备规模也是核电工程中少有的。
本文主要介绍我国山东省某AP1000核电项目，在夏季大体积混凝土施工过程中通过对原材料质量、配合比优化、混凝土生产、运输、浇筑、养护等各环节采取一系列技术控制措施，有效的控制裂缝的产生，确保了核岛大体积、变截面混凝土的夏季施工质量。
2 技术难点和对策
核岛筏板底板基础尺寸大、形状不规则，边界条件复杂，局部变截面容易引起应力集中，且混凝土浇筑采用无施工缝一次性整体浇筑，混凝土硬化期间水化过程释放出的水化热所导致的高温体积变形和混凝土后期降温收缩的共同作用，极易产生较强的温度应力而导致结构出现裂缝。根据工程施工进度计划，本次浇筑安排在6月下旬，据本地多年气象资料，6月下旬气温在16℃～29℃之间，为本地气温较高的时期。因此，防止混凝土贯穿性裂缝地出现，降低表面干缩微细裂缝的出现几率，是重点技术难题。
结合西屋公司的要求，经过分析论证，优化施工组织设计，确定以下基本防治措施：
1）设计单位对筏板底板混凝土进行应力、应变模拟计算。对局部应力集中区域铺设温度钢筋，约束应变的发展。
2）优化混凝土配合，使用低热水泥，减少单方混凝土水泥用量，減少水泥水化热总量。
3）对混凝土原材料进行预冷，控制混凝土搅拌出机温度，运输保温，降低混凝土入模温度。
4）采用分层斜坡浇筑，缩短混凝土上下层覆盖时间，避免形成人为的面层，保证混凝土完整性。
5）加强规范振捣操作，进行二次振捣、抹面。
6）混凝土浇筑后覆盖保温被，搭建养护棚，遮阳避雨，减少昼夜温差对混凝土的影响。
7）埋设温度传感器，监控混凝土内外温度变化，动态调整外部养护环境，合理控制混凝土降温速率。
3 混凝土原材料及配合比控制
1）使用低热硅酸盐水泥，水泥7d水化热不大于290kJ/kg。优化配合比，与国内同类型核电站底板混凝土配合比相比，水泥用量由295kg减少到273kg，相当于减少混凝土温升2℃。
2）掺加优质一级粉煤灰，在每立方米混凝土中掺加91kg粉煤灰替代水泥，减少水泥用量，降低单方混凝土的水化热总量。同时改善混凝土的粘聚性和可泵性；
3）选用优质的缓凝高效减水剂和引气剂，有效降低混凝土单方用水量，减少搅拌用水约30%，降低混凝土水化热。同时，延缓混凝土初凝时间，延长混凝土内部热量的释放过程，降低混凝土内部温升。
4）使用当地开采的花岗岩加工成的人工骨料，该骨料外观清洁，粒型级配优良。细骨料采用机制中砂，其细度模数在2.3～2.8之间；粗骨料选用粒径4.75～19.0mm和19.0～37.5mm。
5）通过以上的措施，在满足混凝土施工要求的情况下，混凝土单方用水降低到160kg。
6）最终确定的混凝土配合比见表1：
4 原材料预冷降温，控制混凝土出机温度
在混凝土生产前，对混凝土原材料采取降温措施：
1）严格控制水泥进场温度，并对水泥预留停滞降温，使水泥在搅拌前温度不高于35℃；
2）对粗骨料进行入库风冷降温，实测骨料温度不大于10℃；
3）用制冷系统对搅拌水冷却，温度4℃以下；
4）新增三套制冰机组，生产片冰。
5）混凝土运输车覆盖保温棉被，控制混凝土运输过程中吸热温升。
6）在混凝土生产期间，视环境气温情况及时调整各项温控措施，控制出机温度小于20℃。
采用骨料预冷及使用冷水和片冰拌制混凝土等温控措施，有效的降低了混凝土出机温度和入模温度，出机口平均温度为16.3℃，入模平均温度为18.6℃。
5 通过监控及时掌握混凝土温度动态变化
在温度变化大、容易散失热量的部位和受环境温度影响大的地方，以及绝热温升最大和产生收缩应力最大的地方设置测温点。测温点的布设能够有效地检测大气环境温度、混凝土里表温度、中心及下部温度的变化。根据混凝土温度监测情况及时调整覆盖层厚度以加强保温养护效果，控制内外温差不大于25℃，降温速度不大于1.5℃/d，控制表面裂缝宽带小于0.4mm。
在厚度方向分三层布置应变传感器41个，温度传感器83个，养护棚内布置5个温度测点，外部大气环境布置2个测温点。布置图见图1：
混凝土浇筑结束后，立即开始搭建养护棚，有效减少昼夜温差及降水对混凝土养护工作的影响。同时在养护棚内设置2台喷雾装置，保持棚内空气湿度，降低产生干缩裂缝的几率。
