eAAA超大型冷卻塔結構設計值得關注的問題華電力設計院

1、北京國電華北電力工程有限公司北京國電華北電力工程有限公司 20092009年年0404月月2121日日 南京南京 主要內(nèi)容主要內(nèi)容工程概況工程概況冷卻塔的總體尺寸冷卻塔的總體尺寸風荷載的非軸對稱風荷載的非軸對稱地基土的非軸對稱地基土的非軸對稱有限元分析有限元分析非線性缺陷分析非線性缺陷分析高性能砼的技術特性高性能砼的技術特性上環(huán)梁無粘結預應力加強上環(huán)梁無粘結預應力加強預應力鋼筋砼構件預應力鋼筋砼構件10冷卻塔結構的監(jiān)測冷卻塔結構的監(jiān)測引引 言言 隨著單機容量的擴展、大型間接空冷塔的需求及隨著單機容量的擴展、大型間接空冷塔的需求及內(nèi)陸核電站建設的需要，自然通風冷卻塔正在向超大內(nèi)陸核電站建設的需要

2、，自然通風冷卻塔正在向超大型方向發(fā)展。為此，我們將面臨值得思考的一系列問型方向發(fā)展。為此，我們將面臨值得思考的一系列問題：多項突破題：多項突破火力發(fā)電廠水工設計規(guī)范火力發(fā)電廠水工設計規(guī)范中關于冷中關于冷卻塔規(guī)定的依據(jù)是什么；超大型冷卻塔的設計能否按卻塔規(guī)定的依據(jù)是什么；超大型冷卻塔的設計能否按照常規(guī)尺寸冷卻塔線性放大；超大型塔風荷載取值的照常規(guī)尺寸冷卻塔線性放大；超大型塔風荷載取值的合理性；排煙冷卻塔或海水塔防腐措施的研究；建成合理性；排煙冷卻塔或海水塔防腐措施的研究；建成的冷卻塔安全裕度有多大，運行中如何監(jiān)測等等的冷卻塔安全裕度有多大，運行中如何監(jiān)測等等。1 1 工程概況工程概況nidera

3、ussem是位于德國科隆附近燃燒褐煤的火電廠，業(yè)主為是位于德國科隆附近燃燒褐煤的火電廠，業(yè)主為rwe公司，公司，目前共有目前共有10臺機組，臺機組，4150mw+3300mw+2600mw +11000mw（k號），其中號），其中k號機組為近期擴建的號機組為近期擴建的1000mw超臨界機組超臨界機組1 1 工程概況工程概況由于環(huán)保要求和主導風向的關系，全廠冷卻塔均布置在爐后，位于廠區(qū)主導風向的由于環(huán)保要求和主導風向的關系，全廠冷卻塔均布置在爐后，位于廠區(qū)主導風向的下風側，煙氣采用石灰石下風側，煙氣采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝石膏濕法脫硫工藝,煙氣經(jīng)過脫硫裝置后煙氣經(jīng)過脫硫裝置后,直接進入自然通

4、直接進入自然通風冷卻塔排放風冷卻塔排放,不設置旁路煙道。另外，由于不設置旁路煙道。另外，由于1000mw機組緊鄰社會道路，環(huán)保要求機組緊鄰社會道路，環(huán)保要求高，冷卻塔設置了防噪音墻高，冷卻塔設置了防噪音墻1 1 工程概況工程概況先前的先前的33002600mw機組的冷卻塔周圍煙道支架較多，與國內(nèi)規(guī)范中規(guī)定的機組的冷卻塔周圍煙道支架較多，與國內(nèi)規(guī)范中規(guī)定的冷卻塔與各建（構）筑物的最小間距相比，冷卻塔與其它設施布置的間距相當緊湊冷卻塔與各建（構）筑物的最小間距相比，冷卻塔與其它設施布置的間距相當緊湊，幾乎無空地，因此，塔區(qū)用地面積較小，幾乎無空地，因此，塔區(qū)用地面積較小1 1 工程概況工程概況與與

