張長征

1 工程概況

華電沽源大腦包風電場位于河北省沽源縣中南部地區(qū),海拔高度在1 410 m～1 700 m,風電場中心地理位置約為 N41°02′,E114°35′,地區(qū)風能資源較為豐富。風電場區(qū)域屬大陸性季風氣候中溫A帶亞干旱區(qū),由于地勢高亢,全年多受內蒙古高壓控制,冬季嚴寒漫長,極端最低氣溫-39.9℃,標準凍結深度為2.35 m。該風電場是華電國際第一個100 MW的風電項目,共有67臺風電機組和一座升壓站,本工程風機基礎為天然地基上的鋼筋混凝土基礎,混凝土的強度等級為C30,抗凍等級為F150,單臺風機基礎的混凝土量為414.24 m3。

2 技術措施的確定

2.1 選用水化熱低的水泥

有抗凍要求的混凝土,宜采用普通硅酸鹽水泥和硅酸鹽水泥,我國各種水泥抗凍性高低次序如下:硅酸鹽水泥＞普通硅酸鹽水泥＞礦渣硅酸鹽水泥＞火山灰或粉煤灰硅酸鹽水泥,為降低大面積混凝土的水化熱,優(yōu)先選用水化熱較低的水泥,本工程采用強度等級為P.O42.5級普通硅酸鹽水泥。

2.2 優(yōu)質外加劑

根據GB 50119-2003混凝土外加劑應用技術規(guī)范的規(guī)定,有抗凍融要求的混凝土必須摻加引氣劑。有研究表明,含有最佳含氣量的混凝土,其耐用年限比未摻加引氣劑的混凝土的耐用年限延長數倍。由于引氣劑的摻量太小,施工起來較難控制,本工程采用摻加引氣劑型高效減水劑。

2.3 提高混凝土的密實度

提高混凝土的密實程度,不僅能起到提高混凝土強度的作用,而且對混凝土的耐久性也有著至關重要的影響,當然絕對的“密實”是不可能的,混凝土的內部由于逐漸水化,剩余的游離水會逐漸喪失,通過混凝土的毛細孔道遷移,水既然能夠遷出、升華,也能進入。特別是冬季,如果水分進入不密實的混凝土,勢必會由于多余的水分而造成凍脹。

3 原材料及其技術要求

3.1 水泥

本工程水泥采用內蒙古太仆寺旗華爾水泥有限責任公司生產的P.O42.5級普通硅酸鹽水泥。

3.2 骨料

本工程所用砂子產地為河北省沽源縣的天然砂,依據JGJ 52-2006標準,含泥量2.6%,泥塊含量0.8%指標合格,細度模數2.3屬中砂,級配屬Ⅱ區(qū),級配合格。石子產地為河北省沽源縣西辛營鄉(xiāng)石料場,粒徑在5 mm～31.5 mm之間,依據 JGJ 52-2006標準,含泥量1.0%,泥塊含量0.4%,針片狀含量3%指標合格,屬連續(xù)粒狀,級配合格。

3.3 外加劑

外加劑采用河北鐵園科技發(fā)展有限公司生產的TY-6A聚羧酸系高效減水劑。

4 混凝土配合比試驗結果分析

4.1 混凝土配合比與強度試驗

混凝土配合比與強度試驗見表1。

表1 混凝土配合比與強度試驗

4.2 抗凍試驗

常溫下的配合比試驗同時滿足試配強度要求,成型的混凝土試塊標準養(yǎng)護28 d后,開始進行抗凍融性能試驗。抗凍混凝土試驗我們采用的是快速凍融法,混凝土中心的凍融溫度為-15℃±2℃～-20℃±2℃,由于我們制作的試塊為100 mm×100 mm×100 mm,按照《抗凍混凝土試驗規(guī)程》要求,試塊首先在低溫試驗箱內凍融4 h,然后在 20℃±3℃的水中浸泡4 h,使其達到水飽和狀態(tài)。如此循環(huán)150次,凍融試驗結果由強度損失(損失率不大于25%)和重量損失(損失率不大于5%)衡量,抗凍混凝土凍融循環(huán)比較試驗結果見表2。

表2 抗凍混凝土(F150)凍融循環(huán)比較試驗

4.3 試驗結果分析

1)在相同的水泥用量下,增加外加劑的摻量雖然使混凝土的含氣量增大,但是結果并沒有提高其抗壓強度及抗凍融能力,反而抗凍融性出現下降趨勢。2)砂率的變化會導致混凝土含氣量的變化,當水泥用量一定、坍落度在一定的范圍內變化時,砂率降低,混凝土的含氣量也降低。通過試驗的數據看出抗壓強度也相應的降低,因此用降低砂率來提高混凝土密實度的方法也是不可取的。3)用水量的變化對混凝土也有相應的影響,在既定的水泥用量的條件下,不同的用水量會改變水灰比,水灰比大含氣量大,通過試驗可以看出水量增大,凍融后重量的損失較大。4)通過對抗凍混凝土的水灰比、砂率、外加劑(高效減水劑)等各方面的控制,我們得出了工程的施工配合比。

