浅析变电站GIS基础裂缝原因及防治措施

1、浅析变电站GIS根底裂缝原因及防治措施 浅析变电站GIS根底裂缝原因及防治措施 摘要：按照相关要求，220kV变电站必须到达国家电网公司优质工程标准，变电站施工中GIS根底裂缝成为变电站建设的通病，如何控制裂缝问题成为业主单位、设计单位、监理单位及施工单位共同关注的重点，本文就变电站GIS设备根底施工中混凝土裂缝原因及防治措施进行分析，以期更好的保证GIS根底施工质量。 关键词：GIS根底；裂缝；防治措施 中图分类号： TV543+.6 文献标识码： A 文章编号： 大体积混凝土是指混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有

2、害裂缝产生的混凝土【1】。 大体积混凝土具有尺寸大、施工复杂、水泥水化热不易释放而导致的混凝土内外温差大、整体要求高、不得留置施工缝等特征。 1 背景简介 某220kV变电站新建工程，容量2×180MVA，GIS设备根底为长方体钢筋混凝土结构，长13m，宽9.45m，高1m，分三段施工，总长40m，为大体积混凝土工程。混凝土强度C30，浇筑总方量378m 。 1.1 工程特点： 1.1.1 GIS设备根底用于承受来自设备自身重量带来的压力，而GIS设备价值高，为满足抗压要求，底板钢筋分布密集，给根底施工带来困难。 1.1.2 GIS根底底板混凝土体积大、预埋件数量多、精度要求高，因此

3、对施工工艺要求较高。 2 变电站GIS根底裂缝原因分析 2.1裂缝产生原因 大体积混凝土施工阶段产生的温度裂缝,是其内部矛盾开展的结果,一方面是由于内外温差的作用,使混凝土产生拉应力和拉应变；另一方面是由于结构受到外约束(根底)或内约束(混凝土内部各质点的相互约束)将阻止这种拉应力和拉应变,一旦温度应力产生的拉应力超过混凝土的极限抗拉强度就会使混凝土产生不同程度的裂缝，大体积混凝土产生的裂缝主要原因如下： 2.1.1温度应力原因 GIS设备根底，设计要求混凝土一次浇筑完成，不允许留设垂直施工缝，且不经设计允许，也不得留设水平施工缝。水泥水化释放大量热量，热量聚集在混凝土结构内部不易释放，引起内

4、部温度和外表的温度相差大。水化热引起的温度升高，与单位体积混凝土中水泥用量及品种有关，并与混凝土龄期按指数关系正比例增长。混凝土内部温升变化大多发生在浇筑的初期，初期混凝土强度上升较慢，对水化热升温的反响不明显。随着强度的不断提高，对内部收缩变形的约束增大，导致产生较大的温度应力，产生裂缝。 2.1.2内外约束条件的原因 混凝土内部，水化热产生的热量不易散发；而混凝土外表热量散发较快，使得混凝土内部体积膨胀受到外表混凝土约束产生拉应力。 2.1.3环境温度的原因 混凝土内部温度还受到浇筑温度的影响，外部温度高，混凝土内部温度也高，而当外界温度骤降，外层混凝土与内部混凝土的温度梯度较大，易出现裂

5、缝。 2.1.4原材料的原因 原材料、外加剂、掺合料的品种及用量、骨料的级配、混凝土配合比等也会使混凝土产生裂缝。 3 GIS根底裂缝控制 3.1施工工艺预控措施 GIS根底施工应连续浇筑，一次成型；混凝土运输、浇筑过程中，应控制混凝土不离析、不分层，组成成分不发生变化，并应保证施工所必须的稠度，按照要求做塌落度检测并及时送检。本工程混凝土浇筑现场实测塌落度75-90mm左右。 混凝土内部温度取决于浇筑温度、水化热释放热量及浇筑后温度三个因素，采取措施控制骨料温度、混凝土入模温度和浇筑温度，是控制混凝土裂缝的有效措施。 3.1.1骨料降温 采取降低冷却水温度或对骨料进行冷却处理或可到达降温目的

