M310型核电站大体积混凝土施工总结.docx
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M310型核电站大体积混凝土施工总结
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[2011]FFJS010
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M310型核电站大体积混凝土施工总结
第
2011年5月31日
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目录
第一章大体积混凝土施工经验总结说明
第二章大体积混凝土温控计算篇
第三章大体积混凝土施工准备及应急措施篇
第一节大体积混凝土施工准备
第二节大体积混凝土施工应急措施
第四章大体积混凝土施工质量保证篇
第一节浇筑前准备阶段质量控制措施
第二节大体积混凝土浇筑过程中质量控制措施
第三节混凝土养护阶段质量控制措施
第五章大体积混凝土裂缝处理篇
第一节裂缝形成原因
第二节有害、无害裂缝判别标准
第三节无害裂缝处理方法
第四节有害裂缝处理方法
第五节有害裂缝案例处理篇
第六节裂缝处理质量保证措施
第六章大体积混凝土施工应注意的问题
第七章附录篇(典型施工方案)
第一节反应堆厂房底板筏基ABC层大体积混凝土施工方案
第二节核辅助厂房底板筏基大体积混凝土施工方案
第三节常规岛底板筏基大体积混凝土施工方案
第四节PX泵房底板筏基大体积混凝土施工方案
第一章大体积混凝土施工经验总结说明
众所周知,M310型核电站各厂房基础为筏基,且深埋地下,为保证基础施工质量,提高其抗震、防水能力,宜尽量少留设施工缝。
同时近几年来,为了缓减日益明显的能源危机,为使核电站尽快建成投入发电,要求尽可能缩短建造工期,而作为占工程量比重较大、且外形简单的筏基无疑是压缩工期的首选。
因此,近几年来,各核电建设公司投入了大量精力研究大体积混凝土施工技术,并取得了非常显著的成绩,如台山核电核岛底板筏基9100m3大体积混凝土浇筑成功。
我公司福清核电项目部在核电大体积混凝土施工方面也累积了非常丰富的经验,目前已经完成1、2号核岛厂房筏基、常规岛和PX泵房筏基以及3号核岛厂房筏基施工,其中3号反应堆厂房A、B、C层采用整体浇筑的施工方法,取得了良好的社会效益和经济效益。
截止2011年03月份共完成十几次次大体积混凝土施工,除了1RX底板B层和1RC筒体G层出现裂缝外,其他各大体积混凝土质量良好,合格率达90%以上。
本着“精益求精、更高发展”的原则,现对福清核电M310型核电站工程大体积混凝土施工进行总结,以更好的为后续的其它同堆型核电站工程甚至其他不同堆型、不同专业工程的大体积混凝土施工提供借鉴和指导作用。
本次大体积混凝土施工经验总结主要包括五大部分:
大体积混凝土温度控制计算篇、大体积混凝土施工准备及应急措施篇、大体积混凝土施工质量保证措施篇、大体积混凝土裂缝处理篇以及附录篇。
其中大体积混凝土温度控制篇主要依据《GB50496-2009大体积混凝土施工规范》和《建筑施工计算手册-11大体积混凝土工程》中计算公式、步骤和相关参数取值规定来进行大体积混凝土施工建模和计算,从理论上对大体积混凝土施工的可行性进行验证以及确定混凝土施工后养护方案;大体积混凝土施工准备及应急措施篇主要从科学合理的施工准备及突发情况下应急措施两个方面对对大体积施工的筏基大体积混凝土施工进行总结;力求使核建大体积混凝土施工技术通过不断总结并分析原因后形成整套固化的施工方法;大体积混凝土施工质量保证篇对大体积混凝土浇筑前准备阶段、浇筑阶段、养护阶段三个阶段的质量保证措施进行了详细的规定,涵盖人、机、料、法、环各方面,确保施工质量满足要求;大体积混凝土裂缝处理篇以1号核岛反应堆厂房B层筏基裂缝和1号筒体G层裂缝为分析对象,从裂缝产生原因、有害裂缝判定标准、裂缝处理等方面进行了总结,为后续大体积混凝土施工提供借鉴作用,避免同类问题的重复出现;附录篇主要是选取的一些比较有代表性的大体积混凝土施工方案,为后续大体积混凝土施工提供参考。
第二章大体积混凝土温控计算篇
本温度应力计算书以3号核岛反应堆厂房筏基A、B、C层大体积混凝土为例。
