火力发电厂空冷柱清水砼模板施工技术研究

火力发电厂空冷柱清水砼模板施工技术研究

潘清波

山东电力工程咨询院有限公司  山东省济南市 250013

摘要：随着电力工业的不断发展, 高参数、大容量的机组逐渐取代了中小型机组, 同时由于水资源的紧缺，电厂中的空冷岛取代了传统意义上的双曲线冷却塔。空冷柱为上下环形空心柱, 柱直径相对较小。柱混凝土要求外光内实,上下圆同径, 表面弧度光滑，是电厂的亮点工程。本文针对电厂空冷柱清水混凝土施工技术方案提出了改进措施，特别是以模板研究分析为突破口，对比各种样式模板的优劣，创新思维，对定型钢模板进行了设计创新，克服了在以往施工中漏浆、施工缝难处理等质量通病，大幅提高了清水砼的施工质量，呈现了清水混凝土良好的视觉效果，取得了很好的实际效果，得到各相关方的一直好评。

关键词：空冷柱；清水混凝土；定型钢模板

1. 空冷柱常用模板现状调查研究

1.1．清水混凝土空冷柱常用模板

空冷柱传统施工方法采用的外模板有很多形式，常见的有木模板、普通传统定型小模板、组合钢模板，以下介绍以上三种常用模板在施工中容易存在的问题。

1.1.1木模板

木模板缺点是刚度不够，使用中容易跑模、漏浆、变形，拆卸和安装循环使用中容易损坏，周转次数少，不利于空冷柱的质量控制，因为对于一台300MW电厂的空冷柱，每根空冷柱模板一般周转使用10次才能施工到顶。

1.1.2普通传统定型小模板

普通传统定型小模板同烟囱施工一样，使用宽度为300-600mm,长度为1500mm的钢模板，组合安装速度慢，其板面面积较小，圆形不易控制，每节模板与模板之间，相邻节与节之间容易出现错台，施工缝太多，且上下不易控制成直线，容易漏浆，美观度差，影响了外观工艺质量。

1.1.3组合钢模板

现在一般常采用的为定型钢模板，每组由4块定型钢模板拼装而成，模板内表面为钢板，外围为檩条加固。定型钢模板刚度较大，不容易跑模，施工竖缝只有四条，解决了木模板和组合钢模板存在的主要问题，但存在施工完后节与节之间的施工缝交圈不在一水平面、易漏浆等质量通病。

1.2．空冷柱组合钢模板施工现状调查

根据以上各种模板存在的问题，为保证刚度和美观，决定使用定型组合钢模板。

1.2.1郭家湾电厂空冷柱施工

郭家湾电厂2X300MW空冷平台柱为环形空心柱，柱外侧半径为1500mm，柱内侧半径为1100mm。

空冷环壁柱外模采用定型钢模板，定型钢模板全部由厂家定型加工成标准件，现场组合安装。模板总高3000㎜，半径1500㎜，每组由4块定型模板拼装，模板板厚6㎜，竖向为11根［8加固龙骨，横向为3根［8加固龙骨，纵向龙骨和δ=6㎜钢板可靠焊接，焊缝纵向间距为450㎜，焊缝长度为50㎜，纵横向［8加固龙骨接触面全部满焊，焊接过程必须保证模板的圆周率准确，竖向龙骨与板面焊接过程中不得造成板面焊接变形；模板上下加δ=14㎜钢板法兰盘，法兰盘高150㎜；模板拼装两端各打13个φ18圆端连接形孔，形孔必须几何尺寸准确，中心线准确。定型钢模板如图1.1所示。

图1.1郭家湾电厂定型钢模板                  图1.2 定型钢模板底部分隔条

根据郭家湾电厂施工进度要求，#1机组9根独立立柱同时施工，外模板结合顶丝直接加固在外排架上连接为一个整体。内模板采用6块木模板组合拼装成，并用Ф25钢筋制作的弧形支撑加固。每个立柱浇筑完成一节后，再拆除本节模板翻至上一节循环施工直至立柱顶端；混凝土浇筑采用38m泵车布料；混凝土养护采用外包塑料薄膜和再生毛毯的方法，筒壁内侧刷养护液进行养护。

