关于风机基础大体积混凝土冬期施工的探讨

刘 超 曹洪波 刘 帅 吴继亮

(1.中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司,湖南 长沙 410014；2.益阳市第一建筑工程有限公司,湖南 益阳 413000； 3.海南雅居乐房地产开发有限公司,海南 陵水 572400)

关于风机基础大体积混凝土冬期施工的探讨

刘 超1曹洪波2刘 帅3吴继亮1

(1.中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司,湖南 长沙 410014；2.益阳市第一建筑工程有限公司,湖南 益阳 413000； 3.海南雅居乐房地产开发有限公司,海南 陵水 572400)

结合风机基础大体积混凝土冬期施工的特点，对施工中常见的质量问题(冻害和开裂)进行了分析，并阐述了病害的产生机理，提出了一些冬期施工的注意事项，包括现场管理、材料控制、混凝土浇筑、拆摸、养护等。

风机基础，大体积混凝土，冬期施工

0 引言

近年来，国家对清洁能源特别是风电的发展在政策上给予了很大支持，使得我国风力发电得到蓬勃发展。但随着北方多省优势资源逐步开发完成和限电输出等问题，风电场建设逐渐往南方高海拔山区转移。南方山区风电场往往具有海拔高、地形复杂、冬季存在不同程度的低温或冰冻等特点。风电场建设工期要求较紧，一般均要求在1年～2年内实现投产发电，这样就不可避免出现风机基础大体积混凝土在冬期施工等情况。风机基础本身具有结构厚实、混凝土量大、承受反复的疲劳荷载、施工技术要求高、水泥水化热高、容易形成裂缝等特点，而高寒山区，由于施工期间气温低、运输不便、工作条件差等原因，进行风机基础冬期施工要比常温情况下施工面对更多的技术问题。由于施工条件及环境不利，冬期施工是工程质量事故的多发季节，尤以混凝土工程居多。本文从风机基础大体积混凝土冬期施工常见质量问题及处理措施进行简要分析和介绍，希望为后期各单位风机基础冬期施工提供一些借鉴经验。

1 风机基础大体积混凝土冬期施工常见质量问题分析

根据相关规程规定，混凝土进入冬期施工期的划分原则是：根据当地多年气象资料统计，当室外日平均气温连续5 d稳定低于5 ℃即进入冬期施工；当室外日平均气温连续5 d高于5 ℃时解除冬期施工。凡现场施工时达到冬期施工的工程项目，均应制定相应的冬期混凝土施工方案，复核施工图纸，对有不能适应冬期施工要求的问题应及时与设计单位研究解决。

1.1 风机基础大体积混凝土冬期施工特点

1)冬期施工由于施工条件及环境不利，是混凝土工程质量事故的多发季节；

2)混凝土质量事故呈隐蔽性、滞后性；

3)混凝土冬期施工的计划性和准备工作时间性强；

4)冬期施工技术要求高，能源消耗多，施工费用要增加；

5)风机基础基本都在高寒山区，施工期间气温低、运输不便，进行基础冬期施工要比常温情况下施工面对更多的技术问题；

6)风机基础结构厚实、混凝土量大、工程条件复杂、承受反复的疲劳荷载、施工技术要求高、水泥水化热高，容易形成裂缝。

1.2 风机基础大体积混凝土冬期施工常见质量问题及产生机理[1]

风机基础大体积混凝土冬期施工最常见的质量问题是混凝土受冻害损伤和表面开裂，其一般表现为以下两种情况：

1)混凝土浇筑期间和浇筑后因环境温度低，导致混凝土表面和内部冻融损坏，主要表现为：混凝土表面剥落脱皮、外观质量差、表面起灰、混凝土强度降低等。其产生的主要原因：当温度降低到0 ℃时，存在于混凝土中的水有一部分开始结冰，逐渐由液相(水)变为固相(冰)。这时参与水泥水化作用的水减少，水化作用减慢，强度增长相应较慢。随着温度的继续下降，当混凝土中的水完全变成冰，水泥水化作用基本停止，此时强度不再增长。水变成冰后，体积约增大9%，同时产生冰胀应力，这个应力值常常大于混凝土内部形成的初期强度值，使混凝土受到不同程度的破坏(即早期受冻破坏)，从而降低混凝土强度。此外，当水变成冰后，还会在骨料和钢筋表面上产生颗粒较大的冰凌，减弱水泥浆与骨料和钢筋的粘结力，从而影响混凝土的抗压强度。当冰凌融化后，又会在混凝土内部形成各种各样的孔隙，而降低混凝土的密实性及耐久性。

2)混凝土冬期施工由于天气寒冷，基础温差和内外温差很难控制，容易使混凝土产生开裂和钢筋锈蚀等现象。其产生的主要原因：首先，风机基础属于大体积混凝土施工，水泥水化热是基础大体积混凝土中的主要温度因素，水化热使基础混凝土内部温升常达30 ℃～55 ℃,浇筑温度加水化热温度能构成最高温度，如果不采取有效方法控制最高温度值、降低内外温度差、改善约束条件减少温度应力，势必导致结构出现温度裂缝，严重时可形成贯穿性裂缝。其次，由于钢筋的氧化锈蚀伴生体积膨胀，致使混凝土沿主筋或箍筋方向产生裂缝。再次，水泥的安定性不良，混凝土的水灰比太大，早期强度低，失水太快也会引起开裂。混凝土内部水分由边缘向中心移动，形成压力也将引起轴向裂缝。

风机基础大体积混凝土冬期施工主要问题分析关联图如图1所示。

受冻、开裂问题是在工程建设中带有一定普遍性的技术问题，裂缝一旦形成，特别是基础贯穿裂缝出现在重要的结构部位，危害极大，它会降低结构的耐久性，削弱构件的承载力，同时可能危害到建筑物的安全使用。能够有效的控制混凝土温度变形裂缝才能提高混凝土的抗渗、抗裂、抗侵蚀性能，才能提高结构的耐久年限。