大体积混凝土温控计算以核岛底板(A+B+C)层为验算对象,其厚度为3.8m,一部分直径为39.5m(标高为-10.000m~-7.000m),另一部分直径为38.8m(标高为-7.000m~-6.200m)。
相对其它核岛底板而言具有代表性。
混凝土强度等级为PS40(配合比编号为FQHD0007),水泥采P.O42.5核电专用水泥,水泥用量Mc=390kg/m3,混凝土比热C=0.97KJ/kgk,混凝土容重为ρ=2400kg/m3,混凝土浇筑入模温度小于等于30℃,且计算时按最不利取值。
取TO=30℃。
核岛底板(A+B+C)层施工计算按平均气温大约为28℃进行计算。
1.计算混凝土的绝热温升值
1.1水泥的水化热
1.2胶凝材料水化热总量
式中Q—胶凝材料水化热总量(kJ/kg);
K—不同掺量掺合料水化热调整系数。
不同掺量掺合料水化热调整系数
掺量
0
10℅
20℅
30℅
40℅
粉煤灰(k1)
1
0.96
0.95
0.93
0.82
矿渣粉(k2)
1
1
0.93
0.92
0.84
1.3混凝土绝热温升计算
式中T(t)—浇筑完一段时间后,混凝土的绝热温升(℃);
mc—混凝土中水泥(包括膨胀剂)用量(kg/m3);
e—为常数,取2.718;
t—混凝土的龄期(d);
K—掺合料折减系数。
粉煤灰取0.25~0.30,取0.3;
F—混凝土活性掺合料用量(取F=82kg/m3);
ρ—混凝土密度、取2400~2500(kg/m3);
c—混凝土比热、取0.92~1.0[kJ/(kg·℃)];
m—与水泥品种、浇筑温度等有关的系数,可取(0.3~0.5)d-1;
以上参数取自GB50496-2009
=59.8×0.704=42.1℃
T6=59.8×0.913=54.6℃
T9=59.8×0.974=58.2℃
T12=59.8×0.992=59.3℃
T15=59.8×0.998=59.7℃
T18=59.8×0.999=59.8℃
T21=59.8×0.999=59.8℃
T24=59.8×0.999=59.8℃
T27=59.8×0.999=59.8℃
2.计算各龄期混凝土的内部温度
T1(t)=To+Tmax·ξ(t)
式中T1(t)—t龄期混凝土中心最高温度(℃);
To—混凝土浇筑的入模温度(℃);
Tmax—最大绝热温升;
ξ(t)——t龄期温降系数,ξ(3)=0.74,ξ(6)=0.73,ξ(9)=0.72,ξ(12)=0.65,ξ(15)=0.55,ξ(18)=0.46,ξ(21)=0.37,ξ(24)=0.30,ξ(27)=0.25;
以上参数取自《建筑施工手册(第四版)》
T1(3)=To+T(t)·ξ(t)=30+59.8×0.74=74.3℃
T1(6)=73.4℃
T1(9)=73.1℃
T1(12)=68.9℃
T1(15)=62.9℃
T1(18)=57.5℃
T1(21)=52.1℃
T1(24)=47.9℃
T1(27)=45.0℃
3.计算各龄期混凝土的表层温度
混凝土表面铺两层湿麻袋片,厚12mm,再加盖二层塑料薄膜,厚4mm,然后在其上在铺八层干麻袋片,厚40mm(每层厚5mm),考虑浇水养护,水层厚2mm。
3.1混凝土表面保温层的传热系数
式中
β——混凝土表面模板及保温层等的传热系数[W/(m2·K)];
δi——各保温材料厚度(m);
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)]。
β=1/[Σδi/λi+1/βq]=1/(0.004/0.03+0.052/0.14+0.002/0.58+1/23)=1.81W/(m2·K)
3.2混凝土的虚厚度
式中
——混凝土虚厚度(m);
k——折减系数,取2/3;
λ——混凝土导热系数,取2.33W/(m2·K);
β——混凝土表面模板及保温层等的传热系数[W/(m2·K)];
=(2/3)×2.33÷1.81
=0.86m
3.3混凝土的计算厚度
H=h+2
式中
H——混凝土计算厚度(m);
h——混凝土实际厚度(m);
——混凝土虚厚度(m);
H=h+2
=3.8+2×0.86
=5.52m
3.4混凝土的表层温度
式中T2(t)—混凝土表面温度(℃);
Ta—施工期大气平均温度(℃);
—混凝土虚厚度(m);
H—混凝土计算厚度(m);
