Ansys核岛反应堆厂房筏基ABC砼整体浇筑控制难点浅析

2016-08-04 by:CAE仿真在线来源:网络

在国内第一次成功实行了CPR1000堆型的筏基ABC层砼整体浇筑。需要按照大体砼的施工要求编制施工方案、进行砼的浇筑和养护工作。我们需要对RX筏基ABC层整体浇筑进行必要的可行性分析。

关键词:筏基ABC层,整体浇筑,配合比设计,入模温度,养护

【引言】目前国家正在积极发展核电,如何在保证施工质量的基础上合理缩短建设工期成为核电项目需要认真研究的问题之一。红沿河核电对处于关键路径上的反应堆厂房筏基砼施工进行了优化,在国内第一次成功实行了CPR1000堆型的筏基ABC层砼整体浇筑。

【正文】

1、工程简介

核反应堆厂房(以下简称RX厂房)筏基ABC层呈圆形,直径39.5m、厚3.8m、砼体积为4440m³。根据技术规格书的要求,RX筏基砼标号为PS40,其主要性能指标为:42.5级水泥用量≥350㎏/m³、σ’28≥40Mpa、σ28≥3Mpa。

根据GB50496-2009《大体积混凝土施工规范》的规定,砼结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量砼,或预计会因砼中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的砼均称为大体积砼。因此RX筏基ABC层砼属于大体积砼,需要按照大体砼的施工要求编制施工方案、进行砼的浇筑和养护工作。

2、整体浇筑控制难点

2.1、可行性分析

考虑到RX筏基对核电厂安全的重要性和大体积砼对内外温差、应力控制的严格性,我们需要对RX筏基ABC层整体浇筑进行必要的可行性分析。RX筏基的各项要求均严于其他工程的大体积砼,控制RX筏基ABC层砼的内外温差和表面裂缝显得尤为重要。硕士论文,养护。

为研究筏基ABC层整体浇筑的可行性,我们利用ANSYS有限元分析软件对砼的温度应力进行了计算。计算时按照顺序偶合方式对砼温度应力进行计算,先算出砼温度场,再把温度场作为为输入荷载计算出砼的温度应力。通过ANAYS软件计算,各时段内砼的拉应力须均小于砼抗拉强度,因此,从理论上讲可以进行RX筏基ABC层砼整体浇筑。

在利用ANSYS软件计算时,建立完善的结构模型是保证结果正确的关键,而合理确定各项输入是整个分析过程的难点,这就需要前期施工中注意对砼性能、保温材料传热系数、气温等参数的收集。硕士论文,养护。

2.2、配合比设计

RX筏基砼配合比设计除应符合规定的强度等级、耐久性、抗渗性、体积稳定性等要求外,还应尽量减少水泥用量、降低砼绝热温升。另外,RX筏基配筋密集,砼还必须要有良好的和易性和泵送性。针对以上要求,RX筏基ABC层砼需采取以下措施:

尽量降低水泥用量;

对砼塌落度进行适当调整,使之具有良好的和易性;

对砼进行实地泵送模拟试验,以验证砼具有良好的泵送性;

严格控制砂石、水泥、水等原材料温度,以保证砼出机温度在合理范围内(冬期时可对砂石、水进行加热,保证砼出机温度应在10~15℃;夏季可对砂石进行覆盖降温、加冰降低水温,保证出机温度在25℃以内,但任何情况下都应保证水和水泥的入机温度≤60 ℃,以免水泥发生假凝)。

2.3、砼浇筑和养护

2.3.1、砼浇筑方式

浇筑大体积砼首先需要确定大体积砼的浇筑方式。RX筏基ABC层厚度3.8m、浇筑面积1224㎡,具有厚而大的特点。硕士论文,养护。综合其浇筑能力和实体特点,宜采用整体分层连续浇筑的施工方式,但考虑到全面分层时存在因意外事件导致某层浇筑时间过长而使砼初凝的风险,可以在整体分层连续浇筑的基础上补充意外事件下局部推移浇筑的施工方案。

2.3.2、入模温度

对涉及核安全的RX筏基砼来说控制砼入模温度非常重要,砼入模温度过高将直接抬高砼最高温度,从而延长砼养护时间并增加产生裂缝的可能性。经实践,降低其入模温度可以采取如下措施:

降低砼出机温度;

对罐车表面采取洒水降温措施,降低砼运输时的温升;

在筏基上表面提前覆盖遮阳布并在筏基内吊放冰袋;

在泵送管周围覆盖冰袋。

2.3.3、砼养护

在砼升温阶段,以保湿为主、保温为辅,但要控制砼表面与环境温差不大于20℃。在砼降温阶段要保温、保湿兼顾,按照降温速率不大于1.4℃/d、内外温差不大于25℃、表面与环境温差不大于20℃、应变值不大于150 uε的指标调整砼养护措施。

为防止大风、雨雪天气对砼养护的影响,便于控制砼降温速率和避免表面水分散失,在砼冲毛完成后要立即进行保温棚的搭设工作。升温阶段养护措施:上表面覆盖2层湿麻袋片+2层薄膜,侧面2层岩棉,防风棚;降温温阶段养护措施:上表面覆盖2层湿麻袋片+2层薄膜+2层麻袋片+1层岩棉,侧面2层岩棉,防风棚,分区养护,浇热水保湿。

3、温差、应变监测

大体积砼养护需在温差、应变等实时数据指导下及时调整技术措施。硕士论文,养护。RX筏基ABC层砼整体浇筑布置了完整的温差、应变监测系统,可以根据收集的数据合理调整养护措施,这也是RX筏基ABC层砼整体浇筑的成功因素之一。硕士论文,养护。

RX筏基ABC层温差、应变监测系统可按下列原则布置:

监测点应在实体内按平面分层布置;

在测试区内,监测点的位置与数量可根据浇筑体内温度场分布情况及温控的要求确定;

在每条测试轴线上,监测点位宜不少于4处,应根据结构的几何尺寸布置;

沿实体厚度方向,须布置顶面、底面和中间监测点,其余点宜按测点间距不大于900mm布置;

砼的外表温度,宜为砼外表以内50mm处的温度。硕士论文,养护。

【结束语】

筏基ABC层砼整体浇筑与原来的分层分段浇筑方式相比,工期可缩短20天,取得了良好的工期效益,对缓解后续紧张的工期压力创造了良好条件。同时,也表明CPR1000压水堆RX厂房采用筏基ABC层整体浇筑是可行的,在后续项目中具有良好的推广价值,

【参考文献】

GB/T50496-2009,大体积混凝土施工规范