2 风机基础大体积混凝土冬期施工处理措施

2.1 做好现场管理准备[2]

1)根据现场实际情况制定风机基础大体积混凝土冬期施工专项施工方案和事故预案，报相关单位批准后实施，实行专人负责，落实相关责任制度，保证混凝土冬期施工的工程质量、工期按计划执行。

2)做好相关人员的大体积混凝土冬期施工培训和技术交底工作，对设备、材料和人员进行全面检查，保证其符合冬施生产的需要。

3)关注未来3 d～7 d内天气变化情况，并做好相应的工作安排和计划调整。

4)安排专人负责每日混凝土的测温工作，做好冬施混凝土施工记录。

5)根据要求准备好外加剂材料，保温材料，施工仪表(测温计)，施工人员劳保用品等物资，搭设保温防风暖棚(若需)，做好现场材料、设备、人员防寒保温工作。

2.2 原材料的选择及要求

1)冬期混凝土浇筑施工前，搅拌站应提供防冻剂的产品合格证书、品质检测报告及进场质量检查报告，报相关单位审批后方可使用；

2)在满足混凝土各项指标前提下，控制好混凝土水灰比、水泥标号，减少用水量，对于掺防冻剂的混凝土，严禁使用高铝水泥。混凝土所用骨料必须清洁，不得含有冰雪等冻结物及易冻裂的物质。在掺用含有钾、钠离子防冻剂的混凝土中，骨料中不得混有活性材料，以免发生碱—骨料反应。混凝土拌和物应有一定的温度，以保证在运输和浇筑过程中不致冻结；

3)选择合适的外加剂。在混凝土冬期施工时，可按规范要求添加早强剂及防冻剂，以保证混凝土初期强度。掺防冻剂混凝土的原材料必须符合混凝土冬施要求，严禁采用含氯配置的早强剂及早强型减水剂或掺有氯盐组分的防冻剂；使用防冻剂要注意掺加方法和严格控制掺量，过量会使混凝土凝速太快，造成施工困难、构件表面离析严重，影响外装饰质量，而且掺量过多还会降低混凝土强度；如果掺量不足，混凝土结构可能会冻坏。掺防冻剂的混凝土搅拌时间应适当延长，以保证防冻剂在混凝土中均匀分布。

2.3 混凝土浇筑过程控制及拆模要求[3]

1)风机基础大体积混凝土冬期施工时模板推荐采用高强复合木模板，可起到一定的保温效果，不宜使用钢模。

2)混凝土浇筑时应在每个浇筑带混凝土卸料点、中部、坡角处布置多个振捣器，使混凝土得到全面振捣。并严格控制振捣时间、振捣点间距和插入深度，避免各浇筑带交接处的漏振。

3)严格落实混凝土冬期施工的测温工作。测温工作由专人负责，并对其进行测温培训，培训合格后方可上岗。测温工作严格按照方案要求进行布设，测温时间和测温值应详细记录，当测温工作人员发现温度异常时，应立即向项目技术负责人汇报，以便及时采取必要的措施。

4)混凝土拌和前，可考虑对水、骨料等材料进行加热，以保证混凝土出机温度不低于10 ℃，保证混凝土入模温度不低于5 ℃，混凝土罐车的罐体和泵车输料管均应采用防寒毡及塑料布进行保温，浇筑前应清理干净模板上的冰雪和污物、冰茬或冻土，尽量缩短运输和浇筑时间。

5)严格控制混凝土拆模时间。模板拆除时间应严格以同条件试块试压结果为依据。模板和保温层，应在混凝土冷却到5 ℃后方可拆除。当混凝土与外界温差大于20 ℃时，拆模后的混凝土表面应加临时覆盖，以使其缓慢冷却。同时，拆模前应根据气温条件适当推迟拆模时间，以保证混凝土拆模强度符合要求。

2.4 混凝土养护

大体积混凝土应由专人进行养护，采用蓄热法养护混凝土，混凝土浇筑完毕后的12 h内，对混凝土表面加以覆盖塑料膜和保温麻袋或棉被保温养护，持续养护时间以温度监测结果为准。当温度监测显示内外温差小于25 ℃时，撤除薄膜，混凝土表面加5 cm细砂，浇水养护，保持混凝土表面处于湿润状态。养护期内混凝土表面应始终保持温热潮湿状态。对于低温下的保温养护措施还可以考虑采用蒸汽养护、碳炉养护、电加热养护等方式。

3 结语

风机基础大体积混凝土冬期施工方案将直接影响工程进度、质量和成本。在实际施工中应结合工程的气候环境、工程结构状况、工期紧迫程度等因素，采取相应的施工对策，才能有效地应对混凝土冬期施工问题，保证工程施工进度及质量。

对于风电场施工应尽量避免风机基础大体积混凝土在冬期寒冷天气施工。但对于不可避免的冬期施工，应提前做好准备和防范，根据具体情况具体分析，针对不同情况，采取不同的冬期施工措施，保证风机基础大体积混凝土的冬期施工质量，降低施工质量事故。

[1] 官赵文.对冬季水利施工技术中混凝土的应用研究[J].建材与装饰，2012(1)：15-16.

[2] 陈绍峰.风力发电场工程风机基础混凝土施工方案[J].中国西部科技，2008(7)：33-34.

[3] 朱留成,兰 俊.基础优化建议书[J].华章，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

刘 超(1983- ),男,工程师; 曹洪波(1975- )，男，工程师； 刘 帅(1985- )，男，助理工程师； 吴继亮(1984- )，男，工程师

TU743

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