光伏支架基礎砼配合比優化探究

（中國華電科工集團有限公司，北京市，100160） 張鵬遠 趙衛校

2023 年，我國光伏行業繼續保持良好發展態勢。裝機規模快速增長，連續10 年位居全球第一，新增總裝機容量連續8 年位居全球第一，今年上半年新增裝機達到7 842 萬千瓦，累計裝機規模超過4.7億千瓦，成為我國裝機規模第二大電源。

在過去的研究中，光伏支架基礎砼配合比的設計主要遵循材料力學、結構力學和流體力學等相關學科的理論基礎[1-2]。此外，研究人員還考慮了環境因素（如溫度、濕度、腐蝕等）對光伏支架基礎砼性能的影響。根據文獻綜述，影響光伏支架基礎砼配合比的主要因素包括：骨料類型與級配、水泥品種與用量、水膠比、外加劑種類與用量等。

根據建設經驗，光伏支架在光伏電站初始投資成本中占比7%左右，僅次于光伏組件（38%）、建安（16%）、其他設備（13%），近些年國家倡導利用沙漠、戈壁等荒地建設大型光伏地面電站，動輒吉瓦級容量，光伏支架基礎的投入是相當大的。

對于光伏項目來說，往往因為其與其他大型樁基對比半徑小，樁長短，單樁總體相對不大，往往直接應用固定標號的商品混凝土進行設計與施工，但光伏項目的樁數量很大，總體體量并不小，非常有必要對其配合比進行優化。

1 集料優化控制實例

當粒徑小于4.75mm 的巖石碎屑，如砂、卵石、碎卵石、碎石和石屑等細集料的石粉含量或含泥量超出標準配合比要求時，為改善混凝土拌和物的工作性能，可以采取降低砂率或增加減水劑的措施進行調整[3]。若調整減水劑用量在膠凝材料總量的2‰范圍內，但仍無法達到其性能要求，則應更換石粉含量和含泥量更低的集料[4]。若粒徑大于4.75mm以上的碎石、破碎礫石、篩選礫石和礦渣等粗集料的粒徑變化較大，需要進行重新篩分優化。通過間斷級配篩分結果形成連續級配，藉此來確定各檔粗集料的摻配比率。可通過圖1～6所示的試驗過程來印證優化。其中粗集料的含水率可以3‰為界，在實際施工過程中通過砂率和水膠比的優化，結合粗細集料和施工用水的調整來確定。

圖1 試樣1篩分數據

如圖1中試驗數據對應橫軸為篩孔尺寸（單位：mm），試樣總質量2 709.24g，篩上總量2 585.84g，0.075mm篩下量為145.20g，其通過率為5.36%；如圖2 中試樣總質量2 399.09g，篩上總量2 244.19g，0.075mm篩下量為143.35g，其通過率為5.97%。

圖2 試樣2篩分數據

根據圖1、2篩分數據可得圖3對應橫軸為各標準篩孔尺寸對應的1、2兩組平均累計篩余和通過率（單位：mm），非加權簡單均值曲線，最終平均值為5.67%。

圖3 試樣1、2累計篩余與通過率算數平均值曲線

如圖4 中試樣總質量2 354.25g，篩上總量2 218.7g，水洗0.075mm 篩下量為135.55g，其通過率為5.97%；如圖5中試樣總質量2 498.13g，篩上總量2 368.41g，水洗0.075mm 篩下量為129.72g，其通過率為5.22%。

圖4 試樣3篩分數據

圖5 試樣4篩分數據

圖6 試樣3、4累計篩余與通過率算數平均值曲線

根據圖4、5篩分數據可得圖3對應橫軸為各標準篩孔尺寸對應的1、2兩組平均累計篩余和通過率（單位：mm），非加權簡單均值曲線，最終平均值為5.60%。

以本案例中的混凝土為例，減水劑一般低檔參數為1.8%～2.2%，用量為5～7kg。減量劑的用量一般為混凝土的1.5～2.0%，大型工程的用量一般為1.0～1.2%。此外，不同種類的減水劑用量也不同。有普通減水劑和高效減水劑之分，用量在1%～2%左右，需在減水劑采購運抵現場后將膠凝材料和減水率的兼容性進行實測，另外還要特別注意施工溫度對混凝土凝結時間的間接影響，低溫水化熱反應相對減緩，凝結時間拉長，反之高溫時則其時間縮短，可根據實際需要請采購廠商適當微調減水劑的化學組成并以調整后的實測數據重新調整混凝土配合比，最終實測水泥混凝土的各項力學指標和使用性能。

2 施工期配合比優化常規流程

2.1 施工準備

水泥：用32.5的復合硅酸鹽水泥和42.5的普通硅酸鹽水泥。砂：用中粗砂，含泥量不大于2%。石子：粒徑2～4cm 以及5～31.5mm 碎石。水：用不含雜質的潔凈水。混凝土配合比經試驗室確定，配合比通知單與現場使用材料相符。

2.2 工藝流程

作業準備→混凝土攪拌→混凝土輸送→混凝土澆筑、振搗→混凝土養護。

2.3 施工方法及技術措施

混凝土攪拌，根據測定的砂、石含水率，施工前試配，施工中取試塊，調整配合比中砼的用水量。根據攪拌機每盤各種材料用量分別固定好水泥、砂、石各個標量，計量量具必須定期檢測、保養維護，以保證能夠準確計量。

3 光伏支架基礎與大體積混凝土配合比優化區別

光伏支架的基礎體積相對小，與大體積混凝土配合比優化的不同主要是體現在水膠比和用水量上。水膠比是指混凝土中水的質量與水泥質量之比，水膠比的大小直接影響到混凝土的強度、和易性以及耐久性，在配合比相同的條件下，水膠比越小，混凝土的強度越高，收縮性越小。大體積混凝土在配合比時，一般水膠比要比小體積混凝土的水膠比低一些，通過減少用水量，降低混凝土的收縮開裂概率。

另外降低水化熱也是小體積混凝土配合比優化需要格外注意的。混凝土結構體積小，散熱面積相對較大，容易造成混凝土內外溫差過大，從而產生溫度裂縫。首先選擇低水化熱的水泥：采用低水化熱的水泥，如礦渣水泥、火山灰水泥等，可以減少混凝土的水化熱；其次，適當減少水泥用量，增加粉煤灰等摻合料的用量，也可以降低混凝土的水化熱。再者，降低水膠比也可以降低水化熱，水膠比越小，混凝土的強度越高，收縮性越小。適當降低水膠比，可以減少混凝土的收縮開裂概率；最后，一定要加強混凝土的養護工作，控制混凝土內外溫差不超過25℃，及時采取措施防止溫度裂縫的產生。

4 結語

綜上所述，從光伏支架基礎混凝土的體量和施工特點出發，從集料控制著手，結合水膠比調整、水化熱控制以及減水劑的科學添加，保證在質量符合標準要求的前提下經濟合理的滿足混凝土配合比在施工過程中保持動態的優化管理。