淺談風力發電機組擴展基礎缺陷防治措施

路星亮

摘 要：風力發電機組基礎工程是風電場工程建設中的重要環節，基礎工程施工質量的優劣以及工期的提前與滯后將直接影響整個風電場的建設進度，由于近年來風電產業的發展壯大，風電機組的基礎設計也在不斷的演變、發展，如梁板式基礎、無張力灌注樁基礎、預應力錨栓基礎等，但相比較而言，目前我國使用較為廣泛的還是圓形擴展基礎，因此，文章主要針對風力發電場圓形擴展基礎的混凝土缺陷防治措施進行論述，其目的是希望在今后的風力發電機組基礎施工過程中能起到參考和借鑒的作用。

關鍵詞：風力發電機組；圓形擴展基礎；缺陷；防治措施

前言

我國幅員遼闊，風能資源的儲量極為豐富，風力發電建設速度迅猛。在“十一五”期間，我國風電裝機總容量達到4180×104kW，并網發電總容量達到3107×104kW；“十二五”期間，我國風電裝機規模將達到9000×104kW，新增裝機5000×104kW，年平均裝機1000×104kW。根據我國國情，發展風力發電的基本路線是：重點發展陸地風電，積極推進海上風電。在主要發展并網型風電的同時，還要發展離網風電和分布式電網系統。因此，風力發電的發展前景極為良好。

隨著風電產業的發展壯大，風機基礎設計也在不斷的演變、發展，逐步出現了梁板式基礎、無張力灌注樁基礎、預應力錨栓基礎等，但相比較而言，目前我國使用較為廣泛的還是圓形擴展基礎，其優點主要在于設計經驗和施工工藝較為成熟，適用于各種不同的地質條件。

1 擴展型基礎混凝土施工通病的處理與防范

1.1 混凝土蜂窩麻面的形成及處理措施

混凝土蜂窩麻面形成的原因分析：在混凝土施工的過程中，如能對混凝土進行良好的振搗從而使得水泥混凝土中所含有的氣泡等能及時排出.如未能做好良好的振搗或是引氣劑的質量較差將極易導致混凝土蜂窩麻面的形成。在風機基礎澆筑過程中，大部分使用混凝土泵車配備溜槽進行澆筑，在泵送的過程中通常都會加入一定量的引氣劑從而使得水泥混凝土能夠進行良好泵送。但是市場上的各種引氣劑效果參差不齊加之性能上的差異將會導致一些引氣劑與水泥混凝土中相連從而形成連通性大氣泡，在振搗不到位的情況下，氣泡不能完全排除，將會在混凝土結構表面造成蜂窩麻面，影響水泥混凝土的施工質量。

水泥混凝土的配合比是控制水泥混凝土性能的重要措施。水泥混凝土的配合比選用不當將會導致拌合后的水泥混凝土粘稠度過高，如砂率偏大、用水量較小，外加劑中存在不合理的增稠成分，會造成混凝土中氣泡排除較為困難，振搗施工后水泥混凝土中的氣泡如無法及時的排除將會導致水泥混凝土完成施工后容易出現蜂窩麻面缺陷。

根據國家相關規范和規定中的要求，在對水泥混凝土進行澆筑施工時，水泥混凝土應當采用分層澆筑，分層澆筑時各層的厚度應控制在300～500mm的區間范圍內，以確保水泥混凝土澆筑質量，但是在實際的水泥混凝土澆筑施工中，水泥混凝土的澆筑厚度往往要超過500mm，這就為水泥混凝土的振搗效果埋下了較大的安全隱患，水泥混凝土澆筑層過厚將不利于通過振搗將水泥混凝土中的氣泡排出，從而導致水泥混凝土澆筑后出現蜂窩麻面的缺陷。

除了上述各因素外，脫模劑選用不當也是造成水泥混凝土澆筑施工完成后出現蜂窩麻面缺陷的重要原因之一。因此在脫模劑的選擇上應當慎重。

1.2 混凝土蜂窩麻面的處理措施

合理的選擇引氣劑，一般來說，優質的引氣劑一般在混凝土中引入氣泡直徑在10～200μm左右，且分布于水泥混凝土中的氣泡較為均勻，不會出現氣泡連接在一起出現連接性氣泡的缺陷，根據對比和試驗，以單寧酸和蒎烯為主的引氣劑能夠取得較為良好的施工性能。

