大型矸石热电厂汽发机基础冬季施工.ppt

大型矸石热电厂汽发机基础冬季施工裂缝控制技术研究与应用
肥城矿业集团鲁泰工程公司
二00六一月
第一章汽轮发电机混凝土设备基础内部应力的形成机理
第二章汽轮发电机混凝土设备基础冬季施工应力控制研究
第三章大体积混凝土设备基础裂缝控制方案设计
第四章课题效果验证及评价
第五章课题的经济及社会效益
目录
第一章汽轮发电机混凝土设备基础内部应力的形成机理
引言
曹庄低热值燃料电厂是由2台24MW的发电机组组成的矸石热电厂,它的建成对曹庄煤矿,乃至整个肥城矿业集团公司都将带来巨大的经济效益。该电厂是一项民心工程,工程由主厂房、一个2000m2冷却塔和一个100m高的烟囱等三个主要标志性建筑组成,并全部由山东鲁泰工程公司承建。工程的三个建筑均为混凝土结构,特别是主厂房总揽了框架、排架结构,土建部分总造价1300万元, 大体积混凝土设备基础就有九十多个。
在大体积混凝土结构施工中,混凝土裂缝的控制是一个很重要的课题。由于大体积混凝土结构的截面尺寸较大,由外荷载引起裂缝的可能性很小,但由于水泥在水化反应中释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用,会产生较大的温度应力和收缩应力,并成为大体积混凝土结构出现裂缝的主要因素。尽管我们在施工中采取各种措施,小心谨慎,但裂缝仍然时有出现,特别是在冬季施工中的温度裂缝,更是难以控制,严重影响了设备基础的施工质量,影响了基础结构的整体性和耐久性,并给工程留下了安全隐患。
根据曹庄低热值燃料电厂汽轮发电机混凝土基础出现的裂缝现状,自2003年11月开始,山东鲁泰工程公司组织公司主要技术力量,开展了对汽轮发电机等大型设备混凝土基础冬季施工裂缝控制的研究,探索对裂缝控制新的理论计算和控制方法,以解决大体积混凝土设备基础施工中的裂缝问题。
汽轮发电机大体积混凝土基础裂缝成因及主要机理
大体积混凝土基础大量裂缝的出现,并非与荷载作用有直接关系,通过对已经施工过的杨庄矿纸浆厂漂白车间部分混凝土设备基础调查与实测研究证明这种裂缝是由于变形作用引起的,包括温度变形(水泥的水化热、气温变化、环境生产热),收缩变形(塑性收缩、干燥收缩、碳化收缩)等。由于这些变形受到约束引起的应力超过混凝土的抗拉强度导致裂缝,我们统称“变形作用引起的裂缝”。
汽轮发电机混凝土基础裂缝形成机理分析
汽轮发电机混凝土设备基础结构,浇筑后或混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,由于基础混凝土体积大,聚积在内部的水泥水化热不易散发, 混凝土的内部温度将显著升高。而混凝土表面则散热较快,这样形成较大的内外温差,在冬季施工中更加明显,从而使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力。如果在混凝土表面附近存在较大的温度梯度,就会引起较大的表面拉应力,此时混凝土的龄期很短,抗拉强度很低,如果温差产生的表面拉应力,超过此时的混凝土极限抗拉强度,就会在混凝土表面产生表面裂缝。这种因表面与内部温差引起的裂缝,称内约束裂缝。这种裂缝一般产生很早,多呈不规则状态,深度较浅,属表面性质。表面裂缝易产生应力集中,能促使裂缝进一步开展。
后期在降温过程中,由于受到基础的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿,表面干缩形变受到内部混凝土的约束,也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料,抗拉强度是抗压强度的1/10左右,短期加荷时的极限拉伸变形只有(~)×104, 长期加荷时的极限位伸变形也只有(~)×104。由于原材料不均匀,水灰比不稳定,及运输和浇筑过程中的离析现象,在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的,存在着许多抗拉能力很低,易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中,拉应力主要是由钢筋承担,混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力,则须依靠混凝土自身承担。因此,稍加控制不力,即可在在混凝土内部及表面、边缘部位引起相当大的拉应力,而造成裂缝。
结论
大型设备基础混凝土施工时遇到的普遍问题是温度裂缝。由于混凝土的体积大,聚集的水化热大,在混凝土内外散热不均匀以及受到内外约束的情况时,混凝土内外部会产生较大的温度应力,导致裂缝产生,为结构埋下了严重的质量隐患。因此,大体积混凝土施工中的温度监控是控制裂缝产生的关键。
第二章汽轮发电机混凝土设备基础冬季施工应力控制研究
根据对汽轮发电机混凝土设备基础应力剧变的机理及原因分析可以看出:影响应力剧变的关键因素是温度应力。而在冬季对汽轮发电机混凝土设备基础施工中所出现的温度应力表现得更为突出,控制的难度更大