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摘要：介紹在高溫環境下，為保證核電站安全殼預應力孔道灌漿施工的質量，所進行的室內漿體配合比試驗、接收試驗和全比例模擬試驗，以及孔道灌漿施工的工藝流程。

關鍵詞：核電站預應力灌漿工藝

恰?，敽穗娬竞朔磻褟S房安全殼采用了法國FREYSSINET公司K系列后張預應力體系。由于地處沙漠邊緣，且預應力施工正值高溫季節，晝夜溫度均在30℃以上，不能執行本工程主要參考標準法國《90萬干瓦壓水堆核電站土建設計和建造規則》(RCC—G)中灌漿時對環境溫度小于30℃的要求。因此必須針對高溫條件進行漿體配合比試驗，并模擬現場條件進行孔道灌漿試驗，選擇滿足技術要求的漿體配合比和相應的灌漿工藝，并在實際施工過程中嚴格控制。

1漿體室內配合比試驗

本工程的預應力施工在綜合了法國RCC—G(80版)、美國《混凝土反應堆容器和安全殼規范》ACI一359(89版)和有關中國標準的基礎上，制定了《PC工程預應力混凝土安全殼施工規定》。預應力孔道灌漿用水泥漿體的試配，主要針對漿體的流動度、泌水率、凝結時間、化學成分及強度等展開。

1．1水泥漿體原材料選擇

水泥選擇核島主體混凝土使用的按英國標準生產的楓葉牌525號硅酸鹽水泥；水是符合飲用水標準的地下水。相應的水泥和水的化學成分分析符合技術條件的要求。

經過對相同配合比、出機溫度、貯存條件的多種不同外加劑的水泥漿體的流動度、泌水率和凝結時間等漿體性能方面的分析比較，最后緩凝漿選用FOSROC公司生產的緩凝型減水劑COMPLAST423，膨脹漿選用CONBEX—100為膨脹劑。

1.2溫度對水泥漿體性能的影響

環境溫度分別為2l℃、36℃時，水泥漿體不同出機溫度對出機流動度和存放6h后的流動度影響的試驗情況顯示，相同環境溫度下，出機溫度不同，對漿體的流動度影響很??；但在貯存6h以后，漿體出機溫度不同，其流動度的變化就很大，出機溫度越高流動度下降越快(秒數增加)，但出機溫度20℃時漿體的流動度損失較小。而漿體的出機溫度可以通過降低水泥溫度，使用冷卻水來解決。

據此，選定漿體出機溫度20℃，將其置于20、35、40、45℃的環境下貯存并觀測其流動度隨時間發展的變化。結果表明，環境溫度在20一40℃時，相同貯存時間的漿體，溫度越高，流動度也高，當溫度為45℃時，流動度有所下降，6h為12．8s，但幅度并不大，仍可使用。即在高溫條件下，只要控制出機溫度在20℃以內，就可以正常進行孔道灌漿施工。

1．3從標準漿和緩凝漿試驗得到的規律

在做了大量的配合比試驗基礎上，我們得到如下規律：①水灰比愈大，流動度愈大，同時泌水率也愈大；②減水劑摻量增加，流動度明顯地增大(秒數減少)，同時泌水率也增大；③只要漿體的出機溫度控制在20℃以下，對使用過程中的環境溫度可以不必控制得太嚴格，施工時的環境溫度可以放寬至40℃；④水泥漿的水灰比與水泥細度有密切關系，為保證一定的流動度，越細的水泥所需的水灰比愈大；⑤在配合比和漿體出機溫度已定的情況下，影響水泥漿泌水率的最主要因素是貯存時間，貯存時間愈長，泌水率愈大，所需的泌水吸干的時間也愈長；⑧各種材料在攪拌時的摻加次序嚴重影響水泥的泌水率。

1．4膨脹漿配合比試驗

為找出影響膨脹漿的流動度、膨脹率和泌水率的因素及其規律，做了大量試驗，簡要摘錄如下：

(1)水灰比直接影響流動度、膨脹率和泌水率，水灰比增加，泌水率和流動度加大，而膨脹率明顯減少。在膨脹劑摻量一定時，水灰比是決定流動度的最重要因素，因此與緩凝漿不同，只要求其流動度在一定范圍內即可。

(2)溫度高的水泥漿由于水泥和膨脹劑的反應速度快，故其膨脹率也最大，正因為初期反應劇烈，在反應后期相對減緩，所以在水泥漿貯存0．5h，再測定其膨脹率時，溫度高的水泥漿膨脹最低。

(3)膨脹率和泌水率隨時間發展的規律為膨脹漿從制備到lh左右，膨脹率增長較快，lh后膨脹率逐漸減慢，至3h已極慢，如果漿體貯存0。5h后再測，其規律也如此，只是膨脹減少，泌水增大。

