綠蔭塘風電場C35高性能混凝土配合比設計和風機基座混凝土施工工藝及其控制

陳漫天 李志生 李艷艷

摘要：介紹了涼山州會東縣綠蔭塘風電場C35高性能混凝土配合比的整個設計過程；明確高山風電場施工條件與環境下，混凝土能夠達到低滲透性，并滿足混凝土的抗凍性能；介紹風機基座混凝土的施工工藝及其現場質量控制措施。

關鍵詞：配合比設計；高性能混凝土；耐久性；風機基座；施工工藝；控制

1工程概況及混凝土技術要求

1.1工程概況

綠蔭塘風電場距會東縣城約 40km，海拔高度在3100m～3300m之間，風電場海拔較高，受西南氣流影響，大風頻繁出現，且春節季風尤為明顯。綠蔭塘風電場總裝機容量 77.5MW，主要由交通道路工程、31臺單機容量2500kW的風電機組、31臺箱式變壓器、3回35kV集電線路組成。本風電場由于海拔高度較高，山地氣候明顯，晝夜溫差極大，且涉及大體積混凝土澆筑施工技術要求較高，特別是在施工中要防止混凝土因水泥水化熱引起的溫差產生溫度應力裂縫，而混凝土配合比設計、各項原材料檢測及混凝土的施工工藝是確保質量、滿足設計要求的重要手段，因此需要從材料選擇上、配合比的設計上和技術措施等有關環節需做好充分的準備工作，才能保證基礎大體積混凝土順利完成澆筑。

1.2混凝土技術要求

根據合同要求，明確了綠蔭塘風電場工程混凝土主要性能技術指標見表1。

1.2.1混凝土原材料要求

混凝土由水泥、摻合料、水、砂、石、外加劑等基本組成材料構成，原材料的性質在很大程度上直接影響到混凝土強度、耐久性及其他性能，為了了解材料基本性質，必須對原材料進行材料品質試驗檢測。

綠蔭塘風電場混凝土配合比試驗用混凝土原材料主要為四川會東利森水泥股份有限公司生產的P.O42.5水泥普通硅酸鹽水泥；攀枝花德昆工貿有限責任公司生產的F類II級粉煤灰；減水劑選用江蘇蘇博特生產的PCA聚羧酸高性能減水劑及GYQ（Ⅰ）引氣劑。

1.2.1.1 水泥

水泥采用會東利森水泥股份有限公司生產p.o42.5普通硅酸鹽水泥，水泥檢測結果滿足《通用硅酸鹽水泥》GB175-2007要求。

1.2.1.2 粉煤灰

粉煤灰采用攀枝花德昆工貿有限責任公司生產的F類II級粉煤灰，粉煤灰檢測結果滿足GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》對F類II級灰的要求，具體見表2。

1.2.1.3 骨料

A.細骨料采用本項目自產的人工砂，檢測結果滿足DL/T5144-2015《水工混凝土施工規范》及合同中規定的要求。

B.粗骨料采用本項目自產的人工碎石（5～20mm、20～40mm），檢測結果滿足DL/T5144-2015《水工混凝土施工規范》的要求.

2 配合比設計、試配、調整與確定

2.1配合比試驗

2.1.1減水劑摻量選擇試驗

減水劑與膠凝材料有一定的適應性，一般外加劑摻量低、混凝土坍落度合適且和易性較好的減水劑摻量為最佳摻量，此時減水劑與膠凝材料的相容性較好，具體見下表3。

根據試驗結果可以看出，采用PCA高性能減水劑最佳摻量為0.60%。

2.1.2混凝土單位用水量、最優砂率選擇試驗

混凝土單位用水量的多少，是影響混凝土拌和物流動性大小的主要因素。在滿足混凝土強度、耐久性等設計要求和施工和易性前提下，力求混凝土單位用水量最小，最大限度的減少混凝土中的膠凝材料用量，從而降低水化熱，減少溫度裂縫，同時由于混凝土用水量的減少，混凝土干縮裂縫的幾率也會降低、混凝土的耐久性能也將提高。單位用水量選擇試驗結果見表12。

砂率的大小對混凝土的和易性和用水量有很大的影響。砂率過大，拌和物顯得干稠，流動性減?。簧奥蔬^小，混凝土拌和物中砂漿量不足，造成流動性，特別是粘聚性和保水性變差，影響混凝土強度，耐久性以及其它一些性能。試驗過程中固定水膠比及用水量，調整砂率，測不同砂率下混凝土的坍落度。坍落度最大、粘聚性好、含砂量適中的砂率即為最優砂率，最優砂率選擇試驗結果。

根據試驗結果可以看出，二級配160～180mm混凝土用水量在165Kg/m3左右，砂率在42%左右；二級配90～110mm混凝土用水量在150Kg/m3左右，砂率在38%左右。

2.1.3混凝土配合比試配

根據已經采集的相關檢測參數，確定選取會東利森水泥有限公司生產的42.5普通硅酸鹽水泥、攀枝花德昆粉煤灰、蘇博特PCA聚羧酸減水劑及GYQ（Ⅰ）引氣劑進行混凝土配合比試驗。