5、1000mw機組配套的為無旁路排煙冷卻塔。脫硫裝置采用兩個吸收塔并用機組配套的為無旁路排煙冷卻塔。脫硫裝置采用兩個吸收塔并用輕型鋁合金板全封閉。從該排煙冷卻塔運行效果來看，由于在進風口處安裝輕型鋁合金板全封閉。從該排煙冷卻塔運行效果來看，由于在進風口處安裝了防噪音墻，尾水濺落的噪音被阻隔了，與其它機組的冷卻塔相比，噪音明了防噪音墻，尾水濺落的噪音被阻隔了，與其它機組的冷卻塔相比，噪音明顯減小，效果較好，冷卻塔出口處羽煙濃密，整個塔區(qū)云霧繚繞顯減小，效果較好，冷卻塔出口處羽煙濃密，整個塔區(qū)云霧繚繞2 2 冷卻塔的總體尺寸冷卻塔的總體尺寸塔塔 高：高： 200m（池壁頂（池壁頂0m）出口直徑：出口

6、直徑： 88.41m喉部標高：喉部標高： 142.0m喉部直徑：喉部直徑： 85.0m下環(huán)梁高：下環(huán)梁高： 12.18m下環(huán)梁直徑：下環(huán)梁直徑：136.0m 基礎直徑：基礎直徑： 152.54m 水池深度：水池深度： 2.5m殼體最小厚度：殼體最小厚度：0.24m子午向立柱：子午向立柱： 48根根立柱高度：立柱高度： 14.68m淋水面積：淋水面積： 14000m2塔筒表面積：塔筒表面積：60000m22 2 冷卻塔的總體尺寸冷卻塔的總體尺寸 冷卻塔殼體子午線是由兩條雙曲線組成并在喉部相切冷卻塔殼體子午線是由兩條雙曲線組成并在喉部相切,基本等基本等厚塔，最小厚度厚塔，最小厚度0.24m，在煙道

7、入口處局部加厚至，在煙道入口處局部加厚至0.45m。塔頂。塔頂上環(huán)梁設計的相當剛性，這個剛性環(huán)為一個上環(huán)梁設計的相當剛性，這個剛性環(huán)為一個u型斷面，向塔內(nèi)懸型斷面，向塔內(nèi)懸挑，通風方面具有收口塔的作用，殼體下部厚度逐步增加，形挑，通風方面具有收口塔的作用，殼體下部厚度逐步增加，形成錐體，最大厚度成錐體，最大厚度1.16m。塔筒支柱采用是。塔筒支柱采用是48根子午向立柱，與根子午向立柱，與下環(huán)梁正交連接。下環(huán)梁正交連接。 為了排放脫硫后的凈煙氣，在離地面為了排放脫硫后的凈煙氣，在離地面49m處預留兩個高度處預留兩個高度9.0m的門型洞，兩根直徑的門型洞，兩根直徑6.5 m，長度約，長度約120m

8、的玻璃鋼排煙道通的玻璃鋼排煙道通入冷卻塔內(nèi)部，每一根排煙管道施加給塔筒的豎向力為入冷卻塔內(nèi)部，每一根排煙管道施加給塔筒的豎向力為2000kn,水平向力為水平向力為400kn。在兩個開孔周圍塔筒的厚度由。在兩個開孔周圍塔筒的厚度由0.24m增加增加到到0.45m，進行局部加強。，進行局部加強。2 2 冷卻塔的總體尺寸冷卻塔的總體尺寸為防止塔筒從上邊為防止塔筒從上邊緣開裂，后期用緣開裂，后期用4根預應力鋼纜施加根預應力鋼纜施加預應力予以加強。預應力予以加強。3 3 風荷載的非軸對稱風荷載的非軸對稱塔體外形尺寸的確定需要考慮隨著塔的高度增加，塔的特征頻率降低，塔體外形尺寸的確定需要考慮隨著塔的高度增

