浅析双曲线冷却塔工程中商品混凝土的配置方案

摘要：青山电厂新建双曲线冷却塔，其结构组成有环基基础、人字柱及环梁、筒壁工程三部分，全部是钢筋混凝土结构。本文结合以上三部分各有的技术要求和施工特点，编制出商品混凝土配置技术方案，以确保我站商品混凝土的质量和正常顺利施工。

关键词：双曲线冷却塔 配置方案 质量检验 预防措施

前言：

国电青山热电烟囱结构安全等级为一级，设计使用年限为50年，基本地震烈度6度。烟囱为套筒形式，筒身高210m，底部最大直径24m，出口内径7.8m。外筒为钢筋混凝土结构，壁厚500～280mm。外筒部位完成砼施工共计3600m3，钢筋绑扎360t。

一、双曲线冷却塔工程的特点：

1.冷却塔环基因其体积厚大，圆周较长，属于大体积混凝土。防止水化热温度应力及干缩裂缝，要求混凝土配合比设计以及原材料选择作为质量控制的重点。

2.人字柱及环梁部位是冷却塔的最关键部位，也是外表观感质量控制的重点。

3. 冷却塔筒壁属高耸钢筋混凝土薄壁结构，对混凝土除有较高的强度要求外，还有抗渗、抗冻、外观等方面的要求。

二、配置方案：

根据工程特点，商品混凝土站分别从技术要求、施工要求、观感要求等三方面进行了研究，试验并制定了以下方案：

1、环基混凝土：

1.1配合比的优化：

冷却塔环基因其体积厚大，正值夏季施工，所以应采取相应措施防止实体产生裂缝。选择最佳的配合比，制定相应的有效控制措施，杜绝大体积混凝土出现裂缝，成为大体积混凝土的关键要素。该工程主要从降低水化热温度、延缓水化热峰值、掺加矿物掺合料来推迟混凝土的强度增长这三个方面着手。

1.2 材料选择：

大体积混凝土原材料选择的原则：在保证混凝土强度及施工性能要求的前提下，应尽量提高掺合料及骨料的含量，从而保证混凝土强度及坍落度要求的前提下，进一步降低水化热。

1）水泥：

水泥应尽量选用水化热低、凝结时间长的水泥，优先采用低热矿渣硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。该工程选用了矿渣硅酸盐水泥(P・S 42.5)。

外加剂宜采用缓凝高效减水剂；该工程选用外加剂采用聚羧酸系高性能减水剂（JGJ/T223-2007），并带缓凝。保塑性要好、坍落度径时（60min）损失20mm内。要求减水率达25％，掺量为胶凝材料的1.5%。

2）粗骨料：

骨料一般应选用结构致密，并有足够强度的优良骨料，还要求所选骨料清洁而不含杂质。此方案采用5～31.5连续级配碎石，粗骨料含泥量≤1.0％，泥块≤0.5％，针片状≤15％，其它指标满足GB/T14685―2001《建筑用卵石 碎石》标准要求。

3）细骨料：

湖北巴河河砂，细度模数中粗，类别Ⅱ类，细骨料含泥量≤3.0％，泥块≤1.0％，其它指标满足GB/T14684―2001《建筑用砂》标准要求。

4）粉煤灰：

Ⅱ级粉煤灰，其指标满足GB1596―2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》标准要求。

5）防裂CAS微膨胀剂：

武汉一冶特种建筑材料有限公司生产，其指标满足GB23439-2009《混凝土膨胀剂》标准要求。掺量为水泥用量的10%。

6）矿粉：

S95级，用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉，其指标满足GB/T18046-2008

7）水：

满足《混凝土拌和用水标准》（JGJ63-2006）

1.3水化热计算：

配合比：C30 P8坍落度:160±20mm（抗渗加CAS微膨胀剂）

水泥 粉煤灰 矿粉 微膨胀剂 砂 石 聚羧酸 水 合计 砂率 粒径 水胶比

251 63 40 30 755 1040 5.76 175 2360 0.42 5-31.5 0.46

C30P8：低热水泥42.5水泥

混凝土拌合物温度计算表：

材料名称 重量W(Kg) 比热C（KJ/Kg.℃） 热当量W*C(KJ/℃) 温度Ti(℃) 热量Ti*W*C(KJ)