降低混凝土的粘稠度。針對因水泥混凝土粘度過高而導致的蜂窩麻面問題，應當對水泥混凝土的配合比進行適當的調整，通過對水泥混凝土中的水灰比、砂率、膠結材料用量以及外加劑的組分等進行調整，從而使得水泥混凝土的粘稠度得到極大的改善，以使得水泥混凝土澆筑后的水泥混凝土結構表面的質量得到極大的提高，避免出現大體積水泥混凝土澆筑后的蜂窩麻面問題。

嚴格按照《混凝土泵送施工技術規范》的要求進行施工作業，每層混凝土澆筑厚度不應大于500mm，并對施工人員進行有效技術交底，澆筑過程中積極采用復振方式進行振搗；選擇使用優質脫模劑。

2 影響混凝土強度的原因分析

強度是混凝土最主要的技術特性，也是施工過程中必須達到的首要指標。混凝土的強度包括抗壓強度、抗拉強度、抗剪強度以及鋼筋的粘結強度等。通常混凝土的強度越大，其剛性、不透水性、抗風化及耐腐蝕性也越高。

水灰比：混凝土是由水泥、沙、石、水、外加劑按一定比例拌合而成的，在水泥混凝土的強度構成中，水泥混凝土所使用的各種原材料的質量是水泥混凝土強度的基礎。此外，水泥混凝土的強度還與水泥混凝土的水灰比呈現出直接的聯系。在水泥混凝土的構成中，水泥是水泥混凝土中的活性組分，水泥混凝土在配合比相同的條件下，選用高標號的水泥將會使得粗集料和細集料之間的粘結強度越高，所拌合而成的水泥混凝土的強度也越強。一般來說，當選用相同強度的水泥時，水泥混凝土的強度與水灰比有著直接的聯系。水泥在水化的過程中需要大量的水分，理論上來說，水泥水化是所需要的結合水占據水泥質量的約23%左右，而在水泥混凝土的實際拌合的過程中，為使得水泥混凝土獲得較強的流動性，通常采用的是多加水量（占水泥質量的40%～60%）的方式，以滿足施工所需求的流動性。在水泥混凝土完成澆筑并進行硬化的過程中，水泥混凝土中所含有的多余的水分或是殘留在混凝土中形成水泡或蒸發后將使得水泥混凝土的表面等區域形成氣孔，使得混凝土內部形成不同尺寸的孔隙。這些孔隙的存在會使得水泥混凝土抵抗載荷有效斷面大大的減少，從而使得水泥混凝土孔隙中的應力更為集中，降低了混凝土的強度。但如水灰比太小，拌合物過于干稠，施工難度大，會出現蜂窩、孔洞，導致混凝土強度嚴重下降。因此，在滿足施工要求且保證混凝土均勻密實的條件下，水灰比越小，與集料粘結力越大，混凝土強度就越高。

集料：為確保水泥混凝土的強度除了做好水泥的選擇外，也應做好水泥混凝土中集料級配的選擇，從而使得粗、細集料獲得較為良好的砂率，從而使得水泥混凝土凝固時能夠獲得較為良好的骨架，使得水泥混凝土能夠形成良好的支撐，從而提高水泥混凝土的強度。在水泥混凝土的拌合過程中需要加強對于集料質量的管理，這是由于當水泥混凝土集料中混入較多的雜質時，將會導致集料的級配變差，進而導致水泥混凝土的強度降低，造成這一問題的主要原因是較差的集料（如碎石）表面光滑且不含有較多的棱角，進而使得集料和水泥砂漿之間的機械嚙合力和粘結力大為降低。集料的強度直接影響到水泥混凝土的強度。通常來說，水泥混凝土拌合時所選用的集料的強度越高則配置出來的水泥混凝土的強度越高，這一現象在取低水灰比和配置高強度水泥混凝土時會較為明顯地體現出來。

養護溫度及濕度：完成了對于水泥混凝土的拌合和澆筑后，為確保水泥混凝土的質量，避免其表面出現麻面缺陷應當加強對于水泥混凝土的養護作業。在水泥混凝土養護作業中，環境和溫度都是影響水泥混凝土養護效果的重要的影響因素，其通過水泥混凝土水化過程所產生的影響而起作用。混凝土強度發展的程序和速度取決于水泥的水化狀況，在水泥混凝土澆筑成型后，需要在一個較為適宜的溫度和濕度范圍內使水泥混凝土能夠得到充分的水化，從而確保水泥混凝土的養護質量。當水泥混凝土養護作業中溫度過高時，將會導致水泥混凝土的水化速度過快，水泥混凝土的強度發展也越快，反之較低的溫度將會阻礙水泥混凝土的水化效果。尤其是當周邊溫度低于零度時將會導致水泥混凝土中所含有的水分結冰進而影響到水泥混凝土的凝結固化。而且由于混凝土孔隙中的水結冰產生體積膨脹（約9%），而產生相當大的壓應力（可達100M