9、加，塔的特征頻率降低，會進到風頻譜的更高能量部分。風荷載的作用可以分解為靜態(tài)、動態(tài)和諧振會進到風頻譜的更高能量部分。風荷載的作用可以分解為靜態(tài)、動態(tài)和諧振分量。這些分量在實際應用時可以考慮為準靜態(tài)的。本冷卻塔設計時是按照分量。這些分量在實際應用時可以考慮為準靜態(tài)的。本冷卻塔設計時是按照德國德國建筑技術規(guī)定建筑技術規(guī)定btr(vgb1996)執(zhí)行，應用這個規(guī)定，塔的高度建造執(zhí)行，應用這個規(guī)定，塔的高度建造至至170m高沒有出現(xiàn)失敗或損壞的（此前，法國最大塔高高沒有出現(xiàn)失敗或損壞的（此前，法國最大塔高182m）。）。 技術規(guī)定技術規(guī)定btr的概念是針對于單獨冷卻塔的，如果風場受到周圍高聳建的概念是

10、針對于單獨冷卻塔的，如果風場受到周圍高聳建筑物或冷卻塔的影響，則風的分布和變化是復雜的。筑物或冷卻塔的影響，則風的分布和變化是復雜的。niederaussem電廠新建電廠新建冷卻塔雖然是單塔，但受到老廠現(xiàn)存高大建（構）筑物的遮擋（西側老塔群冷卻塔雖然是單塔，但受到老廠現(xiàn)存高大建（構）筑物的遮擋（西側老塔群100130m高），特別是本期鍋爐為本生塔式直流爐，高度高），特別是本期鍋爐為本生塔式直流爐，高度167m，風場和風，風場和風勢非常復雜。為了考慮周圍環(huán)境造成風場所有的負面影響，在勢非常復雜。為了考慮周圍環(huán)境造成風場所有的負面影響，在1996年以前完年以前完成了一系列風洞試驗，其中，不考慮遮擋

11、物的有利影響。因為現(xiàn)存老廠的建成了一系列風洞試驗，其中，不考慮遮擋物的有利影響。因為現(xiàn)存老廠的建(構構)筑物已經(jīng)筑物已經(jīng)30多年了，在多年了，在200m塔的壽命期內(nèi)，有可能全部拆除。塔的壽命期內(nèi)，有可能全部拆除。3 3 風荷載的非軸對稱風荷載的非軸對稱風洞試驗的目的是為了確風洞試驗的目的是為了確定風壓分布形態(tài)和塔體設定風壓分布形態(tài)和塔體設計控制的關鍵極值應力。計控制的關鍵極值應力。由于周圍環(huán)境的干擾，使由于周圍環(huán)境的干擾，使得風的環(huán)向分布出現(xiàn)很大得風的環(huán)向分布出現(xiàn)很大不同。因此該塔設計時在不同。因此該塔設計時在環(huán)向考慮了兩個不同的風環(huán)向考慮了兩個不同的風壓區(qū)壓區(qū),在東南方向按照風洞在東南方向按

12、照風洞試驗的結果提高了環(huán)向風試驗的結果提高了環(huán)向風壓。在基本設計階段，塔壓。在基本設計階段，塔筒采用了加肋塔（小糙筒采用了加肋塔（小糙度），風壓分布曲線使用度），風壓分布曲線使用尼曼曲線尼曼曲線k1.4。4 4地基土的非軸對稱地基土的非軸對稱niederaussem的高塔座落在一個連續(xù)的鋼筋砼環(huán)板基礎上。的高塔座落在一個連續(xù)的鋼筋砼環(huán)板基礎上。水池深度水池深度2.5m。然而，旋轉對稱的環(huán)板基礎在兩個位置上受到。然而，旋轉對稱的環(huán)板基礎在兩個位置上受到阻礙：一處是冷卻塔的進、出水口處，另一處是受到周圍建筑阻礙：一處是冷卻塔的進、出水口處，另一處是受到周圍建筑物的限制，這兩部分的基礎深度要加深物的

13、限制，這兩部分的基礎深度要加深3.1m。土壤特性調(diào)查結。土壤特性調(diào)查結果顯示：一般區(qū)域地基土的剛度是果顯示：一般區(qū)域地基土的剛度是9mn/m3,而加深基礎地段土而加深基礎地段土的剛度是的剛度是11mn/m3。一般區(qū)域環(huán)基寬度是。一般區(qū)域環(huán)基寬度是6.5m,在加深基礎部在加深基礎部位土的剛度較高位土的剛度較高,環(huán)基寬度是環(huán)基寬度是8.84m。因此，使得塔筒上的應力。因此，使得塔筒上的應力受拉部位呈現(xiàn)非軸對稱分布。為了模擬真實情況，數(shù)學模型受拉部位呈現(xiàn)非軸對稱分布。為了模擬真實情況，數(shù)學模型包括了塔體結構的所有部分：地基，環(huán)形基礎，立柱和塔筒。包括了塔體結構的所有部分：地基，環(huán)形基礎，立柱和塔筒。