(4)膨脹漿的流動度隨時間發展的關系為膨脹漿的流動度的下降在初期較快，接近30min時明顯減慢，只要盡量做到在0．5h內將漿體用完，其技術性能完全符合要求。

2漿體的接收性試驗

在完成試驗室各種試驗并得出漿體配合比后，模擬現場施工，驗證生產出的漿體是否具有試驗室相同的特性，并對其配合比進行修正、確認。

2．1緩凝水泥漿

緩凝水泥漿由渦輪式攪拌機生產，該機功率4．5kW，轉速1450r／min，附1個J7型攪拌器(功率1．5kW，轉速1450r／min)。取樣測得出機流動度9．7s，出機溫度18．2℃，3h泌水率為0．6％，并在24h內泌水被吸干。

2．2標準水泥漿

標準水泥漿攪拌設備和制漿工藝同緩凝漿，出機流動度9．2s，出機溫度19．6℃，3h泌水率為0．3％，并在24h內泌水被吸干。

2．3膨脹水泥漿

膨脹水泥漿使用1個J7型攪拌器在直徑600mm、高900mm的罐中生產。試驗過程中發現漿體粘底，拌合不勻，流動度損失較快。為此對配合比進行了調整，增加了緩凝型減水劑COMPlAST423，修改了攪拌程序。經對修改后生產出的漿體性能進行系統測試，結果是滿意的。

2.4接收試驗結論

經現場攪拌的接收試驗檢驗，得到如下3點結論：①確定了標準漿、緩凝漿和膨脹漿3種漿體的配合比，它們的性能良好，滿足要求，且與試驗室的一致；②確認標準漿、緩凝漿的出機流動度可在9一l3s之間，突破RCC—G中l3—19s的限制，膨脹漿突破18—24s的限制；②建議3種漿體的使用范圍為標準漿用于起拱不大于1．2m的水平孔道，緩凝漿用于所有預應力孔道，膨脹漿用于彎頂和起拱大于1.2m需二次灌漿部位。

3全比例模擬孔道灌漿試驗3．1孔道選擇

為能真實地反映出灌漿后孔道內漿體的充實程度和制定出切實可行的灌漿工藝，選擇5根最具代表性且灌漿難度相對較大的孔道作全比例模擬灌漿試驗：①H85號水平孔道，位于設備閘門下方，向下彎曲3．5m，是水平管中向下彎曲最大的一根；②H88號水平孔道，位于設備閘門上方，上供3．5m，是向上拱高最大的水平管，需在拱起處二次灌漿；②DBl8、l9號穹頂孔道，是拱高最大(7．52m)的穹頂孔道；④垂直孔道，因受條件限制，只搭設了12m高的架子，孔道高度為10m。

3．2主要灌漿設備

①法國產灌漿泵PHl25，最大壓力11MPa，泵送量14m3／h，用于泵送緩凝漿；②法國產灌漿泵P200l，最大壓力3MPa，泵送量3m3／h，用于泵送膨脹漿；②空壓機6m3／min，用于密封性試驗及吹風。

3．3孔道密封性檢查

在孔道內穿完鋼絞線，并切割完后(不張拉)，安裝灌漿帽和各灌漿口的球形閥，進行孔道密封性檢查。關閉所有閥門以壓縮空氣對孔道加壓，持壓1min，檢查灌漿帽、閥門等各處是否密封，同時觀察壓力表，如降壓速度小于0．1MPa／min，該孔道的密封性符合要求，可以進行灌漿。

3．4孔道灌漿

(1)H88號水平孔道灌漿采用緩凝水泥漿，灌漿方向從最接近拱起端向另一端進行。灌漿泵出口處漿體流動度達到9—13s時，連接進口端，注意控制灌漿速度，當出口端出現勻質漿體，流動度達到9一l3s時，關閉出口端。升高泵壓，持壓30s，檢查壓力穩定性。待緩凝漿灌入若干小時后，用壓縮空氣對拱起段反復進行吹風，以吹掉該段的全部漿體和水，保持暢通。

在緩凝漿硬化后對拱起段灌注膨脹漿。進漿口處漿體流動度在11—24s時，將漿體灌入孔道，直到出漿口處流出勻質漿體，流動度達到11—24s時關閉出口端，保持壓力數秒，打開出口端，讓孔道內水-漿懸浮液自由地從出口端流出。再次泵漿，直到出口端有勻質漿體流出，此動作可重復1—2次。將兩端的灌漿管延伸高出孔道的最高點，保持兩端出口處于開放狀態，讓漿體能自由膨脹和泌水自由流出。

(2）H85號水平孔道灌漿采用標準水泥漿，灌漿由最低點向兩端分別進行。先由最低點向最接近出口端灌漿，此時關閉另—端，當出口端流出勻質漿體，流動度達到9—13s時，關閉該端，打開另一端，直到該處也流出勻質且流動度9—13s的漿體。為防止在先灌段漿體返流，再次打開先灌段出門閥。泵漿，使該處再次流出勻質漿體。

