浅谈风力发电机组扩展基础缺陷防治措施

路星亮

摘 要：风力发电机组基础工程是风电场工程建设中的重要环节，基础工程施工质量的优劣以及工期的提前与滞后将直接影响整个风电场的建设进度，由于近年来风电产业的发展壮大，风电机组的基础设计也在不断的演变、发展，如梁板式基础、无张力灌注桩基础、预应力锚栓基础等，但相比较而言，目前我国使用较为广泛的还是圆形扩展基础，因此，文章主要针对风力发电场圆形扩展基础的混凝土缺陷防治措施进行论述，其目的是希望在今后的风力发电机组基础施工过程中能起到参考和借鉴的作用。

关键词：风力发电机组；圆形扩展基础；缺陷；防治措施

前言

我国幅员辽阔，风能资源的储量极为丰富，风力发电建设速度迅猛。在“十一五”期间，我国风电装机总容量达到4180×104kW，并网发电总容量达到3107×104kW；“十二五”期间，我国风电装机规模将达到9000×104kW，新增装机5000×104kW，年平均装机1000×104kW。根据我国国情，发展风力发电的基本路线是：重点发展陆地风电，积极推进海上风电。在主要发展并网型风电的同时，还要发展离网风电和分布式电网系统。因此，风力发电的发展前景极为良好。

随着风电产业的发展壮大，风机基础设计也在不断的演变、发展，逐步出现了梁板式基础、无张力灌注桩基础、预应力锚栓基础等，但相比较而言，目前我国使用较为广泛的还是圆形扩展基础，其优点主要在于设计经验和施工工艺较为成熟，适用于各种不同的地质条件。

1 扩展型基础混凝土施工通病的处理与防范

1.1 混凝土蜂窝麻面的形成及处理措施

混凝土蜂窝麻面形成的原因分析：在混凝土施工的过程中，如能对混凝土进行良好的振捣从而使得水泥混凝土中所含有的气泡等能及时排出.如未能做好良好的振捣或是引气剂的质量较差将极易导致混凝土蜂窝麻面的形成。在风机基础浇筑过程中，大部分使用混凝土泵车配备溜槽进行浇筑，在泵送的过程中通常都会加入一定量的引气剂从而使得水泥混凝土能够进行良好泵送。但是市场上的各种引气剂效果参差不齐加之性能上的差异将会导致一些引气剂与水泥混凝土中相连从而形成连通性大气泡，在振捣不到位的情况下，气泡不能完全排除，将会在混凝土结构表面造成蜂窝麻面，影响水泥混凝土的施工质量。

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选用不当将会导致拌合后的水泥混凝土粘稠度过高，如砂率偏大、用水量较小，外加剂中存在不合理的增稠成分，会造成混凝土中气泡排除较为困难，振捣施工后水泥混凝土中的气泡如无法及时的排除将会导致水泥混凝土完成施工后容易出现蜂窝麻面缺陷。

根据国家相关规范和规定中的要求，在对水泥混凝土進行浇筑施工时，水泥混凝土应当采用分层浇筑，分层浇筑时各层的厚度应控制在300～500mm的区间范围内，以确保水泥混凝土浇筑质量，但是在实际的水泥混凝土浇筑施工中，水泥混凝土的浇筑厚度往往要超过500mm，这就为水泥混凝土的振捣效果埋下了较大的安全隐患，水泥混凝土浇筑层过厚将不利于通过振捣将水泥混凝土中的气泡排出，从而导致水泥混凝土浇筑后出现蜂窝麻面的缺陷。

除了上述各因素外，脱模剂选用不当也是造成水泥混凝土浇筑施工完成后出现蜂窝麻面缺陷的重要原因之一。因此在脱模剂的选择上应当慎重。

1.2 混凝土蜂窝麻面的处理措施

合理的选择引气剂，一般来说，优质的引气剂一般在混凝土中引入气泡直径在10～200μm左右，且分布于水泥混凝土中的气泡较为均匀，不会出现气泡连接在一起出现连接性气泡的缺陷，根据对比和试验，以单宁酸和蒎烯为主的引气剂能够取得较为良好的施工性能。