T1(t)—混凝土中心最高温度(℃)。
=49.5℃
T2(6)=49.1℃
T2(9)=48.9℃
T2(12)=46.7℃
T2(15)=43.5℃
T2(18)=40.7℃
T2(21)=37.8℃
T2(24)=35.6℃
T2(27)=34.1℃
3.5混凝土内平均温度
Tm(t)=(T1(t)+T2(t))×0.5
Tm(3)=(74.3+49.5)×0.5=61.9℃
Tm(6)=(73.4+49.1)×0.5=61.3℃
Tm(9)=(73.1+48.9)×0.5=61.0℃
Tm(12)=(68.9+46.7)×0.5=57.8℃
Tm(15)=(62.9+43.5)×0.5=53.2℃
Tm(18)=(57.5+40.7)×0.5=49.1℃
Tm(21)=(52.1+37.8)×0.5=45.0℃
Tm(24)=(47.9+35.6)×0.5=41.8℃
Tm(27)=(45.0+34.1)×0.5=39.6℃
4.计算各龄期混凝土的内外温差
△Tt=T1(t)-T2(t)
式中△T—混凝土内外温差(℃);
T1(t)—混凝土内部中心最高温度(℃);
T2(t)—混凝土表面温度(℃);
△T3=T1(3)-T2(3)=74.3-49.5=24.8℃
△T6=T1(6)-T2(6)=73.4-49.1=24.3℃
△T9=T1(9)-T2(9)=73.1-48.9=24.2℃
△T12=T1(12)-T2(12)=68.9-46.7=22.2℃
△T15=T1(15)-T2(15)=62.9-43.5=19.4℃
△T18=T1(18)-T2(18)=57.5-40.7=16.8℃
△T21=T1(21)-T2(21)=52.1-37.8=14.3℃
△T24=T1(24)-T2(24)=47.9-35.6=12.3℃
△T24=T1(27)-T2(27)=45.0-34.1=10.9℃
5.计算各龄期混凝土的弹性模量
E(t)=βE0(1-e-0.09t)
式中E(t)—混凝土龄期为t时弹性模量(N/mm2);
E0——28d混凝土弹性模量(N/mm2),取3.45×104N/mm2
参数E0取自《建筑施工手册》(第四版)
E
(1)=βE0(1-e-0.09)=0.993×3.45×104×(1-2.718-0.09)=0.295×104N/mm2
E(3)=0.812×104N/mm2
E(6)=1.429×104N/mm2
E(9)=1.901×104N/mm2
E(12)=2.261×104N/mm2
E(15)=2.539×104N/mm2
E(18)=2.748×104N/mm2
E(21)=2.909×104N/mm2
E(24)=3.032×104N/mm2
E(27)=3.124×104N/mm2
6.计算混凝土的温度收缩应力
6.1地基约束系数
β(t)=(Cx/h·E(t))0.5
式中:
Cx地基阻力系数,取0.06N/mm3(考虑防水卷材层、油毡隔离层具有可滑动因素)。
β
(1)=0.0000731mm
β(3)=0.0000440mm
β(6)=0.0000332mm
β(9)=0.0000288mm
β(12)=0.0000264mm
β(15)=0.0000249mm
β(18)=0.0000239mm
β(21)=0.0000233mm
β(24)=0.0000228mm
β(27)=0.0000225mm
6.2计算各龄期混凝土的收缩变形值
Ey(t)=ε0y(1-e-bt)M1·M2·M3···M11
式中Ey(t)—龄期为t时,混凝土收缩引起的相对变形值;
ε0y—在标准试验状态下混凝土最终收缩的相对变形值,取4.0×10-4;
b—经验系数,取0.01;
M1·M2…M11——各修正系数查下表:
修正系数M1-M11
水泥品种
M1
水泥细度(m2/kg)
M2
水胶比
M3
胶浆量(%)
M4
养护时间(d)
普通水泥
1.00
300
1.00
0.3
0.85
20
1.00
1
矿渣水泥
1.25
400
1.13
0.4
1.00
25
1.20
2
快硬水泥
1.12
500
1.35
0.5
1.21
30
1.45
3
低热水泥
1.10
600
1.68
0.6
1.42
35
1.75
4
石灰矿渣水泥
1.00