14、圖圖8顯示了該非軸對稱性對地基土壓力分布所產(chǎn)生的不同影響。顯示了該非軸對稱性對地基土壓力分布所產(chǎn)生的不同影響。4 4地基土的非軸對稱地基土的非軸對稱 地基土的非軸對地基土的非軸對稱稱 5 5 有限元分析有限元分析按照有限元分析的標準，對按照有限元分析的標準，對該超大型塔使用該超大型塔使用femas軟件進軟件進行了所有單項荷載的應力和應變行了所有單項荷載的應力和應變分析。由于考慮了風荷載受到周分析。由于考慮了風荷載受到周圍建（構）筑物的影響及煙道入圍建（構）筑物的影響及煙道入口和不均勻地基的非軸對稱性，口和不均勻地基的非軸對稱性，最終設計模型共有最終設計模型共有50919個自由個自由度；包括塔筒

15、，支柱，環(huán)基和地度；包括塔筒，支柱，環(huán)基和地基土的剛度。右圖給出了基土的剛度。右圖給出了fe簡簡化模型，一個實用離散化的概念。化模型，一個實用離散化的概念。 5 5 有限元分析有限元分析荷載組合：正常使用極限狀態(tài)荷載組合：正常使用極限狀態(tài), 采用總安全系數(shù)法采用總安全系數(shù)法g+wg+w+tg+w/3+t+eg+0.7w+t 用于驗算裂縫寬度用于驗算裂縫寬度(砼抗壓砼抗壓=1.752.10,鋼材鋼材=1.75)破壞極限狀態(tài)，采用分項安全系數(shù)破壞極限狀態(tài)，采用分項安全系數(shù)g+1.75wg+1.75w+t（g1.0 w1.75,鋼材鋼材ms=1.0，砼，砼mc=1.5 ） 穩(wěn)極限狀態(tài)荷載組合為：穩(wěn)極

16、限狀態(tài)荷載組合為：g+w最小穩(wěn)定安全系數(shù)最小穩(wěn)定安全系數(shù)5.0,風荷載風荷載w包括內(nèi)吸力的影響。包括內(nèi)吸力的影響。上述式中上述式中:g-自重自重,w-風荷載風荷載,t-溫度荷載溫度荷載,e-地震荷載。地震荷載。 5 5 有限元分析有限元分析通過對該塔的有限元分析，得到所有內(nèi)力，確定了需要的通過對該塔的有限元分析，得到所有內(nèi)力，確定了需要的配筋，驗證了安全度，對于塔筒和支柱容許裂縫寬度限定為配筋，驗證了安全度，對于塔筒和支柱容許裂縫寬度限定為0.2mm，鋼材選用為，鋼材選用為bst500 s。通過內(nèi)力計算，確定塔筒需要采用高性能砼，即要求其抗通過內(nèi)力計算，確定塔筒需要采用高性能砼，即要求其抗壓強

17、度壓強度fc85n/mm2,另一方面，要求砼的楊氏模量另一方面，要求砼的楊氏模量ec和抗拉強度和抗拉強度fc務必控制在務必控制在c34/45的強度等級，由此限制溫度應力，限制塔筒鋼筋量，并的強度等級，由此限制溫度應力，限制塔筒鋼筋量，并減小外表面的裂縫寬度。減小外表面的裂縫寬度。非線性缺陷分析非線性缺陷分析從世界范圍看，早期冷卻塔的損壞之一是在子午線方向塔筒外表面發(fā)從世界范圍看，早期冷卻塔的損壞之一是在子午線方向塔筒外表面發(fā)生裂縫，這是由于風，溫度和滲水凍融作用的組合加之環(huán)向配筋不足造成的。生裂縫，這是由于風，溫度和滲水凍融作用的組合加之環(huán)向配筋不足造成的。缺陷分析的目標是：缺陷分析的目標是：

