關于風機基礎大體積混凝土冬期施工的探討

劉 超 曹洪波 劉 帥 吳繼亮

(1.中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司,湖南 長沙 410014；2.益陽市第一建筑工程有限公司,湖南 益陽 413000； 3.海南雅居樂房地產開發有限公司,海南 陵水 572400)

關于風機基礎大體積混凝土冬期施工的探討

劉 超1曹洪波2劉 帥3吳繼亮1

(1.中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司,湖南 長沙 410014；2.益陽市第一建筑工程有限公司,湖南 益陽 413000； 3.海南雅居樂房地產開發有限公司,海南 陵水 572400)

結合風機基礎大體積混凝土冬期施工的特點，對施工中常見的質量問題(凍害和開裂)進行了分析，并闡述了病害的產生機理，提出了一些冬期施工的注意事項，包括現場管理、材料控制、混凝土澆筑、拆摸、養護等。

風機基礎，大體積混凝土，冬期施工

0 引言

近年來，國家對清潔能源特別是風電的發展在政策上給予了很大支持，使得我國風力發電得到蓬勃發展。但隨著北方多省優勢資源逐步開發完成和限電輸出等問題，風電場建設逐漸往南方高海拔山區轉移。南方山區風電場往往具有海拔高、地形復雜、冬季存在不同程度的低溫或冰凍等特點。風電場建設工期要求較緊，一般均要求在1年～2年內實現投產發電，這樣就不可避免出現風機基礎大體積混凝土在冬期施工等情況。風機基礎本身具有結構厚實、混凝土量大、承受反復的疲勞荷載、施工技術要求高、水泥水化熱高、容易形成裂縫等特點，而高寒山區，由于施工期間氣溫低、運輸不便、工作條件差等原因，進行風機基礎冬期施工要比常溫情況下施工面對更多的技術問題。由于施工條件及環境不利，冬期施工是工程質量事故的多發季節，尤以混凝土工程居多。本文從風機基礎大體積混凝土冬期施工常見質量問題及處理措施進行簡要分析和介紹，希望為后期各單位風機基礎冬期施工提供一些借鑒經驗。

1 風機基礎大體積混凝土冬期施工常見質量問題分析

根據相關規程規定，混凝土進入冬期施工期的劃分原則是：根據當地多年氣象資料統計，當室外日平均氣溫連續5 d穩定低于5 ℃即進入冬期施工；當室外日平均氣溫連續5 d高于5 ℃時解除冬期施工。凡現場施工時達到冬期施工的工程項目，均應制定相應的冬期混凝土施工方案，復核施工圖紙，對有不能適應冬期施工要求的問題應及時與設計單位研究解決。

1.1 風機基礎大體積混凝土冬期施工特點

1)冬期施工由于施工條件及環境不利，是混凝土工程質量事故的多發季節；

2)混凝土質量事故呈隱蔽性、滯后性；

3)混凝土冬期施工的計劃性和準備工作時間性強；

4)冬期施工技術要求高，能源消耗多，施工費用要增加；

5)風機基礎基本都在高寒山區，施工期間氣溫低、運輸不便，進行基礎冬期施工要比常溫情況下施工面對更多的技術問題；

6)風機基礎結構厚實、混凝土量大、工程條件復雜、承受反復的疲勞荷載、施工技術要求高、水泥水化熱高，容易形成裂縫。

1.2 風機基礎大體積混凝土冬期施工常見質量問題及產生機理[1]

風機基礎大體積混凝土冬期施工最常見的質量問題是混凝土受凍害損傷和表面開裂，其一般表現為以下兩種情況：

1)混凝土澆筑期間和澆筑后因環境溫度低，導致混凝土表面和內部凍融損壞，主要表現為：混凝土表面剝落脫皮、外觀質量差、表面起灰、混凝土強度降低等。其產生的主要原因：當溫度降低到0 ℃時，存在于混凝土中的水有一部分開始結冰，逐漸由液相(水)變為固相(冰)。這時參與水泥水化作用的水減少，水化作用減慢，強度增長相應較慢。隨著溫度的繼續下降，當混凝土中的水完全變成冰，水泥水化作用基本停止，此時強度不再增長。水變成冰后，體積約增大9%，同時產生冰脹應力，這個應力值常常大于混凝土內部形成的初期強度值，使混凝土受到不同程度的破壞(即早期受凍破壞)，從而降低混凝土強度。此外，當水變成冰后，還會在骨料和鋼筋表面上產生顆粒較大的冰凌，減弱水泥漿與骨料和鋼筋的粘結力，從而影響混凝土的抗壓強度。當冰凌融化后，又會在混凝土內部形成各種各樣的孔隙，而降低混凝土的密實性及耐久性。