700
2.05
-
-
40
2.10
5
火山灰水泥
1.00
800
2.42
-
-
45
2.55
7
抗硫酸盐水泥
0.78
-
-
-
-
50
3.03
10
矾土水泥
0.52
-
-
-
-
-
-
14~180
环境相对湿度(%)
M6
L/F
M7
EsFs/EcFc
M8
减水剂
M9
粉煤灰掺量(%)
M10
矿渣粉掺量(%)
M11
25
1.25
0
0.54
0.00
1.00
无
1.00
0
1.00
0
1.00
30
1.18
0.1
0.76
0.05
0.85
有
1.30
20
0.86
20
1.01
40
1.10
0.2
1.00
0.10
0.76
-
-
30
0.89
30
1.02
50
1.00
0.3
1.03
0.15
0.68
-
-
40
0.90
40
1.05
60
0.88
0.4
1.20
0.20
0.61
-
-
-
-
-
-
70
0.77
0.5
1.31
0.25
0.55
-
-
-
-
-
-
80
0.70
0.6
1.40
-
-
-
-
-
-
-
-
90
0.54
0.7
1.43
-
-
-
-
-
-
-
-
注:
L—构件截面周长;F—截面积;
Es、Fs——钢筋的弹性模量、截面积;Ec、Fc——混凝土弹性模量、截面积。
M1=1.00、M2=1.00、M3=0.955、M4=1.00、M5=0.93、M6=1.18、M7=0.77、M8=0.76、M9=1.00、M10=0.91。
以上参数取自GB50496-2009
Ey
(1)=ε0y(l-e-bt)M1·M2·M3···M11=0.0223×10-4
Ey(3)=0.0660×10-4
Ey(6)=0.1299×10-4
Ey(9)=0.1922×10-4
Ey(12)=0.2525×10-4
Ey(15)=0.3110×10-4
Ey(18)=0.3677×10-4
Ey(21)=0.4228×10-4
Ey(24)=0.4762×10-4
Ey(27)=0.5282×10-4
6.3计算混凝土的收缩当量温差
Ty(t)=Ey(t)/α
式中Ty(t)—t龄期混凝土收缩当量温差(℃);
α—混凝土线膨胀系数,1×10-5(1/℃)。
Ty
(1)=0.2℃
TY(3)=0.7℃
TY(6)=1.3℃
TY(9)=1.9℃
TY(12)=2.5℃
TY(15)=3.1℃
TY(18)=3.7℃
TY(21)=4.2℃
TY(24)=4.8℃
TY(27)=5.3℃
6.4结构计算温差
ΔTi=Tm(i)―Tm(i+3)+TY(i+3)―TY(i)
式中ΔTi—i区段结构计算温差(℃);
Tm(i)—i区段平均温度起始值(℃);
Tm(i+3)—i区段平均温度终止值(℃);
TY(i+3)—i区段收缩当量温差终止值(℃);
TY(t)—i区段收缩当量温差始始值(℃)。
ΔT3=1.2(℃)
ΔT6=0.9(℃)
ΔT9=3.8(℃)
ΔT12=5.2(℃)
ΔT15=4.7(℃)
ΔT18=4.6(℃)
ΔT21=3.8(℃)
ΔT24=2.7(℃)
ΔT27=1.8(℃)
6.5各区段拉应力
式中:
σi——i区段混凝土内拉应力(N/mm2);
——i区段平均弹性模量(N/mm2);
——i区段平均应力松弛系数,查表;
松弛系数S(t)
龄期t(d)
3
6
9
12
15
18
21
24
27
30
S(t)
0.57
0.52
0.48
0.44
0.41
0.386
0.368
0.352
0.339
0.327
——i区段平均地基约束系数;
L——混凝土最大尺寸取39.5m;
ch——双曲余弦函数。
σ3=0.02N/mm2
σ6=0.02N/mm2
σ9=0.08N/mm2
σ12=0.12N/mm2
σ15=0.06N/mm2
σ18=0.05N/mm2
σ21=0.04N/mm2
σ24=0.03N/mm2
σ27=0.02N/mm2
6.6各龄期混凝土温度拉应力
式中
σmax——到指定期混凝土内最大应力(N/mm2);
ν——泊桑比,取0.15。
σt3=0.03N/mm2
σt6=0.05N/mm2
σt9=0.14N/mm2
σt12=0.28N/mm2
σt15=0.35N/mm2
σt18=0.41N/mm2