18、增強耐久性，以避免塔筒過早老化或維修增強耐久性，以避免塔筒過早老化或維修作為一種風險預防采用適當?shù)暮蛯嵱眉夹g保證可靠性作為一種風險預防采用適當?shù)暮蛯嵱眉夹g保證可靠性作為一種判別標準對結構壽命予以評估作為一種判別標準對結構壽命予以評估對裂損狀態(tài)進行評價遠遠超越現(xiàn)行的技術標準，要求計算機模擬真實的對裂損狀態(tài)進行評價遠遠超越現(xiàn)行的技術標準，要求計算機模擬真實的非線性響應。為了掌握這種時耗分析法，原來的非線性響應。為了掌握這種時耗分析法，原來的fe模型自由度減少到模型自由度減少到40222個，其中忽略了煙氣入口和基礎，使該塔成為一個承受風載的單獨結構。本個，其中忽略了煙氣入口和基礎，使該塔成為一個承受

19、風載的單獨結構。本冷卻塔的非線性分析結果指出：重要的是最優(yōu)的塔筒設計，而且上環(huán)梁要施冷卻塔的非線性分析結果指出：重要的是最優(yōu)的塔筒設計，而且上環(huán)梁要施加預應力。加預應力。損壞的積累是非線性的過程，靜態(tài)計算不能完成，必須采用非線性的數(shù)學模損壞的積累是非線性的過程，靜態(tài)計算不能完成，必須采用非線性的數(shù)學模型，計算真實的荷載作用，真實的鋼筋砼材料模型，這樣可以更實際地再現(xiàn)型，計算真實的荷載作用，真實的鋼筋砼材料模型，這樣可以更實際地再現(xiàn)塔筒承載能力特性。塔筒承載能力特性。非線性缺陷分析非線性缺陷分析為了裂縫開展的最小化，全塔務必作為一個整體的鋼筋砼為了裂縫開展的最小化，全塔務必作為一個整體的鋼筋砼結

20、構進行模擬，并且考慮：結構進行模擬，并且考慮：砼在受壓時，非線性的拉壓關系砼在受壓時，非線性的拉壓關系超過砼拉伸強度后產(chǎn)生的張拉裂縫超過砼拉伸強度后產(chǎn)生的張拉裂縫鋼筋的彈塑性的拉壓特性鋼筋的彈塑性的拉壓特性鋼筋和砼之間的非線性粘結關系鋼筋和砼之間的非線性粘結關系由于各種結構的損壞都是非線性的過程，應用計算機模擬由于各種結構的損壞都是非線性的過程，應用計算機模擬是高度的非線性和遵循多級模擬技術。德國標準是高度的非線性和遵循多級模擬技術。德國標準din 1045-1允允許使用高性能砼結構采用非線性方法效驗其極限狀態(tài)。許使用高性能砼結構采用非線性方法效驗其極限狀態(tài)。非線性缺陷分析非線性缺陷分析本工程

21、塔筒最終采用的是新命名的特種砼本工程塔筒最終采用的是新命名的特種砼srb85/35，非線，非線性分析時材料模型按照高性能砼進行了調(diào)整。對于荷載組合性分析時材料模型按照高性能砼進行了調(diào)整。對于荷載組合 g+w,一部分非線性計算機模擬的結果如上圖和下圖所示。一部分非線性計算機模擬的結果如上圖和下圖所示。荷載變位曲線（比較砼荷載變位曲線（比較砼b35，b85和和srb85/35）非線性缺陷分析非線性缺陷分析在圖在圖10荷載變位曲線中，比較了塔筒使用三種不同等級荷載變位曲線中，比較了塔筒使用三種不同等級砼的情況：砼的情況：b35,b85和和srb85/35。在風荷載增加的初始階段，。在風荷載增加的初始