水泥 251 0.96 240.96 30 7228.8

砂子 755 0.84 634.2 30 19026

碎石 1040 0.84 873.6 30 26208

粉煤灰 63 0.84 52.92 30 1587.6

矿粉 40 0.84 33.6 30 1008

微膨胀剂 30 0.84 25.2 30 756

聚羧酸 5.76 4.2 24.2 27 653.4

拌合水 175 4.2 735 27 19845

（注：本表中数值为经验数据）

1）混凝土拌合温度为：

TC = ∑TI *W*C /∑W*C = 76312.8/2619.68 = 29.1 ℃

考虑到混凝土运输过程中受日晒等因素，入模温度比搅拌温度约高3℃。混凝土入模温度约为TJ =32.1℃ ≤ 35 ℃ 。(满足入模温度小于等于35℃的要求。

混凝土中心最高温度：

Tmax = Tj +Th * §

Tj= 32.1 ℃（入模温度），§散热系数取0.70。

混凝土最高绝热升温 Th = W*Q/C/r = 251*335/0.96/2360=37.1℃

其中251Kg为水泥的用量；335KJ/Kg为单位低热水泥的水化热；0.96KJ/Kg.℃为水泥比热；2360Kg为混凝土容重。

则：Tmax = TJ + Th*§=32.1+37.1*0.7 = 58.07 ℃

人字柱及环梁混凝土：

2.1 材料选择

2.1.1水泥：宜采用普通硅酸盐水泥，强度等级：P.O42.5

2.1.2其它材料同1.2（大体积除外）

2.2配合比：C30 坍落度:140±20mm

水泥 粉煤灰 矿粉 砂 石 聚羧酸 水 合计 砂率 粒径 水胶比

209 74 71 760 1062 5.3 175 2356 0.42 5-31.5 0.49

2.3混凝土要求

1）现浇斜支柱混凝土入模坍落度不宜大于160mm。

2）混凝土运输、浇筑及间歇的全部时间不应超过混凝土的初凝时间，并应尽量缩短混凝土的运输时间，加快浇筑速度。

3）模板拆除后对斜支柱混凝土进行养护，养护期不少于14天；现浇斜支柱模板拆除时，应对斜支柱采取临时支撑加固，拆底模时混凝土强度不应低于设计强度的75％。

3、筒壁工程：

3.1 技术要求：

冷却塔筒壁属高耸钢筋混凝土薄壁结构，对混凝土除有较高的强度要求外，还有抗渗、抗冻等方面的要求。在施工中要严格掌握水泥、砂、石的质量和数量，控制水灰比，做到全部材料按配合比要求严格计量使用。

3.1.1.对混凝土F100及以上应掺引气剂或引气减水剂；应有省级建设行政主管部门允许使用的证明。且含气量不宜超过7%；

3.1.2、水工混凝土的施工配合比应通过试验确定，抗渗等级应比设计要求提高一级（0.2MPa）；

3.1.3、水胶比不大于0.5（F150及以上）；3.2材料选择：

3.2.1水泥：

宜采用普通硅酸盐水泥，强度等级：P.O42.5

3.2.2外加剂：

外加剂采用聚羧酸系高性能引气型减水剂（JGJ/T223-2007），并有缓凝作用。要求减水率达25％，掺量为胶凝材料的1.5%。

3.2.3粗骨料：

5～31.5连续级配碎石，粗骨料含泥量≤1.0％，泥块≤0.5％，其它指标满足GB/T14685―2001《建筑用卵石 碎石》标准要求。

3.2.4细骨料：

湖北巴河河砂，细度模数中粗，类别Ⅱ类，细骨料含泥量≤3.0％，泥块≤1.0％，其它指标满足GB/T14684―2001《建筑用砂》标准要求。

3.2.5粉煤灰：

Ⅱ级粉煤灰，其指标满足GB1596―2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》标准要求。

3.2.6矿粉：

S95级，用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉，其指标满足GB/T18046-2008。

