風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)大體積混凝土施工溫控措施的探究

靳登登 中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司

一、工程概況

泰國(guó)博通風(fēng)電場(chǎng)位于泰國(guó)的東北部慕達(dá)漢省，毗鄰湄公河，距離曼谷市約630 公里。風(fēng)電場(chǎng)海拔高程約90～160 米。該項(xiàng)目裝機(jī)容量為16MW，本工程施工現(xiàn)場(chǎng)屬于熱帶氣候，據(jù)項(xiàng)目所在地氣象資料統(tǒng)計(jì)，夏季（6、7 月）平均最高氣溫35℃，冬季（1、2 月）最低氣溫25℃。全年風(fēng)季時(shí)間較長(zhǎng)，平均風(fēng)速4.75m/s，最大風(fēng)速可達(dá)35m/s。

二、風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)大體積混凝土的溫控措施

此項(xiàng)目風(fēng)機(jī)為SG 145-4.5 157.5HH，風(fēng)機(jī)混凝土基礎(chǔ)類型為圓承臺(tái)基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底部直徑為23.00m，上部直徑為7.00m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，承臺(tái)基礎(chǔ)邊緣位置混凝土厚度為0.70m，承臺(tái)基礎(chǔ)中心位置混凝土厚度為4.00m，混凝土設(shè)計(jì)方量為720 方。

（一）大體積混凝土溫控標(biāo)準(zhǔn)

溫控原則：

①盡量降低混凝土的溫升、延緩高溫度出現(xiàn)的時(shí)間；

②降低降溫速率；

③降低混凝土中心和表面之間、控制混凝土表面和氣溫之間的差值。

混凝土溫控標(biāo)準(zhǔn)：

①控制混凝土入倉(cāng)溫度在30 攝氏度以內(nèi)；

②混凝土最大降溫速率不超過(guò)2 攝氏度/天。

（二）在材料生產(chǎn)階段進(jìn)行混凝土溫度控制

1.合理選擇混凝土原材料、優(yōu)化混凝土配合比

混凝土配比方案中水泥和其他材料的含量直接影響著混凝土產(chǎn)生的水化熱熱量，保證混凝土生產(chǎn)原材料，水、砂石料、粉煤灰、水泥等滿足質(zhì)量要求。同時(shí)添加合適比例粉煤灰和外加劑以減少水泥比例，有效的降低混凝土產(chǎn)生的水化熱，使混凝土供應(yīng)到現(xiàn)場(chǎng)的溫度不超過(guò)35°C。具體措施如下：

①水泥：普通硅酸鹽水泥224kg，水灰比為0.39，水泥使用前應(yīng)充分冷卻。

②粉煤灰：粉煤灰224kg，降低成本，降低水泥使用量，減少水化熱，提高混凝土后期強(qiáng)度；

③外加劑：添加劑5kg，選用著名化學(xué)材料品牌Sika 的中檔減水混凝土添加劑CPAC20405 和添加劑CAPC20603，減少用水量，降低絕對(duì)溫升。

優(yōu)化混凝土配合比：

經(jīng)過(guò)理論計(jì)算，此配比混凝土水化熱峰值為65℃，經(jīng)過(guò)多次和定期的混凝土試驗(yàn)檢測(cè)，包括記錄混凝土出倉(cāng)溫度和初凝時(shí)間，溫測(cè)數(shù)據(jù)，確保試塊抗壓強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)，確保混凝土質(zhì)量。

2.嚴(yán)格測(cè)控混凝土溫度

①在攪拌站搭設(shè)遮陽(yáng)篷，堆高骨料、底層取料，對(duì)攪拌機(jī)骨料傳送帶加蓋密閉，同時(shí)在生產(chǎn)前對(duì)骨料、砂石進(jìn)行灑水降溫，既減少了材料含泥量，同時(shí)也可以降低混凝土出倉(cāng)溫度；

②采用冷水機(jī)循環(huán)冷卻水，由于當(dāng)?shù)靥鞖鈿鉁剌^高，使用低溫水可以極大的降低混凝土的出倉(cāng)溫度。

③水泥在使用前應(yīng)充分冷卻，確保施工時(shí)水泥溫度不超過(guò)50℃。

（三）在混凝土運(yùn)輸和澆筑階段進(jìn)行溫度控制

運(yùn)輸過(guò)程中：

①對(duì)所有混凝土罐車進(jìn)行灑水降溫，表面包裹多層麻布，減少混凝土運(yùn)輸過(guò)程中的水化熱。

②當(dāng)氣溫高于入倉(cāng)溫度時(shí)，應(yīng)加快運(yùn)輸和入倉(cāng)溫度，減少混凝土在運(yùn)輸和澆筑過(guò)程中溫度回升。