22、階段，荷載變位是線性的，直到超過張拉強度，則出現(xiàn)了初始裂縫。荷載變位是線性的，直到超過張拉強度，則出現(xiàn)了初始裂縫。當使用當使用b35強度的砼時，很容易達到初始裂縫狀態(tài)，繼而減小強度的砼時，很容易達到初始裂縫狀態(tài)，繼而減小了結構剛度，但能達到最終了結構剛度，但能達到最終=2.54的荷載水平。當使用的荷載水平。當使用srb85 /35或或b85強度的砼時，顯示了比較高的初始裂縫水平，當然低強度的砼時，顯示了比較高的初始裂縫水平，當然低于倒塌時的最終安全度。更高的能量潛藏在無裂縫的結構中，于倒塌時的最終安全度。更高的能量潛藏在無裂縫的結構中，這個能量在裂縫發(fā)生的瞬間被突然釋放了，繼而變形突然增加，這

23、個能量在裂縫發(fā)生的瞬間被突然釋放了，繼而變形突然增加，承載能力降低。在穩(wěn)定的平衡趨勢再次建立之前，該結構不能承載能力降低。在穩(wěn)定的平衡趨勢再次建立之前，該結構不能把應力重新分配到?jīng)]有發(fā)生局部不穩(wěn)定或沒有開裂的區(qū)域。把應力重新分配到?jīng)]有發(fā)生局部不穩(wěn)定或沒有開裂的區(qū)域。非線性缺陷分析非線性缺陷分析裂縫圖形裂縫圖形 當當1.85(比較砼比較砼b35和和b85)非線性缺陷分析非線性缺陷分析上圖比較了上圖比較了b35和和b85兩種砼強度等級的裂縫開展。由圖可兩種砼強度等級的裂縫開展。由圖可見：見：b35的塔筒比的塔筒比b85塔筒在全塔具有更規(guī)律的裂縫分布，表塔筒在全塔具有更規(guī)律的裂縫分布，表明使用高性能

24、砼具有比較低的延性和應力重分配的能力。明使用高性能砼具有比較低的延性和應力重分配的能力。該塔使用的是混和型砼該塔使用的是混和型砼srb85/35，這種砼抗壓強度高，抗，這種砼抗壓強度高，抗拉強度比較低，表現(xiàn)出較低的裂縫水平，但最終的荷載水平不拉強度比較低，表現(xiàn)出較低的裂縫水平，但最終的荷載水平不低于低于=2.45。裂縫寬度計算在正常使用荷載裂縫寬度計算在正常使用荷載g+t+1.0w下，明顯的小于下，明顯的小于容許的裂縫寬度容許的裂縫寬度0.2mm，這意味著混合型砼不會影響冷卻塔的，這意味著混合型砼不會影響冷卻塔的安全性和適用性。安全性和適用性。該塔開始建設于該塔開始建設于1998年秋季，年秋季

25、，1999年末時上環(huán)梁尚未完成年末時上環(huán)梁尚未完成澆注，沒有來得急施加預應力，此時遭遇了澆注，沒有來得急施加預應力，此時遭遇了“l(fā)othar”暴風的襲暴風的襲擊而沒有發(fā)生任何損壞，對塔筒的安全和可靠性來說，經(jīng)歷第擊而沒有發(fā)生任何損壞，對塔筒的安全和可靠性來說，經(jīng)歷第一次真實的考驗，也證明設計概念完全成功一次真實的考驗，也證明設計概念完全成功高性能砼的技術特性高性能砼的技術特性該冷卻塔最引人關注的新技術之一是塔筒采用了高性能砼。該冷卻塔最引人關注的新技術之一是塔筒采用了高性能砼。八十年代，八十年代，rwe公司根據(jù)西德國家環(huán)保部的決定，著手在其所屬的四個電公司根據(jù)西德國家環(huán)保部的決定，著手在其所屬

26、的四個電廠廠33臺燒煤機組進行脫硫改造工程。采用濕法脫硫。當時比利時哈蒙公司與臺燒煤機組進行脫硫改造工程。采用濕法脫硫。當時比利時哈蒙公司與rew共同研究了一項新技術將洗滌后的煙氣用煙道送入冷卻塔。但是，共同研究了一項新技術將洗滌后的煙氣用煙道送入冷卻塔。但是，脫硫后的清潔煙氣仍含低量的脫硫后的清潔煙氣仍含低量的so2 和和nox，煙氣進入冷卻塔后，塔筒內(nèi)壁上，煙氣進入冷卻塔后，塔筒內(nèi)壁上部接觸稀酸性部接觸稀酸性(ph=3.5-6.0),下部在寒冬運行時還有凝結水浸入筒壁，在設計下部在寒冬運行時還有凝結水浸入筒壁，在設計壽命壽命55年里腐蝕性液體不間斷地腐蝕塔筒內(nèi)外表面砼。此前，德國傳統(tǒng)的防年

