摘要：青山電廠新建雙曲線冷卻塔，其結構組成有環基基礎、人字柱及環梁、筒壁工程三部分，全部是鋼筋混凝土結構。本文結合以上三部分各有的技術要求和施工特點，編制出商品混凝土配置技術方案，以確保我站商品混凝土的質量和正常順利施工。
關鍵詞：雙曲線冷卻塔 配置方案 質量檢驗 預防措施
前言：
國電青山熱電煙囪結構安全等級為一級，設計使用年限為50年，基本地震烈度6度。煙囪為套筒形式，筒身高210m，底部最大直徑24m，出口內徑7.8m。外筒為鋼筋混凝土結構，壁厚500～280mm。外筒部位完成砼施工共計3600m3，鋼筋綁扎360t。
一、雙曲線冷卻塔工程的特點：
1.冷卻塔環基因其體積厚大，圓周較長，屬于大體積混凝土。防止水化熱溫度應力及干縮裂縫，要求混凝土配合比設計以及原材料選擇作為質量控制的重點。
2.人字柱及環梁部位是冷卻塔的最關鍵部位，也是外表觀感質量控制的重點。
3. 冷卻塔筒壁屬高聳鋼筋混凝土薄壁結構，對混凝土除有較高的強度要求外，還有抗滲、抗凍、外觀等方面的要求。
二、配置方案：
根據工程特點，商品混凝土站分別從技術要求、施工要求、觀感要求等三方面進行了研究，試驗并制定了以下方案：
1、環基混凝土：
1.1配合比的優化：
冷卻塔環基因其體積厚大，正值夏季施工，所以應采取相應措施防止實體產生裂縫。選擇最佳的配合比，制定相應的有效控制措施，杜絕大體積混凝土出現裂縫，成為大體積混凝土的關鍵要素。該工程主要從降低水化熱溫度、延緩水化熱峰值、摻加礦物摻合料來推遲混凝土的強度增長這三個方面著手。
1.2 材料選擇：
大體積混凝土原材料選擇的原則：在保證混凝土強度及施工性能要求的前提下，應盡量提高摻合料及骨料的含量，從而保證混凝土強度及坍落度要求的前提下，進一步降低水化熱。
1)水泥：
水泥應盡量選用水化熱低、凝結時間長的水泥，優先采用低熱礦渣硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥等。該工程選用了礦渣硅酸鹽水泥(P·S 42.5)。
外加劑宜采用緩凝高效減水劑;該工程選用外加劑采用聚羧酸系高性能減水劑(JGJ/T223-2007)，并帶緩凝。保塑性要好、坍落度徑時(60min)損失20mm內。要求減水率達25%，摻量為膠凝材料的1.5%。
2)粗骨料：
骨料一般應選用結構致密，并有足夠強度的優良骨料，還要求所選骨料清潔而不含雜質。此方案采用5～31.5㎜連續級配碎石，粗骨料含泥量≤1.0%，泥塊≤0.5%，針片狀≤15%，其它指標滿足GB/T14685—2001《建筑用卵石 碎石》標準要求。
3)細骨料：
湖北巴河河砂，細度模數中粗，類別Ⅱ類，細骨料含泥量≤3.0%，泥塊≤1.0%，其它指標滿足GB/T14684—2001《建筑用砂》標準要求。
4)粉煤灰：
Ⅱ級粉煤灰，其指標滿足GB1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》標準要求。
5)防裂CAS微膨脹劑：
武漢一冶特種建筑材料有限公司生產，其指標滿足GB23439-2009《混凝土膨脹劑》標準要求。摻量為水泥用量的10%。
6)礦粉：
S95級，用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉，其指標滿足GB/T18046-2008
7)水：
滿足《混凝土拌和用水標準》(JGJ63-2006)
1.3 水化熱計算：
配合比：C30 P8 坍落度:160±20mm(抗滲加CAS微膨脹劑)
|
水泥 |
粉煤灰 |
礦粉 |
微膨脹劑 |
砂 |
石 |
聚羧酸 |
水 |
合計 |
砂率 |
粒徑 |
水膠比 |
|
251 |
63 |
40 |
30 |
755 |
1040 |
5.76 |
175 |
2360 |
0.42 |
5-31.5 |