降低混凝土的粘稠度。针对因水泥混凝土粘度过高而导致的蜂窝麻面问题，应当对水泥混凝土的配合比进行适当的调整，通过对水泥混凝土中的水灰比、砂率、胶结材料用量以及外加剂的组分等进行调整，从而使得水泥混凝土的粘稠度得到极大的改善，以使得水泥混凝土浇筑后的水泥混凝土结构表面的质量得到极大的提高，避免出现大体积水泥混凝土浇筑后的蜂窝麻面问题。

严格按照《混凝土泵送施工技术规范》的要求进行施工作业，每层混凝土浇筑厚度不应大于500mm，并对施工人员进行有效技术交底，浇筑过程中积极采用复振方式进行振捣；选择使用优质脱模剂。

2 影响混凝土强度的原因分析

强度是混凝土最主要的技术特性，也是施工过程中必须达到的首要指标。混凝土的强度包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度以及钢筋的粘结强度等。通常混凝土的强度越大，其刚性、不透水性、抗风化及耐腐蚀性也越高。

水灰比：混凝土是由水泥、沙、石、水、外加剂按一定比例拌合而成的，在水泥混凝土的强度构成中，水泥混凝土所使用的各种原材料的质量是水泥混凝土强度的基础。此外，水泥混凝土的强度还与水泥混凝土的水灰比呈现出直接的联系。在水泥混凝土的构成中，水泥是水泥混凝土中的活性组分，水泥混凝土在配合比相同的条件下，选用高标号的水泥将会使得粗集料和细集料之间的粘结强度越高，所拌合而成的水泥混凝土的强度也越强。一般来说，当选用相同强度的水泥时，水泥混凝土的强度与水灰比有着直接的联系。水泥在水化的过程中需要大量的水分，理论上来说，水泥水化是所需要的结合水占据水泥质量的约23%左右，而在水泥混凝土的实际拌合的过程中，为使得水泥混凝土获得较强的流动性，通常采用的是多加水量（占水泥质量的40%～60%）的方式，以满足施工所需求的流动性。在水泥混凝土完成浇筑并进行硬化的过程中，水泥混凝土中所含有的多余的水分或是残留在混凝土中形成水泡或蒸发后将使得水泥混凝土的表面等区域形成气孔，使得混凝土内部形成不同尺寸的孔隙。这些孔隙的存在会使得水泥混凝土抵抗载荷有效断面大大的减少，从而使得水泥混凝土孔隙中的应力更为集中，降低了混凝土的强度。但如水灰比太小，拌合物过于干稠，施工难度大，会出现蜂窝、孔洞，导致混凝土强度严重下降。因此，在满足施工要求且保证混凝土均匀密实的条件下，水灰比越小，与集料粘结力越大，混凝土强度就越高。

集料：为确保水泥混凝土的强度除了做好水泥的选择外，也应做好水泥混凝土中集料级配的选择，从而使得粗、细集料获得较为良好的砂率，从而使得水泥混凝土凝固时能够获得较为良好的骨架，使得水泥混凝土能够形成良好的支撑，从而提高水泥混凝土的强度。在水泥混凝土的拌合过程中需要加强对于集料质量的管理，这是由于当水泥混凝土集料中混入较多的杂质时，将会导致集料的级配变差，进而导致水泥混凝土的强度降低，造成这一问题的主要原因是较差的集料（如碎石）表面光滑且不含有较多的棱角，进而使得集料和水泥砂浆之间的机械啮合力和粘结力大为降低。集料的强度直接影响到水泥混凝土的强度。通常来说，水泥混凝土拌合时所选用的集料的强度越高则配置出来的水泥混凝土的强度越高，这一现象在取低水灰比和配置高强度水泥混凝土时会较为明显地体现出来。

养护温度及湿度：完成了对于水泥混凝土的拌合和浇筑后，为确保水泥混凝土的质量，避免其表面出现麻面缺陷应当加强对于水泥混凝土的养护作业。在水泥混凝土养护作业中，环境和温度都是影响水泥混凝土养护效果的重要的影响因素，其通过水泥混凝土水化过程所产生的影响而起作用。混凝土强度发展的程序和速度取决于水泥的水化状况，在水泥混凝土浇筑成型后，需要在一个较为适宜的温度和湿度范围内使水泥混凝土能够得到充分的水化，从而确保水泥混凝土的养护质量。当水泥混凝土养护作业中温度过高时，将会导致水泥混凝土的水化速度过快，水泥混凝土的强度發展也越快，反之较低的温度将会阻碍水泥混凝土的水化效果。尤其是当周边温度低于零度时将会导致水泥混凝土中所含有的水分结冰进而影响到水泥混凝土的凝结固化。而且由于混凝土孔隙中的水结冰产生体积膨胀（约9%），而产生相当大的压应力（可达100M