σt21=0.46N/mm2
σt24=0.50N/mm2
σt27=0.52N/mm2
6.7不同龄期抗拉强度
ft(3)=0.8×2×
㏒3=0.5MPa
ft(6)=0.8×2×
㏒6=0.8MPa
ft(9)=0.8×2×
㏒9=1.0MPa
ft(12)=0.8×2×
㏒12=1.2MPa
ft(15)=0.8×2×
㏒15=1.3MPa
ft(18)=0.8×2×
㏒18=1.3MPa
ft(21)=0.8×2×
㏒21=1.4MPa
ft(24)=0.8×2×
㏒24=1.5MPa
ft(27)=0.8×2×
㏒27=1.6MPa
6.8安全系数
方法一:
K=ft/σmax
式中:
K——大体积混凝土抗裂安全系数,应≥1.15;
ft——到指定期混凝土抗拉强度设计值(N/mm2),取2.0;
抗裂缝安全度:
K=ft/σmax=2.0/0.52=3.846≥1.15。
方法二:
Kt=ft(t)/σt≥1.15
K3=0.5/0.03=16.7
K6=0.8/0.05=16.0
K9=1.0/0.14=7.1
K12=1.2/0.28=4.3
K15=1.3/0.35=3.7
K18=1.3/0.41=3.2
K21=1.4/0.46=3.1
K24=1.5/0.50=3.0
K27=1.5/0.52=2.9
综上所述,根据以上两种判断方法判定3号核岛反应堆厂房筏基(A+B+C)层大体积混凝土浇筑是安全可行的。
第三章大体积混凝土施工准备及应急措施篇
第一节大体积混凝土施工准备
M310型核电工程筏基底板面积大,钢筋数量多且布置密集,混凝土浇筑量大,施工质量要求高,所以必须采取各种有效的技术措施,确切的从“人、机、料法、环”几方面做好施工准备工作,有明确的施工总体思路及施工部署,确保科学合理的组织施工。
结合福清核电项目部筏基大体积混凝土施工的实际情况,主要从组织机构设置、技术准备、人员配备以及机械配备几个方面对M310型核电大体积混凝土施工准备工作情况进行总结。
1.组织机构
筏基大体积混凝土施工前设立以项目总经理为总指挥,项目副总经理为副总指挥,下辖工程运营部、技术管理部理、质量管理部、安全环境部各部门经理的值班领导小组。
细化各部门值班人员的工作范围和职责,对大体积施工过程进行统一指挥,对影响施工质量的一切问题进行全面统筹控制,确保大体积混凝土施工质量。
组织机构图
2.技术准备
2.1专题培训:
为了明确各工种职责,明确混凝土浇筑过程中每道工序的技术要求及其注意事项,让工人确切的了解混凝土浇筑过程中的安全隐患,加强各工种的安全意识;混凝土施工前应组织工人进行学习、培训。
2.2技术交底:
大体积混凝土施工前,针对混凝土布料、振捣、抹压、冲毛等施工技术组织对不同工种的工人进行技术交底,确保工人按照规范的施工技术进行施工,从而确保混凝土施工质量。
3.人员配备
3.1关键工种工人:
混凝土浇筑、振捣、二次抹压、混凝土冲毛等关键工种必须配备技术熟练、责任心强的技能工人;分区域、分时间段有序的组织工人进行有组织的施工,确切将责任落实到人。
其它特殊工种均要持证上岗。
3.2机械设备维修人员:
安排技术成熟的机械设备维修人员值班,并要求值班人员24小时处于值班状态,确保机械设备发生故障时及时、有效抢修。
3.3混凝土养护人员:
成立温度及应变监测控制小组,确保测温数据反馈的及时性和准确性。
测温人员与技术员及操作人员建立快速联系渠道,保证混凝土温度出现异常能够迅速处理。
4.机械设备配备
大体积混凝土施工前,即将投入使用的布料机、汽车吊、备用发电机、搅拌机、制冰机等机械、设备均处于良好工作状态;
由于大体积混凝土浇筑方量大,持续工作时间长,为了确保混凝土浇筑顺利进行,混凝土泵管应设置双管布线;
结合福清核电工程1、2、3号机组大体积混凝土施工过程中,机械设备的实际投入情况,一般情况下大体积混凝土施工投入的主要机械设备如下表。
主要机械设备配备表
序号
设备名称
规格型号/技术能力
单位
数量
备注
一、混凝土施工机械设备
1
搅拌机组
60m3/h
台
2
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
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