0.46 |
C30P8：低熱水泥 42.5水泥
混凝土拌合物溫度計算表：
|
材料名稱 |
重量W(Kg) |
比熱C（KJ/Kg.℃） |
熱當量W*C(KJ/℃) |
溫度Ti(℃) |
熱量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 |
|
礦粉 |
40 |
0.84 |
33.6 |
30 |
1008 |
|
微膨脹劑 |
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：本表中數值為經驗數據)
1)混凝土拌合溫度為：
TC = ∑TI *W*C /∑W*C = 76312.8/2619.68 = 29.1 ℃
考慮到混凝土運輸過程中受日曬等因素，入模溫度比攪拌溫度約高3℃。混凝土入模溫度約為TJ =32.1℃ ≤ 35 ℃ 。(滿足入模溫度小于等于35℃的要求。
混凝土中心最高溫度：
Tmax = Tj +Th * §
Tj= 32.1 ℃(入模溫度)，§散熱系數取0.70。
混凝土最高絕熱升溫 Th = W*Q/C/r = 251*335/0.96/2360=37.1℃
其中251Kg為水泥的用量;335KJ/Kg為單位低熱水泥的水化熱;0.96KJ/Kg.℃為水泥比熱;2360Kg為混凝土容重。
則：Tmax = TJ + Th*§=32.1+37.1*0.7 = 58.07 ℃
2、 人字柱及環梁混凝土：
2.1 材料選擇
2.1.1 水泥：宜采用普通硅酸鹽水泥，強度等級：P.O42.5
2.1.2 其它材料同1.2(大體積除外)
2.2 配合比：C30 坍落度:140±20mm
|
水泥 |
粉煤灰 |
礦粉 |
砂 |
石 |
聚羧酸 |
水 |
合計 |
砂率 |
粒徑 |
水膠比 |
|
209 |
74 |
71 |
760 |
1062 |
5.3 |
175 |
2356 |
0.42 |
5-31.5 |
0.49 |
2.3 混凝土要求
1)現澆斜支柱混凝土入模坍落度不宜大于160mm。
2)混凝土運輸、澆筑及間歇的全部時間不應超過混凝土的初凝時間，并應盡量縮短混凝土的運輸時間，加快澆筑速度。
3)模板拆除后對斜支柱混凝土進行養護，養護期不少于14天;現澆斜支柱模板拆除時，應對斜支柱采取臨時支撐加固，拆底模時混凝土強度不應低于設計強度的75%。
3、筒壁工程：
3.1 技術要求：
冷卻塔筒壁屬高聳鋼筋混凝土薄壁結構，對混凝土除有較高的強度要求外，還有抗滲、抗凍等方面的要求。在施工中要嚴格掌握水泥、砂、石的質量和數量，控制水灰比，做到全部材料按配合比要求嚴格計量使用。
3.1.1.對混凝土F100及以上應摻引氣劑或引氣減水劑;應有省級建設行政主管部門允許使用的證明。且含氣量不宜超過7%;
3.1.2、水工混凝土的施工配合比應通過試驗確定，抗滲等級應比設計要求提高一級(0.2MPa);
3.1.3、水膠比不大于0.5(F150及以上);
3.2 材料選擇：
3.2.1 水泥：
宜采用普通硅酸鹽水泥，強度等級：P.O42.5
3.2.2 外加劑：
外加劑采用聚羧酸系高性能引氣型減水劑(JGJ/T223-2007)，并有緩凝作用。要求減水率達25%，摻量為膠凝材料的1.5%。
3.2.3 粗骨料：
5～31.5㎜連續級配碎石，粗骨料含泥量≤1.0%，泥塊≤0.5%，其它指標滿足GB/T14685—2001《建筑用卵石 碎石》標準要求。
3.2.4 細骨料：
湖北巴河河砂，細度模數中粗，類別Ⅱ類，細骨料含泥量≤3.0%，泥塊≤1.0%，其它指標滿足GB/T14684—2001《建筑用砂》標準要求。
3.2.5 粉煤灰：
Ⅱ級粉煤灰，其指標滿足GB1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》標準要求。
