热媒站烟囱基础大体积混凝土施工技术
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河南省信阳安装总公司-安阳龙宇聚酯新材料项目部 安阳龙宇年产30万吨聚酯新材料项目
大体积混凝土施工方案 河南省信阳安装总公司-安阳龙宇投掷管理有限公司年产30万吨聚酯新材料项目第4标段
大体积混凝土施工方案
大体积混凝土施工方案
1 工程概况及特点
项目名称：安阳龙宇投资管理有限公司年产30万吨聚酯新材料项目
工程地点：河南省安阳市文峰区宝莲寺镇
热媒站烟囱基础厚度达到1.5m，属大体积混凝土施工项目，大体积混凝土裂缝的控制难度较大，需要采用多方面的措施，严格控制混凝土内部的裂缝，保证基础达到强度及抗渗的要求。
为确保质量和工期，通过理论分析计算和实际测温计算，特制订烟囱基础混凝土施工技术和措施。
2 分析温度裂缝产生的原因
大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝，是其内部矛盾发展的结果，一方面混凝土由于内外温差而产生应力和应变，另一方面是结构物的外部约束和混凝土各质点间的约束。一旦温度应力超过混凝土能承受的抗拉强度时，就会出现裂缝，这种裂缝对基础的耐久性和地下基础的抗渗均有影响，在施工时必须重视和控制，为有效防止轧机基础施工时产生裂缝，现分析一下大体积混凝土裂缝产生的原因：
（1）水泥水化热是大体积混凝土温升裂缝的主要因素。水泥在水化过程中发出一定的热量，而大体积混凝土结构物断面较厚（本工程基础厚度达到1.5m），水泥水化热量聚集在结构物内部不易散失。通过几年来施工实测，水泥水化热引起的温升一般20～30℃。水泥水化热引起的绝热温升，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期按指数关系增长，但由于基础自然散热，实际河南省信阳安装总公司-安阳龙宇投掷管理有限公司年产30万吨聚酯新材料项目第4标段
大体积混凝土施工方案
中混凝土内部的最高温度，多数发生在混凝土浇筑后的最初3～５d。由于混凝土的导热性能较差，浇筑初期混凝土的强度和弹性模量都很低，对水化热引起的急剧温升约束不大，相应的温度应力也较小。随着混凝土龄期的增长、弹性模量的增高，对混凝土内部降温收缩的约束也就愈来愈大，以致产生很大的拉应力。当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，便开始出现温度裂缝。
（2）外界气温变化的影响。大体积混凝土在施工阶段，外界气温影响对混凝土温度的变化是显而易见的。因为外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也愈高；而如外界气温下降，将增加混凝土的降温幅度，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，这对大体积混凝土是极为不利的。混凝土内部的温度是水化热的绝热温度、浇筑温度和结构物的散热降温等各种温度的叠加，而温度应力则是由温差所引起的混凝土变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。在这种情况下，研究合理的温度控制措施，防止混凝土内外温差及表面与外界温差引起的过大温度应力，就显得更为重要。
（3）约束条件与温度裂缝的关系。混凝土结构物在变形变化中，必然会受到一定的“约束”或“抑制”而阻碍变形，大体积混凝土由于温度变化会产生变形，这种变形受到约束后，就会产生应力，当应力超过某一数值，便会产生裂缝。
（4）混凝土的收缩变形。新浇筑的混凝土只有20%的水分是水泥硬化所必须的，另外80%的水分要蒸发，对于普通水泥混凝土来说，大多数为收缩变形，多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。在大体积混凝土温度裂缝计算中，可将混凝土的收缩值，换算成相当于引起同样温度变形所需的温度值，即“收缩当量温差”，以便按温差计算混凝土的应力。 河南省信阳安装总公司-安阳龙宇投掷管理有限公司年产30万吨聚酯新材料项目第4标段
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综上所述，要避免混凝土温度裂缝的产生，就必须从产生裂缝的根本原因入手，有效控制产生裂缝的有关因素。
3 施工方案的选择
浇筑混凝土前，应对模板、钢筋、支架和预埋件进行检查，并作好记录，符合设计要求后方可浇注。模板内的杂物、积水和钢筋上的污垢应清理干净。模板如有缝隙，应填塞严密。
混凝土由混凝土拌和站集中拌和，混凝土输送车运输，经混凝土泵送至施工点，混凝土分区布料、分层浇筑，采用插入式振捣器振捣。混凝土浇筑完毕后，在顶部混凝土初凝前，对其进行二次振捣，并压实抹平。
大体积混凝土采用低水化热水泥，并采用“双掺技术”（即掺加粉煤灰及外加剂），降低混凝土的入仓温度等措施，以改善混凝土的性能，减小混凝土的水化热。
4 温控措施
在大体积混凝土施工中，温度裂缝的产生一般有两类：
（1）为防止表面裂缝而控制内外温差和表面温度陡降；
（2）为防止结构内部出现裂缝或贯穿裂缝而控制内部温度。