施工后的整体效果不错，但是节与节之间的模板接缝处存在漏浆现象，也存在接缝处交圈不平等问题，影响外观质量。

1.2.2昌吉电厂空冷柱施工

昌吉电厂空冷柱外径为3200mm，内径为2400mm，高度为32米。外模使用定型钢模板，外委加工制作，高度为3米，一套外模板由四块组成，钢板厚度为4mm，分隔条位于模板底部上20mm处，采用切割后一半直径的25圆钢焊接而成。内模板采用3厚钢板，一套外模板由2块组成。空冷柱每三米加一分隔缝，分隔缝宽为25mm，深为12.5mm。

昌吉热电空冷柱外模使用定型钢模板，外委加工制作，由于加工工期紧张影响，模板加工较为粗糙，特别是1.5米处钢板结合处采用点焊连接，拆模后每节中间都有一条分隔缝，影响美观。

昌吉热电空冷分隔条位于模板底部上20mm处，采用切割后一半直径的25mm圆钢焊接而成的形式，这种形式比郭家湾的形式有较大改进，节与节之间出现了凹槽，避免了模板接缝处不平等问题，但由于为圆弧分隔条，上翻时与下一节接触不是很紧密，存在漏浆现象。同时由于钢板厚度为4mm，厚度较薄，砼表面存在不平整现象，且分隔缝深度和宽度稍大，美观度较差。

带底部分隔条的定型钢模板如图2.1所示。

1.2.3调查结论

对郭家湾电厂和昌吉电厂空冷柱组合钢模板施工现状调查得到以下结论:

郭家湾电厂空冷柱定型钢模板内侧光滑，没有设置分隔条，定型钢模板施工漏浆明显；昌吉电厂空冷柱定型钢模板带半圆钢分隔条的定型钢模板施工漏浆现象有所减轻，这说明在定型钢模板上设置分隔条减小漏浆效果明显，而设置半圆钢作为分隔条起不到完全封浆的效果。昌吉电厂的定型钢模板板厚4mm，浇筑混凝土模板稍有变形，影响外观效果。

2.空冷柱定型钢模板设计与应用

和丰电厂2X300MW空冷柱为环形空心柱，柱外侧半径为1600mm，柱内侧半径为1200mm。

2.1 新型定型钢模板的设计

空冷柱外模采用定型钢模板，定型钢模板全部由厂家定型加工成标准件，现场组合安装。模板总高3200㎜，半径1600㎜，每组由4块定型模板拼装，模板板厚6㎜，竖向共为24根［8加固龙骨，横向为4根#8槽钢龙骨加固，中间加一根14厚加劲肋，纵横向加固龙骨接触面全部满焊，焊接过程必须保证模板的圆周率准确，竖向龙骨与板面焊接过程中不得造成板面焊接变形；模板上下加δ=12㎜钢板法兰盘，法兰盘高150㎜；模板拼装两端各打13个φ18圆端连接形孔，形孔必须几何尺寸准确，中心线准确。竖向模板连接法兰采用10厚角钢，并每隔300MM打φ18圆端连接形孔。

其中最重要的是经过创新思考，提出采用子母插口式接口作为分隔条设计新型的定型钢模板，插口的设计深度为8mm，高度为16mm，定型钢模板的高度3000mm，将模板板厚增加至6mm，一块外模板由四块定型钢模板组成，保证空冷柱外观平整。根据以上条件设计新型的定型钢模板如图2.1所示。

2.2 新型定型模板的加工

根据图2.1加工定型钢模板，应注意钢板连接均为满焊，并打磨平整；为了使浇注成型的混凝土施工缝处获得光滑、平整的外观，模板内壁上顶和下底焊接定型钢板条也应注意打磨平整，加工成型后的定型钢模板上顶和下底如图2.2、图2.3所示。

图2.2 模板上口凸槽实物图                    图2.3 模板下口凸槽实物图

2.3 新型定型模板的使用及施工注意事项

2.3.1新型定型模板的使用 

2.3.1.1模板内壁上顶和下底焊接定型钢板条，形成凸槽，这样在最后完成的混凝土圆柱子上会形成凹槽，浇筑出来空冷柱施工缝截面如图2.4所示。

图2.4 混凝土柱上凹槽                       图2.5 混凝土柱上凹槽

施工上一节时，模板底的三角形分割条插入上图的凹槽中，分隔条设计角度相同，均为45°，这样三角形凸槽就紧密贴住上图斜面，有效防止了漏浆；底部分割条厚度小于顶部分割条厚度，模板有自由调整空间，同时将节与节之间的施工缝也留在了三角形形成了凹槽处。如图2.5所示。

