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 ℃
2、 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：
1) 高琼英.建筑材料.武汉理工大学出版社.2002
2) 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)
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文章名称：
浅析双曲线冷却塔工程中商品混凝土的配置方案
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