因此，为有效控制有害裂缝的出现和发展，必须从控制混凝土水化热升温，延缓降温速度等方面考虑，并结合实际情况采取具体措施。
4.1 优先选用低收缩、低水化热、易于施工、经济合理的混凝土配合比方案。
混凝土由安阳绿野混凝土有限公司集中供应，C30混凝土配合比所用原材料，混凝土配合比见表1。 河南省信阳安装总公司-安阳龙宇投掷管理有限公司年产30万吨聚酯新材料项目第4标段
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表1 C30混凝土施工配合比表
材料 水 水
泥 中砂 碎石 聚羧酸减S95级矿二级每m3砼材
料用量230 370 535 1137 8.8 70 50
配合比 0.61 1.43.07 0.02 0.19 0.1（1）水泥：中联PO42.5
（2）粉煤灰：二级
（3）矿粉：S95级
（4）砂：邢台河砂
（5）石：水冶碎石，粒径5-20mm
（6）外加剂：聚羧酸减水剂。
4.2 控制混凝土的坍落度：
混凝土坍落度的大小，取决于混凝土拌和时用水量的多少，混凝土坍落度与水灰比成正比，水灰比大则坍落度大，所以要防止混凝土产生裂缝，必须控制混凝土的坍落度。为保证基础防渗抗裂，在施工中保持良好的施工性能，混凝土配合比设计坍落度160～180㎜。
4.3 加强施工中的温度控制：
混凝土浇筑后，采用覆盖一层塑料布加一层棉蘸养护，做好混凝土的保温保湿，避免急剧的温度梯度发生，缓慢降温，充分发挥徐变特性，减少温度应力。采取长时间的养护，规定合理的拆模时间，延缓降温时间和速度，充分发挥混凝土的“应力松弛效应”。加强测温和温度监测与管理，实行信息化控制，随时控制混凝土内的的温度变化，内外温差控制在25℃以内，基面温差和基底温差均控制在20℃以内，及时调整保温及养护措施，使混凝土的温度梯度和湿度不至过河南省信阳安装总公司-安阳龙宇投掷管理有限公司年产30万吨聚酯新材料项目第4标段
大体积混凝土施工方案
大，以有效控制有害裂缝的出现。合理安排施工程序，控制混凝土在浇筑过程中均匀上升，避免混凝土拌合物堆积过大高差。在结构完成后及时回填土，避免其侧面长期暴露。
4.5 改善约束条件，消减温度应力：
采取分层或分块浇筑大体积混凝土，合理设置水平或垂直施工缝，减少每次浇筑长度的蓄热量，防止水化热的积聚，减少温度应力。
4.6 提高混凝土的极限拉伸强度：
选择良好级配的粗骨料，严格控制其含泥量，加强混凝土的振捣，提高混凝土密实度和抗拉强度，减小收缩变形，保证施工质量。采取二次投料法，二次振捣法，浇筑后及时排除表面积水，加强早期养护，提高混凝土早期或相应龄期的抗拉强度和弹性模量。在基础截面突变和转折处，底、顶板与墙板转折处，孔洞转角及周边，增加斜向构造配筋，以改善应力集中，防止裂缝的出现。
5 混凝土测温措施
为及时掌握混凝土内部温度变化，除严格按施工规范和设计要求做好混凝土的浇筑和养护工作外，还应对混凝土的内部温度进行有效测定，为科学养护提供信息，做到信息化施工，根据测温结果及时调整养护方法，控制混凝土内外温差，避免因水化热过大引起混凝土开裂，影响结构的防水性能。
6 混凝土内部升温的理论计算和实测分析
6.1 混凝土浇筑前理论裂缝控制计算(15d)
（1）混凝土绝热温升值(15d)
Tt=)e1·mtccQm（=)e1240096.03752451534.0（=39.6℃
Tt—混凝土浇筑一段时间t，混凝土的绝热温升值（℃）； 河南省信阳安装总公司-安阳龙宇投掷管理有限公司年产30万吨聚酯新材料项目第4标段
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mc—每立方米混凝土水泥用量（Kg/m3）；
Q—水泥水化热量（J/Kg）；
C—混凝土的比热，取0.96（J/Kg·k）；
ρ—混凝土的质量密度，取2400（Kg/m3）；
e—常数，为2.718；
m—与浇捣时温度有关的经验系数，取0.34；
t—混凝土浇筑后至计算时的天数（d）。
（2）计算混凝土收缩量(15d)
y(t)= 0yM1M2M3M4M5M6M7M8M9M10(1-t01.0e)
0y—(∞)最终收缩；在标准状态下=3.24×10-4；
查表：M1—采用普通水泥，取1.0；
M2—水泥细度4900孔,取1.35；
M3—采用花岗岩粗骨料，取1.0；
M4—水灰比（W/C=0.714），取1.645；
M5—水泥浆量0.2，取1.0；
M6—自然养护15d，取0.93；
M7—环境相对湿度为90%，取0.54；
M8—水力半径倒数0.0184，取0.58；
M9—机械振捣，取1.0；
M10—含筋率为0.02，取0.94；
经计算：y(15)= 3.24×10-4×0.608×0.139=2.74×10-5
（3）混凝土收缩当量温差(15d)
Ty(t)=ty=551011074.2=2.74℃
α—混凝土线膨胀系数，取1×10-5 河南省信阳安装总公司-安阳龙宇投掷管理有限公司年产30万吨聚酯新材料项目第4标段
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（4）混凝土弹性模量(15d)
E(t)= Ec（1-te09.0）
Ec—C30混凝土的最终弹性模量（N/mm2），取3×104N/mm2
