廣西防城港核電工程技術創(chuàng)新 注入8733立方米高抗?jié)B等級混凝土

  近日，由中建二局核電建設分公司承建的廣西防城港核電站二期4號機組核島筏基成功澆筑第一罐混凝土，歷時63.5小時，共澆筑混凝土8733立方米，標志著中廣核“華龍一號”示范工程進入全面施工階段。今年5月，防城港核電站二期3、4號機組核島項目土建工程開工，建設者應用高性能混凝土，采取有限元建模分析模擬混凝土澆筑、大方量混凝土養(yǎng)護控制等措施，為工程施工“保駕護航”。

  防城港核電二期3、4號機組采用我國自主知識產(chǎn)權的第三代核電技術“華龍一號”，是先進的百萬千瓦級壓水堆核電技術。作為中國核電“走出去”的主打品牌，在設計創(chuàng)新方面，“華龍一號”提出“能動和非能動相結合”的安全設計理念，采用177個燃料組件的反應堆堆芯、單堆布置、雙層安全殼，設置了完善的嚴重事故預防和緩解措施，其安全指標和技術性能達到了國際第三代核電技術的先進水平。先進的核電技術帶來了更高的質(zhì)量要求、更復雜的結構施工等一系列挑戰(zhàn)。如何用自己的智慧和雙手，將“華龍一號”從設計理念轉變?yōu)楣こ虒嶓w，成了擺建設者面前的難題。

  注入8733立方米高抗?jié)B等級混凝土

  核島筏基是核反應堆廠房的基礎部分，中心部位設置了直徑為15米的圓形凸臺，是反應堆廠房“心臟”結構的堅實“底盤”，具有方量體積大、技術復雜、埋件多等特點，澆筑及養(yǎng)護困難。4號核島筏基直徑54米，厚度為3.85米，澆筑方量大、持續(xù)時間長。如何在一次性連續(xù)澆筑中掌握混凝土布料振搗的時間、避免產(chǎn)生有害裂縫、保障筏基混凝土的質(zhì)量及使用功能成為工程難點。

  面對困難，項目部集思廣益，聯(lián)合業(yè)主組建試驗團隊，針對原材料、添加比例經(jīng)過一系列嚴格的配比試驗，歷時3個月進行可行性分析，最終達到了設計要求。項目部與設計院、業(yè)主經(jīng)過多次試驗，決定采用C40P8混凝土，即抗?jié)B等級達到P8級的混凝土。這樣既可滿足基礎工程所規(guī)定的強度、耐久性等要求，也遵循了合理使用材料、減少水泥用量和降低混凝土熱度的原則，最終8733立方米得以澆筑成功。

  有限元建模分析模擬36層混凝土澆筑

  凡事預則立，不預則廢。4號核島筏基澆筑能在預期的時間里精確完成，得益于“栩栩如生”的信息化管理技術。

  早在工程開工伊始，中建二局核電建設分公司副總經(jīng)理、廣西防城港核電項目部項目經(jīng)理李光遠便提出要將信息化管理模式運用到核島建設當中。該項目使用信息技術和管理手段，建立了完整的工程模型和數(shù)據(jù)庫。

  此次筏基澆筑共分為36層，項目技術團隊依照核島施工場地的布設方案建模，對大體積混凝土的施工路徑、大型設施、布料控制等進行模擬。面對復雜的核島筏基、鋼筋量高達1900噸的龐大鋼結構造型，項目設計團隊經(jīng)過半個多月的反復修改完善，最終方案通過層層審批，滿足了筏基澆筑的施工需要。

  “如果沒有有限元建模分析模擬，尋找出最佳的機械站位和澆筑路徑，提前發(fā)現(xiàn)問題，開工以來第一罐混凝土，而且是最大的一次連續(xù)澆筑，難以想象過程中會出現(xiàn)什么問題?！崩罟膺h如是說。

  大方量混凝土養(yǎng)護實現(xiàn)“實時化”

  4號核島筏基澆筑采用C40P8混凝土，具有和易性好、強度等級高的優(yōu)點，但3.85米厚筏基帶來更長的散熱路徑。筏基結構最終的表觀質(zhì)量（即結構混凝土的養(yǎng)護措施）需要采用特殊手段進行控制，成為施工中的又一大挑戰(zhàn)。項目部制定專項方案，實現(xiàn)了傳統(tǒng)大體積混凝土養(yǎng)護由被動養(yǎng)護向主動養(yǎng)護的轉變，減少了混凝土在固化階段熱釋放造成的影響，保證了筏基混凝土的施工質(zhì)量。

  具體措施包括：一是建立三維仿真模型，繪制出溫度場和溫度變化曲線，分析出筏基溫度控制的薄弱點。二是在實際施工中安裝溫度傳感器、應變傳感器和數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)，實時得到混凝土溫度及應力數(shù)值，同步繪制出筏基混凝土溫度的應變曲線，并與現(xiàn)場保溫養(yǎng)護工作形成聯(lián)動機制。三是現(xiàn)場搭設養(yǎng)護棚，實時調(diào)整養(yǎng)護棚內(nèi)溫度，使筏基混凝土內(nèi)外溫差不超過限定值，更好地保證了混凝土的施工質(zhì)量。四是使用和混凝土表面溫度相同的溫水進行濕潤養(yǎng)護，保證混凝土表面和內(nèi)部的溫差值不超過限定值，降低由于溫度應力產(chǎn)生有害裂縫的幾率。