浅谈火电厂锅炉筏板基础大体积混凝土裂缝控制

摘要：本文通过工程实例介绍火电厂消除锅炉筏板基础大体积混凝土裂缝的成功经验，并从材料、温度及施工等因素分析火电厂锅炉筏板基础大体积混凝土裂缝形成的原因，详细介绍裂缝的预防、温差监控技术。

关键词：火电厂、筏板基础、混凝土裂缝、控制

一、工程概况

某电厂锅炉筏板基础为矩形，长度和宽度分别为58.4m×44.25m，厚度为4.25m，基础底标高为-6.05m。混凝土强度等级为C30，总浇筑量为11360m3。筏板基础为大体积混凝土，按设计要求应一次连续浇筑，不设后浇带。

二、锅炉筏板基础大体积混凝土裂纹形成的原因

1.混凝土的温度应力与温度裂缝

钢筋混凝土结构随着温度变化会产生热胀冷缩变形，这种变形称为温度变形，当此变形受到约束时，在混凝土内部即会产生应力，称温度应力，当此应力超过混凝土的抗拉强度 ，混凝土即会出现裂缝，即温差裂缝。

混凝土内外温差形成的两个主要因素 ：

1.1环境温度剧烈变化，包括年变化和一些突发大气。

环境温度剧烈变化使混凝土形成内外温差。特别是现浇的大体积混凝土结构，在拆模以后，突然遇到短期内大幅的降温，如寒潮的袭击等，产生较大的温差，引起较大的温度应力，而使混凝土开裂。

1.2水泥水化热。

水泥水化过程产生一定的水化热，水化热是水泥熟料中各种矿物在水化反应中产生的，其大部分热量在3天以内释放出，特别是大体积混凝土，由于结构断面尺寸较大，混凝土浇筑以后产生大量水化热，不容易散发，内部温度急剧上升，到达较高温度。

温度应力是引起混凝土结构裂缝的主要原因之一，结构产生裂缝，会引起渗漏水，影响结构整体性和耐久性，特别是锅炉筏板基础是建筑中的重要结构，如若产生温度裂缝 ，将对整个结构的安全性产生影响。

三、锅炉筏板基础大体积混凝土结构裂缝的控制措施

1.锅炉筏板基础大体积混凝土结构组成材料及混凝土配合比及配制的裂缝控制措施

1.1原材料选择：水泥采用42.5级低水化热的矿渣水泥，砂、石均符合规范和设计要求，并掺入粉煤灰和外加剂。

1.2混凝土的配合比应通过试配确定。试配除应满足强度、耐久性、和易性和凝结时间等需要外，尚应考虑到拌制、运输过程和气温环境情况，以及施工条件的差异和变化。

1.3混凝土的水灰比，为降低混凝土的水化热 ，并随强度等级提高而降低。拌合料的和易性宜通过掺加高效减水剂和混合材料进行调整。在满足和易性的前提下，尽量减少用水量，以降低水化热，防止结构裂缝的生成。

1.4混凝土原材料称量允许偏差，不应超过以下数值：

水泥 ： 12％；

混合料 ： 1l％；

粗细骨料 ： 13％；

水及外加剂 ： 11％。

1.5拌制混凝土应使用强制式搅拌机。搅拌时投料顺序按常规做法，先倒砂子，再倒水泥 ，然后倒入石子，外加剂的投放方法应通过试验确定。

1.6混凝土的配合比，应考虑到实际施工时的坍落度损失，事先规定拌料在出料时以及运输到施工现场浇筑时的坍落度。因此，必须有严格的质量控制和质量保证制度。

2.混凝土结构浇筑施工裂缝控制措施

2.1预冷却拌合水大体积混凝土的浇注温度越高，水泥水化越快。一般浇筑温度每提高 10℃，混凝土内部温度约增加 3～5℃，如图示 出了混凝土浇筑温度对混凝土结构物温度的影响。从图中可以看出，混凝土浇筑温度为 10℃和30℃时，其早期混凝土内部温度相很大，为了降低混凝土的浇注温度 ，可对混凝土的原材料进行预冷却。

预冷却混凝土最容易的办法是采用冷却拌合水，但由于水在混凝土中所占热容量的百分比不大，见下表。因此，单纯冷却拌合水还不能完全有效地降低混凝土的浇注温度 。因此还可采用冰来预冷拌合水，再用冰水拌合，或者在混凝土搅拌时掺冰屑，但注意冰在搅拌过程中要完全融化 。

各种材料的比热容量及散热损失

原材料 重量(kg／m。) 比热 [KJ／(kg．k)] 预冷 1℃所散 失热量 (KJ) 混凝土可预冷的温度（℃）

石子 1600 0．84 1344 0．55

砂 子 550 0．84 462 0．19

水 120 4．2 504 0．21

水泥 150 0．84 126 0．05

混凝土 2420 1．01 2436 1．00

2.2采用全面分层法进行施工，连续浇筑，并在前一层混凝土初凝前，将后一层混凝土浇筑完毕。

筏板表面混凝土浇筑完毕后，表面混凝土初凝前进行二次振捣，对浮浆积水处铺洒碎石碾压，终凝前用木蟹打毛，并及时洒水盖草帘养护，防止产生表面收缩裂缝。如果混凝土表面有积水，则采用模板开孔和海绵吸水的方法进行处理。