大体积混凝土浇筑完成后，首先在混凝土表面覆盖一层土工布，然后覆盖一层塑料薄膜进行保湿，防止水分和热量流失。塑料薄膜铺设完毕后，表面覆盖一层岩棉，再铺设两层麻袋，采用一纵一横铺设，以减少混凝土表面的热扩散，延迟散热时间，控制混凝土内外温差。
埋设的温度传感器及应力传感器，使用计算机自动采集系统，每30分钟采集数据一次，及时快速的反应混凝土内外温度变化，动态调整控制外部养护环境，合理控制混凝土降温速率。
6 数据分析及浇筑后检查验证
根据监测结果，混凝土截面中心温度峰值达55.3℃，绝热温升平均为32.3℃，温度呈现中心高，四周低的态势。根据此情况采取对混凝土周边加强保温措施，减少四周混凝土发热量，使混凝土整个温度场更加趋于一致。通过温度监控，指导整个混凝土基础的降温工作，合理控制降温速率（1.5℃/d）。并根据混凝土降温过程中，上部和侧面降温快，中心降温慢，底部降温最慢的特点，合理铺设和撤除保温材料。同时，对变截面及温度应力较强的区域进行重点观测，合理控制该区域的降温，避免裂缝的出现。
最终拆模后底板裂缝极少，均为无规律的细小龟裂，最大裂缝宽度为0.3mm，小于设计允许范围，均属于非危害裂缝。
7 小结
核岛底板大体积混凝土采用无施工缝一次性浇筑的方法取得了圆满成功，各项检测结果均满足设计要求。从整个施工过程来看，科学的施工组织设计，不到40小时完成了5500m3混凝土一次性浇筑，最大地保留了混凝土低温入仓效果；有效的控制混凝土入仓温度、内外温差、降温速率是保证混凝土防裂工作最关键的因素。
在养护环节采取一系列切实有效的技术控制措施，并辅以先进的混凝土内外温度场监控手段来指导养护工作，有效的控制了混凝土裂缝的产生，充分发挥了整体浇筑施工便捷、工期短、整体钢度强、安全防护性能高的优点。
参考文献
[1] 《混凝土试验服务规范》（CPP-CC01-Z0-025）.
[2] 《混凝土搅拌与运输规范》（CPP-CC01-ZO-010）.
[关键词]混凝土；夏季施工；防裂控制。
中图分类号：TU429 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）45-0384-02
1 概述
AP1000核电技术是由美国西屋公司开发的先进的非能动型压水堆核电技术，核岛筏板基础底板浇筑面积约3000m2，浇筑厚度约2m，混凝土总量约5500m3。混凝土设计等级为4000psi（转化成国标准按C35设计）。根据设计要求，采用一次性整体浇筑，是国内同类型核电站历次大体积混凝土浇筑最大的一次，机械设备配备规模也是核电工程中少有的。
本文主要介绍我国山东省某AP1000核电项目，在夏季大体积混凝土施工过程中通过对原材料质量、配合比优化、混凝土生产、运输、浇筑、养护等各环节采取一系列技术控制措施，有效的控制裂缝的产生，确保了核岛大体积、变截面混凝土的夏季施工质量。
2 技术难点和对策
核岛筏板底板基础尺寸大、形状不规则，边界条件复杂，局部变截面容易引起应力集中，且混凝土浇筑采用无施工缝一次性整体浇筑，混凝土硬化期间水化过程释放出的水化热所导致的高温体积变形和混凝土后期降温收缩的共同作用，极易产生较强的温度应力而导致结构出现裂缝。根据工程施工进度计划，本次浇筑安排在6月下旬，据本地多年气象资料，6月下旬气温在16℃～29℃之间，为本地气温较高的时期。因此，防止混凝土贯穿性裂缝地出现，降低表面干缩微细裂缝的出现几率，是重点技术难题。
结合西屋公司的要求，经过分析论证，优化施工组织设计，确定以下基本防治措施：
1）设计单位对筏板底板混凝土进行应力、应变模拟计算。对局部应力集中区域铺设温度钢筋，约束应变的发展。
2）优化混凝土配合，使用低热水泥，减少单方混凝土水泥用量，減少水泥水化热总量。
3）对混凝土原材料进行预冷，控制混凝土搅拌出机温度，运输保温，降低混凝土入模温度。
4）采用分层斜坡浇筑，缩短混凝土上下层覆盖时间，避免形成人为的面层，保证混凝土完整性。
5）加强规范振捣操作，进行二次振捣、抹面。
6）混凝土浇筑后覆盖保温被，搭建养护棚，遮阳避雨，减少昼夜温差对混凝土的影响。
7）埋设温度传感器，监控混凝土内外温度变化，动态调整外部养护环境，合理控制混凝土降温速率。
3 混凝土原材料及配合比控制
1）使用低热硅酸盐水泥，水泥7d水化热不大于290kJ/kg。优化配合比，与国内同类型核电站底板混凝土配合比相比，水泥用量由295kg减少到273kg，相当于减少混凝土温升2℃。