(3)DB18、19號穹頂孔道灌漿采用緩凝水泥漿，灌漿順序為從一端到另一端。二次灌漿方法同H88號水平孔道。

(4)豎向孔道灌漿采用緩凝水泥漿，自下往上壓力灌漿。當上端流出勾質、流動度9—13s的漿體時繼續泵壓，直到頂部重力罐溢漿口有漿體流出。孔道內的泌水往上排入重力罐中，同時重力罐中的漿體對孔道內進行補充，12h后或重力罐內漿體開始變硬時，取下灌漿罐。

3．5灌漿結果分析

水平和穹頂孔道每5m剖一截面，在二次灌漿區則加密剖面并開設200mm長的觀察窗。垂直孔道在頂部承壓板往下500mm內每100mm開一剖面，再往下每2．5m剖一截面。水平孔道剖33個截面，所有空隙高度均小于5mm，在二次灌漿區的月牙空隙較明顯，但小于5mm，其余部位的空隙小于3mm；穹頂孔道剖22個截面，在拱頂處有2mm左右的空隙；垂直孔道剖7個截面，包括上部端蓋在內均為100％充填。

5根孔道共剖62個截面，其中100％充填42個，占67．7％；A＝3mm以下17個，占27．4％；A＝5mm以下3個，占4．9％。

參照法國電力公司EDF對大亞灣核電站預應力孔道灌漿的技術條件，月牙形空隙不超過5mm即為合格。據此，本次試驗的孔道灌漿充填度為100％，按合格予以驗收。

4預應力孔適灌漿施工

4．1漿體工程量

由于標準水泥漿僅用于水平或微彎的孔道，且與緩凝漿的區別僅在于外加劑摻量的不同，為便于操作，減少施工時出錯，在實際施工過程中，所有孔道(共485束)一次灌漿均使用緩凝漿，二次灌漿為膨脹漿，共灌注孔道長度約3．3萬m、245m3水泥漿。

4．2原材料控制

對漿體原材料進場除進行正常的驗收外，必須進行每種成分的CLˉ和NO3ˉ的分析以確定漿體中的含量，特別注意水泥有無假凝現象及水泥細度的檢查，貯存時間以不超過3個月為宜。

4．3溫度控制

預應力施工經歷了819、lo三個月的高溫季節，其日間最高溫度曾達46℃，因此，這段時間的灌漿施工均安排在夜間氣溫較低時進行。為保險起見，盡量安排灌漿時的環境溫度不超過35℃，并嚴格控制漿體的出機溫度不超過20℃，這是保證灌漿質量的關鍵。為此，專設水泥(袋裝)存放倉庫，并加裝空調以降低水泥溫度；設臨時貯冰庫和貯水罐，使攪拌水溫度不超過4℃。同時盡量縮短漿體的貯存時間，使灌漿時的漿體溫度不超過38℃。

4．4結論

根據全比例模擬試驗的結果，制定了一系列預應力孔道灌漿工作程序。對所有參加灌漿施工的人員進行技術培訓，模擬操作，考核合格后持證上崗。嚴格執行工作程序，加強施工過程的監督控制，特別是漿體出機溫度不超過20℃，灌漿口和出漿口的流動度不超過規定范圍，緩凝漿在制漿完1．5h內、膨脹漿在0．5h內灌注完畢，泵送時的壓力控制和灌漿速度控制等，保證了預應力孔道灌漿的施工質量。

5體會

5．1有關漿體的技術指標

法國RCC—G(80版)、美國ACI一359(89版)對預應力孔道灌漿用漿體的技術要求比較具體、全面，相對而言，我國《混凝土結構工程施工及驗收規范》(GB50204—92)中對此無具體指標要求。比如，除考慮了施工的可操作性、漿體強度、環境條件外，還考慮了漿體中有害成分對鋼絞線的腐蝕問題，但法國RCC—G對此顯得比較籠統，而美國ACI—359(89版)對漿體中有害成分比較明確，特別是針對核電站安全殼預應力孔道灌漿，作為補充的R．G導則1．107“安全殼預應力束水泥漿的質量規定”中更是明確：C1ˉ≦100×l0ˉ6或200×l0ˉ6(如果pH≥12)，NO3ˉ≦l00×l0ˉ6、SO42ˉ≦250×l0ˉ6、S2ˉ≦2×l0ˉ6。

5．2影響漿體性能的因素

為找出影響漿體性能的因素及規律，在試驗室內做了1200多組2000多次試驗，周期很長，由于影響因素多，而且必須考慮其單獨和各種因素疊加后對漿體性能產生的影響，故試驗必須留有充足的時間，并應制訂全面詳細的試驗方案。

5。3漿體接收性試驗

水泥漿體室內配合比確定后，必須在現場環境—廠，按實際生產方式進行接收性試驗。