根据热工计算的结果，对混凝土出机温度、浇筑温度进行控制，以控制出机温度不超出计算控制值。

为了有效防止裂缝的发生，在基础转折处，孔洞转角周边，增加斜向构造配筋，以抵抗集中应力，防止裂缝的发生。

2.3测温到位

2.3.1混凝土浇筑后立即进行测温，并做好详细记录，开始前一周，测温频率为两小时一次，第二周以后为四小时一次。测温的同时应及时绘制出温度变化曲线，直观地显示出温度的变化情况。

2.3.2本工程测温使用TM-902C型电子测温仪，在基础浇筑前，预埋测温线，具体做法是将三根测温线牢固绑扎在一根钢筋上，按照测点的深度，温度传感器分高、中、低布置，高、中、低的高度分别为基础面向下0.2m、2.2m、4.0m。基础边的测温线距基础边0.25m,在基础上面的传感器，做好各测点的标志，用塑料薄膜包裹好，在测温时，在基础同一点布置的三根测温线，分别观测混凝土的上部、中部和下部标高温度。

基础大体积混凝土测温图

2.4养护得当

2.4.1混凝土养护措施

混凝土浇筑完成，表面处理完毕后，立即进行保湿保温养护，具体做法是先严密覆盖一层塑料薄膜,在塑料薄膜上覆盖一层化纤地毯，然后覆盖一层塑料薄膜，再覆盖二层草帘和一层塑料薄膜的基础上再覆盖一层草帘及一层薄膜。养护期间经常检查覆盖层压实情况，确保保温效果。在模板安装时，在模板内侧铺贴一层聚乙烯泡沫保温板，混凝土振捣后浇水充实保温板与模板之间的间隙，并在模板外侧悬挂一层绒毯及彩条布，以实现保温保湿的养护效果。

基础大体积混凝土保温图

2.4.2混凝土保温计算

在模板安装时，在模板内侧铺贴一层聚乙烯泡沫保温板，砼振捣后浇水充实保温板与模板之间的间隙，并在模板外侧悬挂一层绒毯及彩条布，以实现保温保湿的养护效果。

①保温材料厚度

δ= 0.5h•λi(T2-Tq)Kb/λ•（Tmax-T2）

式中：

λi――各保温材料导热系数[W/（m•K）] ，取0.14（阻燃草帘）；

λ――混凝土的导热系数，取2.33[W/（m•K）]

T2――混凝土表面温度：19.6（℃）（Tmax-25）

Tq――施工期大气平均温度：13（℃）

T2-Tq―6.6（℃）

Tmax-T2―21.0（℃）

Kb――传热系数修正值，取2.3；

δ= 0.5h•λi(T2-Tq)Kb/λ•（Tmax-T2）*100=8.73cm

故可采用二层阻燃草帘及一层化纤地毯并在其上下各铺一层塑料薄膜的基础上再覆盖一层草帘及一层薄膜进行养护。

②混凝土保温层的传热系数计算

β=1/[Σδi/λi+1/βq]

式中：β――混凝土保温层的传热系数[W/（m2•K）]

δi――各保温材料厚度

λi――各保温材料导热系数[W/（m•K）]

βq――空气层的传热系数，取23[W/（m2•K）]

代入数值得：β=1/[Σδi/λi+1/βq]= 1.5

③混凝土虚厚度计算：

h=k•λ/β

式中： h――混凝土虚厚度（m）

k――折减系数，取2/3；

λ――混凝土的传热系数，取2.33[W/（m•K）]

h=k•λ/β=1.0365

④混凝土计算厚度：H=h+2h=6.07 m

⑤混凝土表面温度

T2（t）= Tq+4•h（H- h）[T1（t）- Tq]/H2

式中：

Tq―施工期大气平均温度（℃）

h――混凝土虚厚度（m）

H――混凝土计算厚度（m）

T1（t）――t 龄期混凝土中心计算温度（℃）

不同龄期混凝土的中心计算温度（T1（t））和表面温度（T2（t））如下表。

混凝土温度计算结果表

t（d） 3 6 9 12

T1（t）（℃） 32.1 38.6 40.6 38.7

T1- Tq（℃） 19.1 25.6 27.6 25.7

T2（t）（℃） 17.4 19.0 19.4 19.0

T1（t）- T2（t） 14.6 19．6 21.2 19.7

混凝土内外温差

四、效果

混凝土浇筑完成60天后，对筏板基础混凝土进行了结构验收，没有发现裂缝。解决了大体积混凝土裂缝的问题，同时混凝土养护节约用水。

五、结语

火电厂锅炉筏板基础是火电建设中的重要部位，也是建筑施工中的重点难点。如何对筏板大体积混凝土的裂缝控制，确保工程的安全和使用寿命，是一项复杂的系统工程 。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。