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德昌县李家坝风电场风机基础混凝土温度控制措施

时间:2023-12-31 来源:飒榕旅游知识分享网


德昌县李家坝风电场风机基础混凝土温度控制措施

摘要:风机基础施工质量是风机机组安全运行的重要因素之一。基础混凝土需一次浇筑完成,不允许有施工缝,属于大体积混凝土施工。本文主要介绍风机基础混凝土温度裂缝的控制措施。

关键词:风机基础、大体积混凝土、绝热温升、裂缝 1.工程概述

德昌风电是中国首个山谷风力发电场,也是四川首座风力发电场。德昌风电三期工程李家坝风电场建设规模47.5MW,共19台风机机组,单机容量为2.5MW,年发电量9088.2万kW.h。风电机组基础采用现浇钢筋混凝土浅埋基础,其基础型式为圆形独立扩展基础,混凝土强度等级采用C35W4F50,一台风机基础浇筑工程量为727.57m³。设计要求风机基础混凝土需一次浇筑完成,不允许有施工缝,属于大体积混凝土施工,施工难度较大。

2 . 风机基础混凝土温度控制措施

风电机组基坑开挖和地基处理完成并经四方验收合格后,方可进行风机组基础垫层混凝土施工,待垫层混凝土初凝后,垫层与风机基础接触面进行凿毛,待垫层混凝土强度达到设计强度的80%后可进行基础环吊装,基础环吊装完成并通过验收后,进行风机基础混凝土施工。

2.1混凝土原材料

(1)水泥:采用低热硅酸盐水泥,水泥强度等级42.5MPa。水泥除符合现行国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175的有关规定外,其3d 天的水化热不宜大于240kJ/kg,7d 天的水化热不宜大于270kJ/kg。

(2)骨料除符合国家现行标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52 的有关规定外,尚符合下列规定:

① 细骨料采用中砂,其细度模数宜大于2.3,含泥量不大于3%;

② 粗骨料选用粒径5~31.5mm,连续级配,含泥量不大于1%;

(3) 粉煤灰质量符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB 1596的有关规定。

(4) 所用外加剂的质量及应用技术,符合现行国家标准《混凝土外加剂》GB 8076、《混凝土外加剂应用技术规范》GB 50119 和有关环境保护的规定。

(5)拌合用水的质量符合国家现行标准《混凝土用水标准》JGJ 63 的有关

规定。

2.2混凝土配合比

本工程混凝土配合比委托四川交大工程检测咨询有限公司进行设计,混凝土配合比设计遵循下列规定:

(1) 风机基础大体积混凝土配合比设计,除符合现行国家现行标准《普通混凝土配合比设计规范》JGJ 55 外,尚符合下列规定:

① 采用混凝土60d 或90d 强度作为指标时,将其作为混凝土配合比的设计依据。

② 所配制的混凝土拌合物,到浇筑工作面的坍落度不宜低于160mm。

③ 拌和水用量不宜大于175kg/m3。

④ 粉煤灰掺量不宜超过胶凝材料用量的40%;矿渣粉的掺量不宜超过胶凝

材料用量的50%;粉煤灰和矿渣粉掺合料的总量不宜大于混凝土中胶凝材料用量

的50%。

⑤ 水胶比不宜大于0.55。

⑥ 砂率宜为38~42%。

⑦ 拌合物泌水量宜小于10L/m3。

(2)为防止基础混凝土出现裂缝,EPC总承包单位要求在混凝土中加入螺旋型增强纤维材料,抗拉强度≥1150MPa,每立方混凝土中加入0.7kg聚乙烯醇纤维材料。

2.3入仓方式

根据施工现场实际条件,为了保证混凝土入仓强度,经经济技术比分析,本工程采用商品混凝土。混凝土入仓方式采用在基坑四周搭设溜槽配浇筑周边混凝土,风电机组基础中部和上部采用一台80m³混凝土汽车泵进行浇筑。