5 施工過程中的質量控制

5.1 混凝土原材料控制

每批原材料進場后,試驗部門進行驗收,對驗收合格的材料及時取樣送檢,確保原材料的質量。

5.2 混凝土的攪拌

抗凍混凝土由于摻加了外加劑,因此攪拌時間必須比普通混凝土增加50%,宜為45 s,確保混凝土能夠攪拌均勻和發(fā)揮外加劑的作用。

5.3 混凝土坍落度的控制

為了控制好混凝土的坍落度,對混凝土的坍落度進行動態(tài)管理,專人在拌合站和施工現場進行坍落度的測定工作,并做好記錄,及時交流能夠對混凝土的坍落度作出及時的調整。

5.4 混凝土的運輸

混凝土的運輸我們用10 m3的混凝土罐車,當運距較遠的風機機位時,為避免混凝土發(fā)生離析、坍落度的損失,我們可以提高10 mm～20 mm的坍落度(通過試驗確定),減少坍落度的損失,確保澆筑時坍落度的要求,杜絕采用現場加水提高坍落度的辦法。

5.5 混凝土的澆筑

混凝土的澆筑我們采用了搭架滑槽澆筑的方法,為提高澆筑效率,我們共搭架了6個滑槽。澆筑時采用插入式振搗,為保證混凝土的密實度,插入式不應超過有效半徑的1.5倍,要加強振搗,做到不欠振、不漏振、不過振,快插慢提振動棒。選擇合理的澆筑順序,6個滑槽同時利用,這樣混凝土的接槎可減少到最低,不易出現施工縫。為了混凝土的散熱,采用推移式分層澆筑的方法,每層的厚度控制在30 cm。

5.6 混凝土的養(yǎng)護

混凝土抹壓后隨即用塑料薄膜覆蓋壓實,不使其透風漏氣、水分蒸發(fā)、散失并帶走熱量,以此來保持混凝土表面的溫度;同時在塑料薄膜上覆蓋兩層草簾,用草簾濕水來保證混凝土的濕潤。采取這些措施后,可以減少混凝土表面的熱擴散,減少混凝土中心與表面的溫差,防止產生溫差裂縫和表面干縮裂縫。

6 混凝土溫度控制措施

6.1 測試點布置

溫度測試點布置見圖1。

測溫點的布置必須具有代表性和可比性,能夠反映出混凝土各部分的溫度,我們從底面、中心和上表面高度斷面考慮;按照這一原則,設置四個測溫點,每點按高度斷面分為100 mm,400 mm,900 mm,2 100 mm(距頂面距離)。

6.2 測溫方法(測溫儀器采用混凝土測溫儀)

由于混凝土基礎早期升溫較快,后期降溫較慢的特點,我們采取先頻后疏的原則,測溫從混凝土澆筑完畢后10 h開始,每4 h測一次,顯示全部點溫度,著重觀察混凝土中心與表面之間的溫差?；炷翝仓? d～8 d,每8 h測溫一次,9 d～15 d每12 h測溫一次,降溫結束后各部分的溫差進入安全范圍(ΔT≤25℃),可以解除保溫措施。

6.3 測溫結果

根據現場實際測溫情況,混凝土中心溫度在3 d～5 d達到最高,本工程實測最高溫度為54.8℃,發(fā)生在第4天,當時混凝土的表面溫度為41.2℃,混凝土的內外溫差僅為13.6℃≤25℃,符合要求。測溫情況見圖2。

6.4 混凝土強度檢測結果

混凝土7 d強度在25.3 MPa～28.9 MPa之間,28 d強度在33.5 MPa～39.3 MPa之間,與試驗結果基本吻合。

7 結語

通過本次施工過程來看,要使混凝土有較好的抗凍性,就必須在施工之前引起高度的重視,制定各種質量控制措施,控制好施工過程中的各個環(huán)節(jié),確?；炷恋馁|量,從而保證混凝土的抗凍性。本次施工我們對各個環(huán)節(jié)進行了全過程監(jiān)控和探索,保障了工程的質量,獲得了許多寶貴的經驗,可以在華電國際沽源風電二期風機基礎施工中借鑒和應用。

[1] JGJ 55-2000,普通混凝土配合比設計規(guī)程[S].

[2] GB 50119-2003,混凝土外加劑應用技術規(guī)范[S].

[3] CCES 01-2004(2005),混凝土結構耐久性設計與施工指南[S].