2）掺加优质一级粉煤灰，在每立方米混凝土中掺加91kg粉煤灰替代水泥，减少水泥用量，降低单方混凝土的水化热总量。同时改善混凝土的粘聚性和可泵性；
3）选用优质的缓凝高效减水剂和引气剂，有效降低混凝土单方用水量，减少搅拌用水约30%，降低混凝土水化热。同时，延缓混凝土初凝时间，延长混凝土内部热量的释放过程，降低混凝土内部温升。
4）使用当地开采的花岗岩加工成的人工骨料，该骨料外观清洁，粒型级配优良。细骨料采用机制中砂，其细度模数在2.3～2.8之间；粗骨料选用粒径4.75～19.0mm和19.0～37.5mm。
5）通过以上的措施，在满足混凝土施工要求的情况下，混凝土单方用水降低到160kg。
6）最终确定的混凝土配合比见表1：
4 原材料预冷降温，控制混凝土出机温度
在混凝土生产前，对混凝土原材料采取降温措施：
1）严格控制水泥进场温度，并对水泥预留停滞降温，使水泥在搅拌前温度不高于35℃；
2）对粗骨料进行入库风冷降温，实测骨料温度不大于10℃；
3）用制冷系统对搅拌水冷却，温度4℃以下；
4）新增三套制冰机组，生产片冰。
5）混凝土运输车覆盖保温棉被，控制混凝土运输过程中吸热温升。
6）在混凝土生产期间，视环境气温情况及时调整各项温控措施，控制出机温度小于20℃。
采用骨料预冷及使用冷水和片冰拌制混凝土等温控措施，有效的降低了混凝土出机温度和入模温度，出机口平均温度为16.3℃，入模平均温度为18.6℃。
5 通过监控及时掌握混凝土温度动态变化
在温度变化大、容易散失热量的部位和受环境温度影响大的地方，以及绝热温升最大和产生收缩应力最大的地方设置测温点。测温点的布设能够有效地检测大气环境温度、混凝土里表温度、中心及下部温度的变化。根据混凝土温度监测情况及时调整覆盖层厚度以加强保温养护效果，控制内外温差不大于25℃，降温速度不大于1.5℃/d，控制表面裂缝宽带小于0.4mm。
在厚度方向分三层布置应变传感器41个，温度传感器83个，养护棚内布置5个温度测点，外部大气环境布置2个测温点。布置图见图1：
混凝土浇筑结束后，立即开始搭建养护棚，有效减少昼夜温差及降水对混凝土养护工作的影响。同时在养护棚内设置2台喷雾装置，保持棚内空气湿度，降低产生干缩裂缝的几率。
大体积混凝土浇筑完成后，首先在混凝土表面覆盖一层土工布，然后覆盖一层塑料薄膜进行保湿，防止水分和热量流失。塑料薄膜铺设完毕后，表面覆盖一层岩棉，再铺设两层麻袋，采用一纵一横铺设，以减少混凝土表面的热扩散，延迟散热时间，控制混凝土内外温差。
埋设的温度传感器及应力传感器，使用计算机自动采集系统，每30分钟采集数据一次，及时快速的反应混凝土内外温度变化，动态调整控制外部养护环境，合理控制混凝土降温速率。
6 数据分析及浇筑后检查验证
根据监测结果，混凝土截面中心温度峰值达55.3℃，绝热温升平均为32.3℃，温度呈现中心高，四周低的态势。根据此情况采取对混凝土周边加强保温措施，减少四周混凝土发热量，使混凝土整个温度场更加趋于一致。通过温度监控，指导整个混凝土基础的降温工作，合理控制降温速率（1.5℃/d）。并根据混凝土降温过程中，上部和侧面降温快，中心降温慢，底部降温最慢的特点，合理铺设和撤除保温材料。同时，对变截面及温度应力较强的区域进行重点观测，合理控制该区域的降温，避免裂缝的出现。
最终拆模后底板裂缝极少，均为无规律的细小龟裂，最大裂缝宽度为0.3mm，小于设计允许范围，均属于非危害裂缝。
7 小结
核岛底板大体积混凝土采用无施工缝一次性浇筑的方法取得了圆满成功，各项检测结果均满足设计要求。从整个施工过程来看，科学的施工组织设计，不到40小时完成了5500m3混凝土一次性浇筑，最大地保留了混凝土低温入仓效果；有效的控制混凝土入仓温度、内外温差、降温速率是保证混凝土防裂工作最关键的因素。
在养护环节采取一系列切实有效的技术控制措施，并辅以先进的混凝土内外温度场监控手段来指导养护工作，有效的控制了混凝土裂缝的产生，充分发挥了整体浇筑施工便捷、工期短、整体钢度强、安全防护性能高的优点。
参考文献
[1] 《混凝土试验服务规范》（CPP-CC01-Z0-025）.
[2] 《混凝土搅拌与运输规范》（CPP-CC01-ZO-010）.