2.3.1.2为了能保证混凝土立面有较好的视觉效果，应对每一套和每一块模板进行编号，一根柱使用同一套模板，不得混用；并且每根柱上下节之间使用的每一块模板上下相对应，确保竖缝始终在是同一直线。

2.3.1.3为解决拆模时钢模板不易脱模易损坏砼表面的质量通病，用食用色拉油涂刷钢模板内表面，并且用纱布将油擦拭干净。

2.3.2新型定型模板施工其它注意事项

2.3.2.1空冷柱上的预埋件在施工过程中也是常出现问题，和丰项目也采取了相应的解决措施。预埋件在下料前采用卷板机和半自动切割机卷成与柱半径相同的弧度；然后在钢板模具上焊接锚筋，避免钢板焊接变形。安装时预埋件四周粘贴双面胶带密封条，埋件与外模板面顶死，并将埋件锚筋焊接在柱环筋上固定。拆模后，将埋件表面清理干净，四周贴上透明胶带后刷漆，以免污染砼柱，然后撕掉胶带，工程施工效果如图2.6所示。

图2.6 拆模后预埋件效果                             图2.7 柱整体效果

2.3.2.2 在施工期间对原材料砂、石子要进行颗粒级配和含泥量检验，合格后方可使用。为使混凝土颜色一致，水泥、外加剂必须采用同厂家、同种规格，并且要有出厂合格证、复检报告方可使用，混凝土浇筑前应经试验室对配合比认真设计和试配，必须符合设计强度和性能要求，混凝土拌剂应根据砂、石实际含水量情况调整加水量，使水灰比和坍落度符合要求。

2.3.2.3混凝土振捣采用插入式振捣棒, 振捣方法有两种：一种垂直振捣，即振捣棒与混凝土表面垂直；一种是斜向振捣，即振动棒与混凝土表面成40°～ 45°。振捣时要做到快插慢拔, 振捣时要掌握好振捣时间,不过振也不漏振，一般每点振捣时间为20～ 30 秒，应视混凝土表面呈水平不再显著下沉，不再出现气泡，表面泛出灰浆为准。振捣棒的插点间距400mm。振捣上层混凝土时，应插入下层混凝土中50mm 左右，以消除两层之间的接缝，每块模板拼接缝之间及钢模板下口与混凝土外壁之间用海绵条粘贴，可以更加有效的防止漏浆。

2.3.2.4拆模后包裹塑料薄膜进行养护，保证混凝土内有足够的水分，同时可以避免混凝土表面污染，必要时需要浇水（夏季）养护，28天以后方可取下。

通过上述改进措施和对策，使用设计的新型定型钢模板，和丰发电厂工程空冷柱施工完成拆模后，拼缝严密，无漏浆现象，无施工缝外露，表面平整光滑，线条规则分明，外观色泽一致，美观整洁，完全表达了清水混凝土应有的效果，并将原先单调的空冷柱外观分成明显的一节一节的，在视觉上非常类似中国传统的吉祥物竹子，具有很好的视觉效果，十分美观，效果如图2.7所示。

3.结语

清水混凝土是直接利用混凝土成型后的自然质感作为饰面效果的混凝土 [2]，当它与电厂的空冷柱完美结合后，便使得单调乏味电厂建筑也具有了很强的艺术效果。本文针对火电厂空冷柱的施工做出了针对性的研究并对定型组合钢模板进行了创新设计，改进组合钢模板的施工工艺，取得了很好的效果，使得空冷柱清水混凝土的施工质量大幅提高，并呈现了清水混凝土天然质朴与厚实的视觉效果，赢得了业主和监理单位的一致好评，为其它项目空冷柱清水砼施工和类似筒状构筑物清水砼施工提供较好的施工经验和参考价值。特别是对定型组合钢模板的设计进行了改进创新，建议类似的工程中进行推广，并使之成为空冷柱模板设计和加工的标准。

参考文献

[1] Q/ZXJZ.J242-2006中国清水混凝土施工工艺标准[S]. 中国建筑工业出版社.2005.1

[2] JGJ 169—2009清水混凝土应用技术规程[S]. 中华人民共和国住房和城乡建设部.2009.1

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