2.1.4強度回歸分析

根據上表10混凝土硬化后力學性能成果，對混凝土抗壓強度和膠水比進行回歸；

2.1.5理論水膠比確定

混凝土配制強度參照《普通混凝土配合比設計規程》（JGJ55-2011）進行計算。即

fcu，0=fcu，k+ tσ （1）

fcu，0----混凝土配制強度，MPa；

fcu，k ----混凝土設計齡期立方體抗壓強度標準值，MPa；

t----概率度系數，依據保證率P選定，取值參照表14；

σ----混凝土立方體抗壓強度標準差，MPa；取值參照表15。

2.1.6混凝土拌和物試驗

選取0.40水膠比、20%粉煤灰摻量，坍落度160-180mm二級配混凝土進行拌和物性能試驗，具體見表4。

2.2混凝土耐久性試驗

2.2.1混凝土抗滲試驗

采用利森普硅水泥、攀枝花德昆粉煤灰、PCA減水劑進行了混凝土抗滲試驗。

2.2.2 混凝土抗凍試驗

采用利森普硅水泥、攀枝花德昆粉煤灰、PCA減水劑及GYQ（Ⅰ）引氣劑進行了混凝土抗凍試驗。

3筏板基礎混凝土施工工藝及現場施工控制措施

3.1筏板基礎混凝土施工工藝

工程施工過程中，在總結以往風機基礎施工過程存在的問題，提高風機基座混凝土澆筑質量，力求混凝土澆筑做到內實外光。

通過召開了筏板基礎混凝土澆筑質量專題會議，監理、業主和施工方共同探討和研究，并達成了共識，確定了筏板鏤空模板混凝土澆筑施原則和順序。

筏板基礎混凝土澆筑原則：先澆筑筏板，再澆筑主梁和圈梁，最后澆筑中墩。筏板基礎混凝土澆筑順序：力求把握“先占角”、次占邊，最后占中腹，具體澆筑順序如下：

1）首先澆筑筏板；將中墩與大梁，大梁與筏板，大梁與外圍圈梁鏤空處角、邊全部進行封閉；以一塊板作為澆筑基面，留下一半不澆筑，從另一半開始作順時針旋轉依次把各個板全部澆筑完畢；

2）其次，澆筑大梁混凝土和次梁周圈混凝土；從八角主梁與次梁交角末端開始下料，從下往上按梁長約1/3～1/4端止為一段，混凝土下料約50cm，混凝土層厚控制在30cm（此時筏板已澆筑完畢，層厚可作為參考控制），依次順序分段、分層進行澆筑。

需要注意的是：主梁澆筑鋪開面控制2條主梁為宜，澆筑完一條主梁后，順勢澆筑2條主梁之間的圈梁，注意圈梁和主梁當頭左右1米范圍內最后澆筑（防止混凝土流動性過大后外溢）；

3）最后澆筑中墩混凝土；澆筑中墩外環和內環，依次由外向內推進，并做好分層澆筑控制。

這樣則可防止混凝土流動過大，混凝土鋪開面積過大，導致混凝土出現分離、離析和漏振，有效避免了混凝土澆筑出現質量問題。

3.2 筏板基礎混凝土現場施工控制措施

在綠蔭塘風電場基礎澆筑時，首先考慮拌合站的生產能力必須滿足現場風機基礎澆筑的需求，保證在12小時內順利澆筑并收倉；其次，再從混凝土收面及養護中過程入手，混凝土收面過程中及時覆蓋塑料薄膜，減少水分流失，夜間養護再加蓋保溫被，及時觀測混凝土內部溫度并灑水降溫，并通過以下多項舉措：

1）定制天氣預報，做好信息傳遞，控制基礎混凝土澆筑開倉時間，防止出現混凝土澆筑途中遇不利天氣；

2）做好混凝土原材料的儲備，在原材料準備不足時，指令施工方不得開倉澆筑風機基礎混凝土，以免影響風機基礎澆筑施工質量；

3）為保證混凝土拌合站設備運行正常，在未澆筑混凝土時要求拌合站作業人員提前對拌合設備進行認真檢查和維護，嚴禁在澆筑時間內使用帶病作業設備，防止在攪拌中更換損壞設備導致澆筑間歇過長，影響混凝土澆筑質量；

4）對混凝土攪拌車和泵車及時進行保養和維護，對混凝土運輸道路進行維護；

5）業主、監理和施工單位共同探討、研究混凝土澆筑方法，力求在澆筑方法和澆筑順序上統一，并加強對一線技術人員和施工人員的管理和技術交底；

6）同時，在風機基礎澆筑施工中，協調各有關單位各司其職，制定切實可行的施工進度計劃和澆筑施工應急預案，嚴格執行施工工藝標準，每個風機基礎的澆筑，派專人全程跟蹤監督每個基礎澆筑的施工作業，并加大澆筑過程中模板、鋼筋、預埋件偏位檢查，夯實風機基礎混凝土澆筑的內在質量與外在工藝；

通過上述各項質量控制措施，各風機基礎澆筑時間基本控制在12小時內，保證了該風電場混凝土澆筑質量和混凝土觀感質量滿足設計和規范要求。

4結語

通過綠蔭塘風電場配合比試驗及配制，選擇并確定了混凝土組成材料的合理比例，配制出既滿足工作性、強度、耐久性等要求又經濟合理的高性能混凝土，并通過現場各項質量控制措施，做好現場各項澆筑預案，嚴格現場管理和控制，提高了該風電場風機基座混凝土的澆筑質量。該工程經驗可為同類型風電場提供借鑒。

參考文獻：

[1]曾凡江.高性能混凝土施工質量控制措施[J].建材與裝飾. 2018（19）.

[2] 焦曉光.高性能混凝土配合比設計及解決措施[J].中國標準化. 2018（18）.

（作者單位：四川二灘國際工程咨詢有限責任公司

北京潔源新能投資有限公司）

作者簡介：陳漫天（1972-），男 ，高級工程師，從事專業：水電站、新能源監理及工程造價。