27、里腐蝕性液體不間斷地腐蝕塔筒內(nèi)外表面砼。此前，德國傳統(tǒng)的防腐蝕措施是用乙烯基樹脂作基層，噴涂腐蝕措施是用乙烯基樹脂作基層，噴涂co-polymers?？偨Y已往經(jīng)驗，本工?？偨Y已往經(jīng)驗，本工程塔筒表面積程塔筒表面積60000m2,超過四個英式足球場，噴涂實屬不易，也是非常昂超過四個英式足球場，噴涂實屬不易，也是非常昂貴和費時的，觀察了幾座在這方面出了麻煩的冷卻塔，涂層平均壽命貴和費時的，觀察了幾座在這方面出了麻煩的冷卻塔，涂層平均壽命12年左年左右。右。高性能砼的技術特性高性能砼的技術特性柏林科技大學和柏林科技大學和rwe等共同組成研究小組，目標是：研制出抵御煙氣等共同組成研究小組，目標是：研制

28、出抵御煙氣腐蝕的砼，不用防腐涂料，保障冷卻塔設計壽命超過腐蝕的砼，不用防腐涂料，保障冷卻塔設計壽命超過40年。對此，研究小組年。對此，研究小組提出了兩個前提：提出了兩個前提：獲得最密實的砼配合比獲得最密實的砼配合比獲得最大的能力抵御氯化物，酸類腐蝕，水和煙氣的滲透獲得最大的能力抵御氯化物，酸類腐蝕，水和煙氣的滲透根據(jù)根據(jù)fuller和和thompson的完美的級配曲線備制骨料（下圖）。的完美的級配曲線備制骨料（下圖）。骨料級配曲線骨料級配曲線高性能砼的技術特性高性能砼的技術特性粘結粘結 材料的粒徑材料的粒徑63m。為了得到最致密的粘結料，在高標號水泥中。為了得到最致密的粘結料，在高標號水泥中添

29、加了粉煤灰和微粒硅土（添加了粉煤灰和微粒硅土（microsilica）,通過大量試驗得到最佳配合比。通過大量試驗得到最佳配合比。試驗過程中總共試配過試驗過程中總共試配過40種水泥，種水泥，7種粉煤灰，種粉煤灰，5種微粒硅土和種微粒硅土和15種水泥塑種水泥塑化劑。最終粘結材料用量為化劑。最終粘結材料用量為350kg/m3,微粒硅土占微粒硅土占78.5%。新的砼配合比。新的砼配合比大大增加了其機械強度：抗拉，抗壓和楊氏模量大大增加了其機械強度：抗拉，抗壓和楊氏模量砼標號b35b85srb85/35中值抗壓強度fcm (n/mm2) 35.085.082.03中值抗拉強度fctm (n/mm2) 2

30、.657 4.7732.880砼材料性能（德國標準）砼材料性能（德國標準）高性能砼的技術特性高性能砼的技術特性由于新型砼的力學特性在由于新型砼的力學特性在b70/85和和b35/45 之間變化，用于該塔之間變化，用于該塔的新型砼被命名為的新型砼被命名為srb85/35（抗酸砼）。（抗酸砼）。該冷卻塔的保護層厚度確定為該冷卻塔的保護層厚度確定為40mm，為此，德國波洪大學作了，為此，德國波洪大學作了兩年模擬測試。針對這次試驗，在冷卻塔殼體建造期間同時澆注了砼兩年模擬測試。針對這次試驗，在冷卻塔殼體建造期間同時澆注了砼試塊，然后將其切割成試塊，然后將其切割成10105cm3的試件，材料為的試件，材

