火电厂汽轮发电机基础大体积混凝土裂缝控制技术

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　　摘要：随着现代工业的发展 ,大型厂房、大型设备基础的施工越来越多，而对其施工质量的要求也越来越高。如何确保施工质量，是当前施工环节需要考虑的主要问题。其中，如何防止大体积混凝土产生有害裂缝 ,是确保工程质量的重要内容之一。作为火电厂来说，汽轮发电机基础是电厂最核心的重要震动设备之一，基础施工质量对汽机正常运转至关重要，而如何防止大体积混凝土施工出现有害裂缝，是当前施工工程的难题所在。针对以上的问题，如何做出良好的解答？本文根据平顶山第二发电厂一期2×1000MW机组工程汽轮发电机基础等大体积混凝土施工中采取的有效措施，做出了简单的诠释。
　　关键词：汽机基座；大体积混凝土；裂缝控制技术
　　 根据我国现行大体积混凝土施工标准规定：混凝土结构物实体最小尺寸不小于lm的大体积混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土称为大体积混凝土。国内研究混凝土裂缝的专家最近又给大体积混凝土以新的含义：任意体积的混凝土，其尺寸需要采取措施来控制由于体积变形(温度及收缩作用)引起的裂缝者称为“大体积混凝土”。混凝土裂缝,特别是大体积混凝土裂缝,是混凝土结构工程中最常见、也最易发生的质量问题,是当前电厂建筑结构解决质量关的重要问题之一。而在火电厂建设项目中,汽轮发电机基座是其核心构筑物，其基础混凝土量最大，位于汽机房中间，对整个电厂运行影响巨大，在施工时如何防止混凝土有害裂缝的出现是很重要的。
　　一：工程概况
　　 平顶山第二发电厂一期2×1000MW机组工程汽轮发电机基础位于汽机房A一B列轴线之间，零米以下基础底板为钢筋混凝土整板结构，基础底标高为-8.5米，基础底板长为65米，宽为19.4米，高3.5米，混凝土强度设计为C30，混凝土工程量为4413.5立方米，为典型的大体积混凝土结构。为保证大体积混凝土施工质量，施工中通过合理组织、有效预防、加强过程控制以及采取优化混凝土配合比、降低混凝土入模温度,有效的温度控制和先进的电子测温仪器等实用技术和措施,使汽机底板大体积混凝土内部温度及内外温差得到了很好控制,取得了良好效果。
　　二：裂缝的出现原因
　　 混凝土裂缝产生的原因及机理分析，混凝土裂缝一般可分为塑性混凝土和已硬固混凝土裂缝。火电厂汽轮发电机基础大体积混凝土出现裂缝，一是在火电厂汽轮发电机基础混凝土养护结束后的一段时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右出现的干缩裂缝，具体体现在，由于混凝土的体积很大，因受外部条件的影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小、变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多在0.05～0.2mm之间，大体积混凝土表面部位多见，一般这种收缩是不可逆的。
　　 其次就是混凝土本身引起的，资料显示，大体积混凝土体积大,表面小,水泥水化热释放较集中,内部温升较快。若不有效地采取措施，降低混凝土内外温差,那么混凝土在冷却的过程中，将会产生温度裂缝,影响结构安全和正常使用。具体体现在混凝土施工完成以后，其在硬化的过程中，水泥水化产生大量的水化热（当水泥用量在350～550 kg/m3，每立方米混凝土将释放出17500～27500kJ的热量），从而使混凝土内部温度升达70℃左右甚至更高。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错，裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，通常冬季较宽，夏季较窄。
　　 第三，就是由于混凝土的材料引起的，总所周知，混凝土是由水泥胶凝材料，砂、石骨料；与水及其他外加剂、掺合料按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而形成的非均质脆性材料，所以，其材料具有多向性。由于水泥种类、化学成分、细度、混合物材料的不同,造成了混凝土本身的水化热也就不同，这就造成了特定的环境中，混凝土材料的不适应造成裂缝的产生。
　　三：裂缝的防治措施
　　 根据具体的原因我们可以得出结论，在火电厂汽轮发电机基础大体积混凝土出现裂缝来看，温度收缩应力是导致大体积混凝土开裂的主要原因。根据混凝土的温度组成及影响因素,进行相关理论计算并跟踪分析,是对大体积混凝土进行温度裂缝控制的有效方法。