2.4混凝土浇筑

施工规范规定混凝土振捣器采用软轴式振捣器,混凝土分层需小于等于振捣棒(头)长度的1.25倍,同时小于等于50cm。风机基础混凝土浇筑采用1台φ100

高频振捣棒、2台φ70振捣棒、1台φ50振捣棒,振捣棒(头)长度的1.25倍大于50cm,故混凝土浇筑分层厚度为50cm。

风机基础下部圆柱体截面面积为346.185㎡,一层混凝土工程量为173.093m³,浇筑一层时间约3.43h。为了不出现初凝现象,风机基础下部圆柱体结构采用 “一个坡度,从外向内,循环推进,一次到顶”推移式连续浇筑;中部圆台体不设置模板,为了方便其成型收面,同时保证混凝土振捣质量,采用整体分层连续浇筑;风机基础上部圆柱体采用整体分层连续浇筑,同时保证基础环周围混凝土均匀浇筑上升,避免产生压力差造成基础环产生位移。

混凝土采用二次振捣工艺。振捣时振捣棒直上直下,快插慢拔,插点均匀,插点间距不大于振捣棒的有效振捣范围,上下层混凝土振捣搭接5~10cm,每点振捣时间为10~15秒以混凝土表面泛浆不在溢出气泡为准,避免超振和漏振,避免碰撞模板和预埋件,保证振捣质量,混凝土拆模后表面无蜂窝、麻面缺陷。

泵送混凝土振捣后表面砂浆较厚,混凝土初凝前外露结构面需要进行二次抹面压实处理,以闭合混凝土的收水裂缝。

混凝土浇筑过程中经常观察模板、支架、钢筋和预埋件是否出现变形、位移、堵塞等情况,若发生异常,暂定浇筑并立即处理,处理完成后恢复浇筑。

2.5混凝土养护

风机机组基础混凝土属于大体积混凝土,采用“蓄热法”进行养护,施工中安排专人负责保温保湿养护工作。混凝土浇筑完毕后的12小时内,在混凝土表面覆盖塑料薄膜和17.5cm厚保温草袋保温保湿养护,草袋上下层错开,搭接压紧,形成良好的保温层,减少混凝土表面热扩散,以降低混凝土内外温度应力,避免产生温度裂缝。保温层由易透风保温材料上铺一层不易透风薄膜材料组成,不易透风薄膜材料能增强保温层保温效果,同时避免养护水蒸发。养护时间以混凝土内部和表面温差不大于25℃,混凝土表面和大气温差不大于20℃时结束,同时保湿养护的持续时间不得少于14d。

2.6混凝土的温度检测

2.6.1温控点的布置

本工程测温点采用在混凝土中预埋PVC管的方法,每台风机基础预埋3个测温点,分别监测混凝土上部、中部及下部的温度。

2.6.2温度测量方法

混凝土温度测量使用普通温度计进行测量。温度计系细绳垂吊至预埋PVC管底,停留时间不少于2分钟后迅速查看温度,每次测温结束PVC测温管管口用塞子临时封堵。测温延续时间自混凝土浇筑至混凝土温度稳定后止,测温时间

间隔为:混凝土浇筑完成后1~3天每2小时测量一次,4~7天每4小时测量一次,此后测温频率为每天1~2次。测温员做好过程记录工作,出现异常情况及时上报,并及时调整养护措施。温度监控工作结束后,PVC测温管用C35细石混凝土封堵。

3混凝土温度计算

3. 1胶凝材料水化热总量计算:

(1)采用粉煤灰与矿渣粉双掺时,不同掺量掺合料水化热调整系数可按下述公式进行计算:

k = k1+k2-1

式中:k——不同掺量掺合料水化热调整系数;

k1—粉煤灰掺量对应的水化热调整系数可按表1取值;

k2—矿粉掺量对应水化热调整系数可按表3-1取值。

表3-1不同掺量掺合料水化热调整系数

掺量 0 10% 20% 30% 40%

粉煤灰(k1) 1 0.96 0.95 0.93 0.82

矿渣粉(k2) 1 1 0.93 0.92 0.84

本配合比掺合料掺量=111/284=39.1%,故k1取0.85,k2取1,

则:k=k1+k2=0.85+1-1=0.85

(2)胶凝材料水化热总量应在水泥、掺合料、外加剂用量确定后根据实际配合比通过试验得出。当无试验数据时,可考虑根据下述公式进行计算:

Q= kQ0

式中: Q — 胶凝材料水化热总量(kJ/kg);

Q0 — 水泥水化热总量(kJ/kg)。

则Q= kQ0=0.85×350kj/kg=297.50kj/kg。

3. 2混凝土最大绝热温度升计算

混凝土最大绝热温度升按下述公式计算:

Th=(mc+kF)Q/Cρ

式中:Th—混凝土最大绝热温升(℃);

mc—每m³混凝土的胶凝材料用量(kg/m3),拟用混凝土配合比每立方米混凝土水泥用量为284(kg/m³);

c—混凝土的比热,一般为0.92~1.0〔kJ/(kg.℃)〕,本次计算取0.97〔kJ/(kg.℃)〕;

ρ—混凝土的重力密度,2400~2500(kg/m³),拟用配合比混凝土为2370(kg/m³);

F—混凝土活性掺和料用量(kg/m3),拟用混凝配合比中混凝土活性掺和料用量为111(kg/m3);

Q—胶凝材料(水泥)28天水化热总量(kJ/kg),经计算为297.50 (kJ/kg)。

k—不同掺量掺合料水化热调整系数,经计算查表取0.96;

则:Th=(284+0.97×111)×275/(0.97×2370)= 63.89℃

3.3混凝土中心温度(3天、6天)计算

混凝土中心温度按下述公式进行计算:

T1(t)=Tj+Thξ(t)

式中:T1(t)—t龄期混凝土中心计算温度(℃)

Tj—混凝土浇筑温度(℃),本工程混凝土浇筑时间段为7~9月,根据气象资料7~9月平均温度=(23+22.5+20.1+17.6)/4=20.80℃。

Thξ(t)—齢期降温系数,查表Thξ(3)=0.74,Thξ(6)=0.73;

则:T1(3)=20.80+63.890×0.74=68.079℃

T1(6)=20.80+63.890×0.73=67.440℃

混凝土浇筑体表面保温层厚度按下述公式进行计算:

式中: δ—混凝土表面的保温层厚度(m);

λ0—混凝土的导热系数,本次计算取2.33[W/(m·K)];

λi—第i 层保温材料的导热系数,麻袋的保温系数为0.13[W/(m·K)];

Tb—混凝土浇筑体表面温度 ,根据规范要求混凝土内表温差应小于25℃,则需控制混凝土表面温度为68.079-25=43.079℃;

Tq—混凝土达到最高温度(浇筑后3d-5d)的大气平均温度(℃);

Tmax—混凝土浇筑体内的最高温度(℃);

h—混凝土结构的实际厚度(m),基础最大厚度为4.4m;

Tb-Tq —可取15℃~20℃,实际为43.079-20.8=22.279℃;

Tmax-Tb—可取20℃~25℃,本次计算取25℃;

Kb— 传热系数修正值,取1.3~2.3,见表(C.1),气象资料显示7~10月,风速均小于4m/s,保温层采用保温麻袋表面铺薄膜(保温层种类为在易透风保温材料上铺一层不易透风材料),查表取值为1.6。

则:δ=0.5×4.4×0.13×22.279×1.6/(2.33×25)=0.175m

故当采用厚17.5cm的保温层(保温麻袋表面铺薄膜),混凝土温控效果符合规范要求。

结束语

风机基础回填前,经四方联合验收,未发现风机基础有影响结构安全的混凝土温度裂缝,说明施工方案合理可行。

参考文献

《风力发电工程施工组织设计规范》 DLT5384-2007

《混凝土结构工程施工规范》 GB50666-2011

《大体积混凝土施工规范》 GB50496-2009

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