6、。 1kg水温升1时吸收4.18KJ,冷水的吸热效率比冷骨料大约高5倍；水泥与骨料的温度升高0.6，仅吸收0.511KJ/kg【2】。由此可见，冷却水是比拟有效的措施，使用冰屑进行混凝土搅拌，是比拟常用的措施。 水在混凝土中所占热容的较小，单凭冷却水缺乏以满足要求，还需对骨料进行冷却预处理，如拌合前进行喷水处理，增加遮阴网覆盖等措施。预冷效果表见表1。 表1预冷各种原材料冷却效果【3】 水的比热最大，但其占单位体积混凝土的质量最小；石子温度每降低1，其所散失的热量比其余原材料大；砂、石所占比重大，其比热与比重的乘积占混凝土的比重较大，其对混凝土降温影响巨大。 3.1.2控制入模温度 入模温度与

7、运输工具、施工温度等因素有关，应尽量减少转运，并在温度凉爽时进行施工。 3.1.3控制浇筑温度 按ACI 207建议，防止在大体积混凝土中热开裂的最大因素之一为控制浇筑温度【2】，一般情况下，混凝土由塑态变为弹性状态时，浇筑温度低时不宜开裂。 图1 浇筑温度对混凝土结构物温度的影响【4】 水泥300kg/m ，厚度为1.2m 3.2在混凝土中预留孔洞 经过应力计算，在允许的范围内在混凝土浇筑时预留钢管，在初凝后将钢管取出，在混凝土内部预留孔洞以利于内部热量的扩热，以减小温度应力。 3.3做好养护措施，最大限度减小温度应力对裂缝的影响 混凝土浇筑完成后，应进行温控计算确定其保温或降温措施，并设置

8、测温孔测定混凝土内部和外表的温度，使温度控制在设计要求的范围内，设计无要求时，温差不超过25。笔者所在地区变电站GIS根底浇筑一般于7-8月份进行，应采取遮光布覆盖、浇水等措施进行降温处理。 3.4原材料的选择 3.4.1水泥 根据各种类水泥的特点及大体积混凝土的施工需要，应选择水化热低、后期强度高、凝结时间较长、早起放热速度慢、放热量少的粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐及火山灰硅酸盐水泥,但其抗冻性差，不适于抗冻性要求高的工程。本工程采用32.5矿渣硅酸盐水泥。经过实践，水泥用量最好控制在320kg/m3,最大不超过35Okg/m3。 3.4.2骨料 粗骨料应选择极限拉伸强度高,热胀系数小、级配

9、良好的骨料,如石灰岩、玄武岩、辉绿岩、花岗岩等，可减少水泥使用量，降低温升，提高抗裂性能；细骨料一般选用粗砂，且小于0.315mm的颗粒15%,最好20%,砂的颗粒级配还应符合我国标准所规定的细骨料颗粒级配图。本工程粗骨料为5-31.5mm连续粒级卵石，表观密度2620kg/m ，堆积密度1570 kg/m ，空隙率40%，含泥量0.3%，强度压碎指标5.5%；砂为中砂，细度模数2.3，颗粒级配级，表观密度2610 kg/m ，堆积密度14501570 kg/m ，含泥量11%，泥块含量0.5%，空隙率44%，氯离子含量0.001%。 3.4.3外加剂、掺合料 应根据施工需要、混凝土性能等选择外加剂及掺合料，并进行试验、论证和经济技术比拟厚方可确定品种及使用量。本工程采用JZ型混凝土普通减水剂。 大体积混凝土裂缝的防治，预防为主，兼用以上防治措施，并在施工中不断发现并解决问题，进行分析总结，将可以控制大体积混凝土裂缝问题。 参考文献： 【1】?大体积混凝土施工标准?，中华人民共和国国家标准，中国方案出版社，2021.10； 【2】 Colling and Insulating System for