Pa），使硬化中的混凝土結構遭到破壞，強度受到損失。氣溫升高時，冰又開始融化，如此反復凍融，混凝土表面開始剝落，甚至完全崩潰。混凝土早期強度低，更容易產生凍害。所以在冬季施工時需要特別要注意保溫養護，以免混凝土早期受凍破壞。

齡期：齡期是指混凝土在正常養護條件下所經歷的時間。水泥混凝土的強度與齡期之間總體呈現出正比的關系，其在初期7-14d的時間周期內水泥混凝土的凝結強度增長最快，而后凝結強度將逐漸放緩，為了確保水泥混凝土的凝結強度和凝結質量，需要在水泥混凝土成型后的一定時間內維持周圍環境有一定的溫度和濕度。在完成了水泥混凝土的澆筑并對其進行養護的過程中，首先應當在澆筑完成后的12小時內使用草袋或水泥混凝土養護膜等物對其進行覆蓋，以避免水泥混凝土中的水分蒸發。尤其是在夏季溫度較高時進行水泥混凝土的養護作業時，為避免水泥混凝土中的水分蒸發過快尤其需要加強對于水泥混凝土的澆水保濕，對于使用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣水泥時，澆水保濕的時間周期應當≥7d，而使用火山灰水泥和粉煤灰水泥或在施工中摻緩凝型外加劑或混凝土有抗滲要求時，不應小于14d。在水泥混凝土的養護作業施工時，對于夏季應特別注意澆水，以使得水泥混凝土保持必要的濕度。而當在冬季進行水泥混凝土施工作業時，應當對水泥混凝土做好保暖作業，以使得水泥混凝土凝固時獲得必要的溫度。

試驗：實驗條件指試件的尺寸、形狀、表面狀態及加荷速度等，試驗條件影響混凝土強度的試驗值。

（1）試件尺寸：當混凝土具有相同配合比時，試件的尺寸越小，測得的強度就越高。

（2）試件的形狀：當試件受壓面積相同，而高度不同時，高寬比越大，抗壓強度越小。

（3）加荷速度：加荷速度越快，測得的混凝土強度值也越大，當加荷速度超過1.0MPa/s時，這種趨勢更加顯著。因此，我國標準規定混凝土抗壓強度的加荷速度為0.3～0.8/s，且應連續均勻的進行加荷。

外加劑：正確的使用外加劑，除了混凝土拌合物可以獲得所要求的特殊性能外，硬化以后其強度會比不摻時提高。外加劑使用不當，就會引起混凝土的強度降低。一種情況是除高效減水劑以外的其他任何種類外加劑摻量過大。另一種情況是水泥與外加劑適應性差，摻入后引起混凝土假凝、急凝等，使得硬化混凝土疏松，降低了混凝土的強度。

3 影響混凝土和易性的主要因素

水泥漿的數量、水泥漿稠度、集料的影響以及混凝土的外加劑、時間及溫度、組成材料的品種及性質等的多種因素。

當水泥混凝土出現離析時應調整砂率，適當增加砂的數量，以增大砂漿的黏度。同樣，如水泥漿發生離析時，則應增大水泥漿的黏度，為了保證混凝土的流動性，也應相應的增加水泥漿的數量。

4 結束語

風力發電機組擴展型基礎工程是風電場工程建設的重要組成部分，對風力發電機組的安全、可靠運行方面起到至關重要的作用。其中，風力發電機組圓形擴展基礎大體積混凝土施工質量的優劣，直接關系到風力發電機組的安全狀態和使用壽命。本文分析了風力發電機組擴展基礎在施工過程中在質量控制方面應加強的控制要點，并結合工程實例加以說明。經比較論證：在風力發電場的工程建設過程中，在嚴格依據國家現行的規范標準以及設計要求的基礎上，更應嚴格把控各項施工質量環節，充分做好“事前、事中、事后”控制，才能有效的保證擴展型基礎的施工質量。

參考文獻

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2009-10-1.