Pa），使硬化中的混凝土结构遭到破坏，强度受到损失。气温升高时，冰又开始融化，如此反复冻融，混凝土表面开始剥落，甚至完全崩溃。混凝土早期强度低，更容易产生冻害。所以在冬季施工时需要特别要注意保温养护，以免混凝土早期受冻破坏。

龄期：龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。水泥混凝土的强度与龄期之间总体呈现出正比的关系，其在初期7-14d的时间周期内水泥混凝土的凝结强度增长最快，而后凝结强度将逐渐放缓，为了确保水泥混凝土的凝结强度和凝结质量，需要在水泥混凝土成型后的一定时间内维持周围环境有一定的温度和湿度。在完成了水泥混凝土的浇筑并对其进行养护的过程中，首先应当在浇筑完成后的12小时内使用草袋或水泥混凝土养护膜等物对其进行覆盖，以避免水泥混凝土中的水分蒸发。尤其是在夏季温度较高时进行水泥混凝土的养护作业时，为避免水泥混凝土中的水分蒸发过快尤其需要加强对于水泥混凝土的浇水保湿，对于使用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣水泥时，浇水保湿的时间周期应当≥7d，而使用火山灰水泥和粉煤灰水泥或在施工中掺缓凝型外加剂或混凝土有抗渗要求时，不应小于14d。在水泥混凝土的养护作业施工时，对于夏季应特别注意浇水，以使得水泥混凝土保持必要的湿度。而当在冬季进行水泥混凝土施工作业时，应当对水泥混凝土做好保暖作业，以使得水泥混凝土凝固时获得必要的温度。

试验：实验条件指试件的尺寸、形状、表面状态及加荷速度等，试验条件影响混凝土强度的试验值。

（1）试件尺寸：当混凝土具有相同配合比时，试件的尺寸越小，测得的强度就越高。

（2）试件的形状：当试件受压面积相同，而高度不同时，高宽比越大，抗压强度越小。

（3）加荷速度：加荷速度越快，测得的混凝土强度值也越大，当加荷速度超过1.0MPa/s时，这种趋势更加显著。因此，我国标准规定混凝土抗压强度的加荷速度为0.3～0.8/s，且应连续均匀的进行加荷。

外加剂：正确的使用外加剂，除了混凝土拌合物可以获得所要求的特殊性能外，硬化以后其强度会比不掺时提高。外加剂使用不当，就会引起混凝土的强度降低。一种情况是除高效减水剂以外的其他任何种类外加剂掺量过大。另一种情况是水泥与外加剂适应性差，掺入后引起混凝土假凝、急凝等，使得硬化混凝土疏松，降低了混凝土的强度。

3 影响混凝土和易性的主要因素

水泥浆的数量、水泥浆稠度、集料的影响以及混凝土的外加剂、时间及温度、组成材料的品种及性质等的多种因素。

当水泥混凝土出现离析时应调整砂率，适当增加砂的数量，以增大砂浆的黏度。同样，如水泥浆发生离析时，则应增大水泥浆的黏度，为了保证混凝土的流动性，也应相应的增加水泥浆的数量。

4 结束语

风力发电机组扩展型基础工程是风电场工程建设的重要组成部分，对风力发电机组的安全、可靠运行方面起到至关重要的作用。其中，风力发电机组圆形扩展基础大体积混凝土施工质量的优劣，直接关系到风力发电机组的安全状态和使用寿命。本文分析了风力发电机组扩展基础在施工过程中在质量控制方面应加强的控制要点，并结合工程实例加以说明。经比较论证：在风力发电场的工程建设过程中，在严格依据国家现行的规范标准以及设计要求的基础上，更应严格把控各项施工质量环节，充分做好“事前、事中、事后”控制，才能有效的保证扩展型基础的施工质量。

参考文献

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