　　 具体的防治技术是，一方面，在施工过程中，根据大体积混凝土结构温度的组成及影响因素,结合温度的变化规律,采用温差-温度应力双控法，这就要求施工前与施工后的相结合。首先在施工前，通过施工进行理论计算预估，优化施工方案，实现施工的质量保证，然后在施工后，对于大体积混凝土进行实测温度跟踪，并对跟踪数据进行分析,实施信息化监控温差变化，采用相应的技术，对大体积混凝土进行科学的裂缝控制。以火电厂汽轮发电机基础大体积混凝土为例，对于这种不同面积的温差较大和温度不均的地方，我们可以采取循环水管冷却的方法来进行控制大体积混凝土内外温差来控制其裂缝的产生， 这样一来，由于水管冷却带走了大量的水化热,可以很好的降低温差，有效的防治混凝土出现裂缝。
　　 第二，在具体的混凝土防治处理技术来看，对于混凝土裂缝的处理主要包括内外两种处理方法。首先，对外的防治主要是对于一些已经稳定的以及对结构承载能力没有影响的表面裂缝的混凝土工程而言的，即所谓的表层处理，包括表面涂抹和表面贴补法，表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝、深度未达到钢筋表面的发丝裂缝、不漏水的缝以及不再活动的裂缝。对于这样的细小裂缝和死裂缝，处理方式是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，也可采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。
　　 再者就是填补法，即对较大的裂缝进行缝隙的填补，主要用于深度较浅的裂缝和用灌浆法很难达到效果的裂缝。这种方法在现代的混凝土裂缝处理中运用广发，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。
　　 在针对大体积混凝土自身在冷却阶段容易出现裂缝的问题上，一般来说，其自身冷却阶段出现裂缝的现象处于表面的范围内发生的情况较大，表层以下结构仍保持完整，因此，在进行混凝土浇灌的时候，首先是做好施工前冷却阶段的温度控制，必要的时候可以进行人工的冷却，以降低裂缝的出现，其次就是做好冷却阶段的防补工作，针对裂缝的出现有效的进行防治，必要的修补等。
　　 第三，针对材料的原因产生的混凝土裂缝问题，主要应该从原材料下手，合理的选择施工材料，尽量使用适合当前环境的材料进行混合，减少混凝土中的水泥用量，改善骨料级配，优化混凝土配合比。在大体积混凝土的适用过程中，可以适当的对混凝土中掺入一定量的粉煤灰，以增加混凝土的密实度，提高抗渗能力，利用粉煤灰作混凝土的掺合料，可以降低大体积混凝土因为水泥水化热引起的内部温升，减低因为内部分度造成的裂缝产生原因，提高混凝土的后期强度及其抗裂能力，从而达到改善混凝土的工作度，降低最终收缩的目的。
　　 第四，针对混凝土后期冷却阶段造成的裂缝，可以在拌合混凝土时加水或用水将碎石降温，降低混凝土的浇筑温度。在施工的时候，为了防止内部温度造成裂缝，可以适当预留一些孔道，在内部通循环冷水或冷气冷却，降温速度不应超过0.5℃～1.0℃/h。在对于火电厂汽轮发电机基础大体积混凝土来说，可采用分层浇筑的方法，对每层间隔时间5～7d的时间段，从而利于水化热散发和减少散热不利效果。可以适当的在混凝土垫层上采取措施，用沥青胶、砂子等铺设防滑隔离层，从而将底板高低起伏和截面突变的地方改变成渐变化形式，从而用以消除或减少约束作用。
　　 此外，在施工的过程中，还应利用相应的技术，加强混凝土的浇灌振捣，尽量采用两次振捣技术，提高密实度，改善混凝土强度，降低裂缝的产生。在混凝土凝结以后，要尽可能晚拆模，在拆模后，要采取有效的措施，将混凝土的表面温度控制在15℃以上。
　　 最后，就是针对混凝土本身进行强度的改造，添加外加剂，改善混凝土的性能，提高抗裂能力。如利用保养措施，防止混凝土表面的干缩和开裂，提高混凝土的耐久性也是很好的方法。具体来看，主要是降低混凝土的收缩性，一般来说，水泥用量影响了混凝土收缩，所以，对混凝土里面掺加减水防裂剂，增加骨料用量，降低水泥的用量，用减水防裂剂改善水泥浆稠度，控制混凝土泌水以减少沉缩变形。这样一来，混凝土的冷却时间得到了良好的控制，从而减少了裂缝的产生。
　　四：讨论
　　 混凝土的裂缝是不可避免的，主要是其本身材料的特性导致了无法去避免，然而，对于混凝土裂缝的有害程度是可以控制的，就目前来看，大致规定是从结构耐久性要求、承载力要求及正常使用要求三个方面进行检验，最严格的允许裂缝宽度为0.1mm。近年来，许多国家已根据大量试验与泵送混凝土的经验将其放宽到0.2mm.。因此，做好混凝土裂缝的处理，合理的对其进行防治是十分必要的。而对于混凝土裂缝原因分析和防治，应全面考虑与之相关的各种影响因素，仔细研究产生裂缝的原因，具体问题具体分析，查看裂缝是否已经稳定，如果已经稳定在一定的范围内，可以适当的进行修补即可，若仍处于发展过程，则需要估计该裂缝发展的最终状态，并根据具体的情况，进行有效的防治。
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