2)混凝土冬期施工由于天氣寒冷，基礎溫差和內外溫差很難控制，容易使混凝土產生開裂和鋼筋銹蝕等現象。其產生的主要原因：首先，風機基礎屬于大體積混凝土施工，水泥水化熱是基礎大體積混凝土中的主要溫度因素，水化熱使基礎混凝土內部溫升常達30 ℃～55 ℃,澆筑溫度加水化熱溫度能構成最高溫度，如果不采取有效方法控制最高溫度值、降低內外溫度差、改善約束條件減少溫度應力，勢必導致結構出現溫度裂縫，嚴重時可形成貫穿性裂縫。其次，由于鋼筋的氧化銹蝕伴生體積膨脹，致使混凝土沿主筋或箍筋方向產生裂縫。再次，水泥的安定性不良，混凝土的水灰比太大，早期強度低，失水太快也會引起開裂。混凝土內部水分由邊緣向中心移動，形成壓力也將引起軸向裂縫。

風機基礎大體積混凝土冬期施工主要問題分析關聯圖如圖1所示。

受凍、開裂問題是在工程建設中帶有一定普遍性的技術問題，裂縫一旦形成，特別是基礎貫穿裂縫出現在重要的結構部位，危害極大，它會降低結構的耐久性，削弱構件的承載力，同時可能危害到建筑物的安全使用。能夠有效的控制混凝土溫度變形裂縫才能提高混凝土的抗滲、抗裂、抗侵蝕性能，才能提高結構的耐久年限。

2 風機基礎大體積混凝土冬期施工處理措施

2.1 做好現場管理準備[2]

1)根據現場實際情況制定風機基礎大體積混凝土冬期施工專項施工方案和事故預案，報相關單位批準后實施，實行專人負責，落實相關責任制度，保證混凝土冬期施工的工程質量、工期按計劃執行。

2)做好相關人員的大體積混凝土冬期施工培訓和技術交底工作，對設備、材料和人員進行全面檢查，保證其符合冬施生產的需要。

3)關注未來3 d～7 d內天氣變化情況，并做好相應的工作安排和計劃調整。

4)安排專人負責每日混凝土的測溫工作，做好冬施混凝土施工記錄。

5)根據要求準備好外加劑材料，保溫材料，施工儀表(測溫計)，施工人員勞保用品等物資，搭設保溫防風暖棚(若需)，做好現場材料、設備、人員防寒保溫工作。

2.2 原材料的選擇及要求

1)冬期混凝土澆筑施工前，攪拌站應提供防凍劑的產品合格證書、品質檢測報告及進場質量檢查報告，報相關單位審批后方可使用；

2)在滿足混凝土各項指標前提下，控制好混凝土水灰比、水泥標號，減少用水量，對于摻防凍劑的混凝土，嚴禁使用高鋁水泥。混凝土所用骨料必須清潔，不得含有冰雪等凍結物及易凍裂的物質。在摻用含有鉀、鈉離子防凍劑的混凝土中，骨料中不得混有活性材料，以免發生堿—骨料反應。混凝土拌和物應有一定的溫度，以保證在運輸和澆筑過程中不致凍結；

3)選擇合適的外加劑。在混凝土冬期施工時，可按規范要求添加早強劑及防凍劑，以保證混凝土初期強度。摻防凍劑混凝土的原材料必須符合混凝土冬施要求，嚴禁采用含氯配置的早強劑及早強型減水劑或摻有氯鹽組分的防凍劑；使用防凍劑要注意摻加方法和嚴格控制摻量，過量會使混凝土凝速太快，造成施工困難、構件表面離析嚴重，影響外裝飾質量，而且摻量過多還會降低混凝土強度；如果摻量不足，混凝土結構可能會凍壞。摻防凍劑的混凝土攪拌時間應適當延長，以保證防凍劑在混凝土中均勻分布。