31、料為srb85/35 ,將將5cm的短邊密封，以的短邊密封，以45o角放置在密封箱子里，模擬煙氣，蒸汽作用角放置在密封箱子里，模擬煙氣，蒸汽作用的條件，使試件表面通過煙氣，保持的條件，使試件表面通過煙氣，保持ph值值34，濕度自始至終，濕度自始至終95，這一條件比將來冷卻塔的實際運行條件要苛刻得多。每這一條件比將來冷卻塔的實際運行條件要苛刻得多。每6個月取出試個月取出試件進行測試研究，通過兩年的試驗最終結果告訴我們：件進行測試研究，通過兩年的試驗最終結果告訴我們：40mm的砼保的砼保護層在煙氣的作用下，沒有涂層保護，可以持續(xù)保護作用護層在煙氣的作用下，沒有涂層保護，可以持續(xù)保護作用40年以上。

32、年以上。上環(huán)梁無粘結預應力的加強上環(huán)梁無粘結預應力的加強為了改進塔筒結構特性和動力特性，設計一個高穩(wěn)定性的為了改進塔筒結構特性和動力特性，設計一個高穩(wěn)定性的冷卻塔，在該塔上環(huán)梁使用了無粘結預應力技術加強。冷卻塔，在該塔上環(huán)梁使用了無粘結預應力技術加強。1999年年9月該塔砼澆注到上環(huán)梁月該塔砼澆注到上環(huán)梁200m標高，標高，2000年年3月開始施月開始施加上環(huán)梁預應力。預應力鋼纜設置在上環(huán)梁底板內(nèi)，以避免初加上環(huán)梁預應力。預應力鋼纜設置在上環(huán)梁底板內(nèi)，以避免初始階段塔筒發(fā)生屈曲破壞。沿上環(huán)梁底板，在環(huán)向布置了四組始階段塔筒發(fā)生屈曲破壞。沿上環(huán)梁底板，在環(huán)向布置了四組預應力錨頭，每組預應力錨頭，

33、每組8根冷拉鋼纜，冷拉鋼纜的強度等級是根冷拉鋼纜，冷拉鋼纜的強度等級是st 1570/1770。無粘結預應力的選擇了低摩阻力。無粘結預應力的選擇了低摩阻力=0.06這樣可以這樣可以減少錨具數(shù)量，僅沿環(huán)向?qū)ΨQ布置四組錨具。每一套錨具重量減少錨具數(shù)量，僅沿環(huán)向?qū)ΨQ布置四組錨具。每一套錨具重量約約2640kg,環(huán)向長度約環(huán)向長度約270m，而且，每一根冷拉鋼纜單獨布置，而且，每一根冷拉鋼纜單獨布置，預應力張拉點的布置見下圖。預應力張拉點的布置見下圖。 上環(huán)梁無粘結預應力加上環(huán)梁無粘結預應力加強強9 9預應力鋼筋砼構件預應力鋼筋砼構件該塔內(nèi)的預應力構件包括淋水構架和防噪墻構架，必須采該塔內(nèi)的預應力構件

34、包括淋水構架和防噪墻構架，必須采取涂層防腐措施，涂層材料采用丙稀酸樹脂或共聚物，涂層厚取涂層防腐措施，涂層材料采用丙稀酸樹脂或共聚物，涂層厚度度80m。這意味著制作這些構件過程中要增加費用和耗時；。這意味著制作這些構件過程中要增加費用和耗時；脫模后要對每一根構件進行存儲脫模后要對每一根構件進行存儲,翻轉并噴涂每一面，這需要相翻轉并噴涂每一面，這需要相當大的場地，這在該塔現(xiàn)場是不好實現(xiàn)的，而且制作工效很低。當大的場地，這在該塔現(xiàn)場是不好實現(xiàn)的，而且制作工效很低?？紤]到上述原因考慮到上述原因,與使用高強抗酸砼的方案相比，通過技術和經(jīng)與使用高強抗酸砼的方案相比，通過技術和經(jīng)濟比較，承包商決定使用抗酸砼來生產(chǎn)預應力構件，并得到了濟比較，承包商決定使用抗酸砼來生產(chǎn)預應力構件，并得到了業(yè)主的批準。業(yè)主的批準。與塔筒相比，對構件的砼配合比作了