3.2.7拌和用水：

满足《混凝土拌和用水标准》（JGJ63-2001）

注：为保证外观质量及色差，所有原材料都应有大宗且质量稳定的货源。水泥同一厂家，同一规格品种。对影响色差较大的碎石，应同一产地。有明显色差的碎石（发黑或发白）应分仓堆放。

3.3配合比：C30 P8坍落度:160±20mm（抗渗加CAS微膨胀剂）

水泥 粉煤灰 微膨胀剂 砂 石 聚羧酸 水 合计 砂率 粒径 水胶比

281 83 30 745 1040 6 173 2358 0.42 5-31.5 0.42

三、砼质量检验：

搅拌时间检验，每一工作班两次；坍落度检测，每一工作班两次，分别在搅拌站和施工现场进行。

1、砼出机到浇筑完不超过90min。

2、砼入模温度最高不超过35℃，最低不低于5℃。

3、称量误差：水泥、掺合料±2%、粗细骨料±3%、水、外加剂±2%、

4、含气量测定

4.1 引气混凝土的含气量每4h应检测一次，含气量允许偏差为±1.0%（《水工混凝土施工规范》DL/T5144）；

4.2 掺引气剂的粉煤灰混凝土，每班应至少测定2次含气量，其测定值的允许偏差为±0.5%（GBJ146-90）；

4.3 含气量测定试样应在搅拌机出料口处采集，有条件时施工中应进行现场检验（含气量）（GB50119）；

四、砼试块制作：

1、 参照《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）的要求，骨料粒径≤31.5mm,试块制作采用100×100×100mm试模；骨料粒径≤40mm，试块制作采用150×150×150mm试模。

2、 每100 m3或每一工作班，制作标准养护抗压试块一组；一次连续搅拌和同配合比每生产1000m3，每200m3制作一组。

3、抗渗试块标准试模（每500 m3/2组）

4、同条件养护试件根据需要留设组数

五、预防措施：

为预防环基大体积混凝土开裂，应考虑以下措施：

1、 为以减少地基对基础的约束，保证混凝土在温升及温降过程顺利滑移，减少混凝土变形过程中因地基约束形成的温度应力。在基础与垫层之间设一布两油隔离层，（滑动层）

2、 混凝土采用蓄热法养护，表面及侧面均采用一层塑料布两层草袋保温自身养护。

3、混凝土浇灌完后，上表面灰浆较厚，可采取在砼初凝前铺撒干净的碎石。用木抹子将石子拍入砼内搓平、压实。最后一遍用铁抹子上收光，以防止砼表面产生裂缝。

4、混凝土内部应该布测温点，根据温度和环境温度的变化进行加减保温措施。控制环基内外最大温差都在25℃以内。

5、在不影响钢筋布置的情况下，掺入不超过总体积20%的大石块。

6、在混凝土内部预埋冷却水管，通入循环冷却水带走热量。

7、根据大体积混凝土形状，在易发生裂缝部位增配构造钢筋，承受收缩拉应力。

六、结论：

1、通过我站对该电厂双曲线冷却塔工程的的特点的分析，试验和研究，既保证了该工程混凝土的质量和混凝土的正常浇筑。其外观也得到了甲方的认可。

2、通过对质量的跟踪和配套资料的完整性，及可靠的预防措施，确保了我站出厂混凝土的质量和顺利浇筑，从而保证了施工方的施工进度。

参考文献：

高琼英.建筑材料.武汉理工大学出版社.2002

王铁梦.工程结构裂缝控制.中国建工出版社.1997

3）《大体积混凝土施工规范》（GB50496-2009）

4）《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。