澆筑過(guò)程中：

①由于當(dāng)?shù)厝臻g氣溫較高，故本項(xiàng)目風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土澆筑均選擇在夜間進(jìn)行，澆筑前灑水濕潤(rùn)墊層。

②一次性澆筑完成，分層澆筑，每層不大于300mm，避免混凝土堆積。

③在基礎(chǔ)混凝土澆筑之前布設(shè)通水鐵管網(wǎng)，采用循環(huán)通冷卻水的方式進(jìn)行降溫與養(yǎng)護(hù)。詳情如圖1 所示。

圖1 通水冷卻管布置圖

在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)基坑外放置一個(gè)容量為3 立方的混合池，通過(guò)往混合池內(nèi)添加冰塊的方式，將進(jìn)水溫度控制在25 至35 攝氏度之間，在混合池旁安置一臺(tái)150L/m，壓力1.5Bar 的壓力泵，進(jìn)水管口位置安裝一個(gè)溫控儀表進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，冷卻水從混合池通過(guò)進(jìn)水口循環(huán)一周后返回冷卻罐，通過(guò)環(huán)境自然降溫5～6 攝氏度然后進(jìn)入混合池，重復(fù)利用循環(huán)水，加入冰塊使混合池中水的溫度小于35 攝氏度然后再次通過(guò)進(jìn)水管進(jìn)入基礎(chǔ)內(nèi)部冷卻降溫。

基礎(chǔ)內(nèi)的通水鐵管分四層布置，每層通水鐵管分為進(jìn)水管和回水管，通水管選用直徑1.0''，厚度3.2mm 的碳鋼管，管道布置分為四層，每層管道對(duì)應(yīng)不同的混凝土厚度。

為了保證混凝土內(nèi)部和外部溫差小于20 攝氏度，通過(guò)在混凝土基礎(chǔ)內(nèi)部預(yù)裝的T 型熱電偶進(jìn)行溫度的持續(xù)監(jiān)控，熱電偶共布置四層，其中4#和6#布置在混凝土基礎(chǔ)表面位置用以監(jiān)控基礎(chǔ)表面溫度變化，1#，2#，3#，5#布置在混凝土基礎(chǔ)內(nèi)部以監(jiān)控基礎(chǔ)內(nèi)部的溫度變化，7#布置在基礎(chǔ)之外，用以監(jiān)控環(huán)境溫度的變化，溫控變化通過(guò)外部監(jiān)控儀器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，現(xiàn)場(chǎng)安排人員每一個(gè)小時(shí)記錄一次溫度數(shù)據(jù)，直至停止鐵管通水降溫仍能滿足溫度要求時(shí)停止運(yùn)行通水循環(huán)系統(tǒng)。

（四）在基礎(chǔ)養(yǎng)護(hù)階段進(jìn)行溫度控制

根據(jù)歷史氣象資料顯示，在混凝土澆筑時(shí)室外溫度和混凝土溫度相差太大，相差將至少為36.2 攝氏度，故設(shè)計(jì)養(yǎng)護(hù)方案，使用塑料薄膜-聚苯乙烯泡沫板-塑料薄膜，三層材料覆蓋混凝土基礎(chǔ)表面，將混凝土表面與外部進(jìn)行隔離，降低基礎(chǔ)內(nèi)部和表面散熱速率差，通過(guò)溫度監(jiān)控裝置時(shí)刻監(jiān)控溫度，直至停止鐵管通水降溫仍能滿足溫度要求時(shí)停止運(yùn)行通水循環(huán)系統(tǒng)。

三、結(jié)束語(yǔ)

由于風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)體積較大，混凝土基礎(chǔ)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的水化熱，內(nèi)部與表面散熱速率不一樣等原因容易產(chǎn)生裂縫等相關(guān)質(zhì)量問(wèn)題，因此大體積混凝土基礎(chǔ)的溫控措施是建設(shè)高質(zhì)量基礎(chǔ)工程的關(guān)鍵，這也影響著工程項(xiàng)目的使用壽命，避免因溫控不當(dāng)造成質(zhì)量問(wèn)題而引發(fā)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。本項(xiàng)目是我院在海外承接的為數(shù)不多的超高風(fēng)電機(jī)組的陸上風(fēng)電總承包項(xiàng)目，因此有必要對(duì)高風(fēng)機(jī)機(jī)組大體積混凝土澆筑的溫控措施進(jìn)行過(guò)程跟蹤，以提高施工效率與效果，形成組織過(guò)程資產(chǎn)，而且在施工過(guò)程中，基礎(chǔ)澆筑所耗費(fèi)的資源及工期在整個(gè)項(xiàng)目中都占有比較高的比例，因此管理好此項(xiàng)工作不造成返工是節(jié)約工期、降低成本的必然需要。