2.3 混凝土澆筑過程控制及拆模要求[3]

1)風機基礎大體積混凝土冬期施工時模板推薦采用高強復合木模板，可起到一定的保溫效果，不宜使用鋼模。

2)混凝土澆筑時應在每個澆筑帶混凝土卸料點、中部、坡角處布置多個振搗器，使混凝土得到全面振搗。并嚴格控制振搗時間、振搗點間距和插入深度，避免各澆筑帶交接處的漏振。

3)嚴格落實混凝土冬期施工的測溫工作。測溫工作由專人負責，并對其進行測溫培訓，培訓合格后方可上崗。測溫工作嚴格按照方案要求進行布設，測溫時間和測溫值應詳細記錄，當測溫工作人員發現溫度異常時，應立即向項目技術負責人匯報，以便及時采取必要的措施。

4)混凝土拌和前，可考慮對水、骨料等材料進行加熱，以保證混凝土出機溫度不低于10 ℃，保證混凝土入模溫度不低于5 ℃，混凝土罐車的罐體和泵車輸料管均應采用防寒氈及塑料布進行保溫，澆筑前應清理干凈模板上的冰雪和污物、冰茬或凍土，盡量縮短運輸和澆筑時間。

5)嚴格控制混凝土拆模時間。模板拆除時間應嚴格以同條件試塊試壓結果為依據。模板和保溫層，應在混凝土冷卻到5 ℃后方可拆除。當混凝土與外界溫差大于20 ℃時，拆模后的混凝土表面應加臨時覆蓋，以使其緩慢冷卻。同時，拆模前應根據氣溫條件適當推遲拆模時間，以保證混凝土拆模強度符合要求。

2.4 混凝土養護

大體積混凝土應由專人進行養護，采用蓄熱法養護混凝土，混凝土澆筑完畢后的12 h內，對混凝土表面加以覆蓋塑料膜和保溫麻袋或棉被保溫養護，持續養護時間以溫度監測結果為準。當溫度監測顯示內外溫差小于25 ℃時，撤除薄膜，混凝土表面加5 cm細砂，澆水養護，保持混凝土表面處于濕潤狀態。養護期內混凝土表面應始終保持溫熱潮濕狀態。對于低溫下的保溫養護措施還可以考慮采用蒸汽養護、碳爐養護、電加熱養護等方式。

3 結語

風機基礎大體積混凝土冬期施工方案將直接影響工程進度、質量和成本。在實際施工中應結合工程的氣候環境、工程結構狀況、工期緊迫程度等因素，采取相應的施工對策，才能有效地應對混凝土冬期施工問題，保證工程施工進度及質量。

對于風電場施工應盡量避免風機基礎大體積混凝土在冬期寒冷天氣施工。但對于不可避免的冬期施工，應提前做好準備和防范，根據具體情況具體分析，針對不同情況，采取不同的冬期施工措施，保證風機基礎大體積混凝土的冬期施工質量，降低施工質量事故。

[1] 官趙文.對冬季水利施工技術中混凝土的應用研究[J].建材與裝飾，2012(1)：15-16.

[2] 陳紹峰.風力發電場工程風機基礎混凝土施工方案[J].中國西部科技，2008(7)：33-34.

[3] 朱留成,蘭 俊.基礎優化建議書[J].華章，2009(5)：89-90.

Wind turbine foundation construction of large volume concrete in winter

LIU Chao1CAO Hong-bo2LIU Shuai3WU Ji-liang1

(1.HydrochinaZhongnanEngineeringCo.,Ltd,Changsha410014，China； 2.YiyangCitytheFirstConstructionCo.,Ltd,Yiyang413000，China; 3.HainanAgileRealEstateDevelopmentCo.,Ltd,Lingshui572400,China)

Combining with massive concrete winter construction features of wind turbine foundation, the paper analyzes common construction quality problems(frozen and cracking), describes diseases producing mechanism, and puts forward some winter construction matters including field management, material control, concrete grouting, demolition and maintenance and so on.

wind turbine foundation, massive concrete, winter construction

1009-6825(2014)34-0107-02

2014-09-26

劉 超(1983- ),男,工程師; 曹洪波(1975- )，男，工程師； 劉 帥(1985- )，男，助理工程師； 吳繼亮(1984- )，男，工程師

TU743

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