3.2.6 礦粉：
S95級，用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉，其指標滿足GB/T18046-2008。
3.2.7 拌和用水：
滿足《混凝土拌和用水標準》(JGJ63-2001)
注：為保證外觀質量及色差，所有原材料都應有大宗且質量穩定的貨源。水泥同一廠家，同一規格品種。對影響色差較大的碎石，應同一產地。有明顯色差的碎石(發黑或發白)應分倉堆放。
3.3 配合比：C30 P8 坍落度:160±20mm(抗滲加CAS微膨脹劑)
|
水泥 |
粉煤灰 |
微膨脹劑 |
砂 |
石 |
聚羧酸 |
水 |
合計 |
砂率 |
粒徑 |
水膠比 |
|
281 |
83 |
30 |
745 |
1040 |
6 |
173 |
2358 |
0.42 |
5-31.5 |
0.42 |
三、砼質量檢驗：
攪拌時間檢驗，每一工作班兩次;坍落度檢測，每一工作班兩次，分別在攪拌站和施工現場進行。
1、砼出機到澆筑完不超過90min。
2、砼入模溫度最高不超過35℃，最低不低于5℃。
3、稱量誤差：水泥、摻合料±2%、粗細骨料±3%、水、外加劑±2%、
4、含氣量測定
4.1 引氣混凝土的含氣量每4h應檢測一次，含氣量允許偏差為±1.0%(《水工混凝土施工規范》DL/T5144);
4.2 摻引氣劑的粉煤灰混凝土，每班應至少測定2次含氣量，其測定值的允許偏差為±0.5%(GBJ146-90);
4.3 含氣量測定試樣應在攪拌機出料口處采集，有條件時施工中應進行現場檢驗(含氣量)(GB50119);
四、砼試塊制作：
1、 參照《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB50204-2002)的要求，骨料粒徑≤31.5mm,試塊制作采用100×100×100mm試模;骨料粒徑≤40mm，試塊制作采用150×150×150mm試模。
2、 每100 m3或每一工作班，制作標準養護抗壓試塊一組;一次連續攪拌和同配合比每生產1000m3，每200m3制作一組。
3、抗滲試塊標準試模(每500 m3/2組)
4、同條件養護試件根據需要留設組數
五、預防措施：
為預防環基大體積混凝土開裂，應考慮以下措施：
1、 為以減少地基對基礎的約束，保證混凝土在溫升及溫降過程順利滑移，減少混凝土變形過程中因地基約束形成的溫度應力。在基礎與墊層之間設一布兩油隔離層，(滑動層)
2、 混凝土采用蓄熱法養護，表面及側面均采用一層塑料布兩層草袋保溫自身養護。
3、混凝土澆灌完后，上表面灰漿較厚，可采取在砼初凝前鋪撒干凈的碎石。用木抹子將石子拍入砼內搓平、壓實。最后一遍用鐵抹子上收光，以防止砼表面產生裂縫。
4、混凝土內部應該布測溫點，根據溫度和環境溫度的變化進行加減保溫措施。控制環基內外最大溫差都在25℃以內。
5、在不影響鋼筋布置的情況下，摻入不超過總體積20%的大石塊。
6、在混凝土內部預埋冷卻水管，通入循環冷卻水帶走熱量。
7、根據大體積混凝土形狀，在易發生裂縫部位增配構造鋼筋，承受收縮拉應力。
六、結論：
1、通過我站對該電廠雙曲線冷卻塔工程的的特點的分析，試驗和研究，既保證了該工程混凝土的質量和混凝土的正常澆筑。其外觀也得到了甲方的認可。
2、通過對質量的跟蹤和配套資料的完整性，及可靠的預防措施，確保了我站出廠混凝土的質量和順利澆筑，從而保證了施工方的施工進度。
參考文獻：
1) 高瓊英.建筑材料.武漢理工大學出版社.2002
2) 王鐵夢.工程結構裂縫控制.中國建工出版社.1997
3)《大體積混凝土施工規范》(GB50496-2009)
4)《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB50204-2002)
