绿荫塘风电场C35高性能混凝土配合比设计和风机基座混凝土施工工艺及其控制

陈漫天 李志生 李艳艳

摘要：介绍了凉山州会东县绿荫塘风电场C35高性能混凝土配合比的整个设计过程；明确高山风电场施工条件与环境下，混凝土能够达到低渗透性，并满足混凝土的抗冻性能；介绍风机基座混凝土的施工工艺及其现场质量控制措施。

关键词：配合比设计；高性能混凝土；耐久性；风机基座；施工工艺；控制

1工程概况及混凝土技术要求

1.1工程概况

绿荫塘风电场距会东县城约 40km，海拔高度在3100m～3300m之间，风电场海拔较高，受西南气流影响，大风频繁出现，且春节季风尤为明显。绿荫塘风电场总装机容量 77.5MW，主要由交通道路工程、31台单机容量2500kW的风电机组、31台箱式变压器、3回35kV集电线路组成。本风电场由于海拔高度较高，山地气候明显，昼夜温差极大，且涉及大体积混凝土浇筑施工技术要求较高，特别是在施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温差产生温度应力裂缝，而混凝土配合比设计、各项原材料检测及混凝土的施工工艺是确保质量、满足设计要求的重要手段，因此需要从材料选择上、配合比的设计上和技术措施等有关环节需做好充分的准备工作，才能保证基础大体积混凝土顺利完成浇筑。

1.2混凝土技术要求

根据合同要求，明确了绿荫塘风电场工程混凝土主要性能技术指标见表1。

1.2.1混凝土原材料要求

混凝土由水泥、掺合料、水、砂、石、外加剂等基本组成材料构成，原材料的性质在很大程度上直接影响到混凝土强度、耐久性及其他性能，为了了解材料基本性质，必须对原材料进行材料品质试验检测。

绿荫塘风电场混凝土配合比试验用混凝土原材料主要为四川会东利森水泥股份有限公司生产的P.O42.5水泥普通硅酸盐水泥；攀枝花德昆工贸有限责任公司生产的F类II级粉煤灰；减水剂选用江苏苏博特生产的PCA聚羧酸高性能减水剂及GYQ（Ⅰ）引气剂。

1.2.1.1 水泥

水泥采用会东利森水泥股份有限公司生产p.o42.5普通硅酸盐水泥，水泥检测结果满足《通用硅酸盐水泥》GB175-2007要求。

1.2.1.2 粉煤灰

粉煤灰采用攀枝花德昆工贸有限责任公司生产的F类II级粉煤灰，粉煤灰检测结果满足GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》对F类II级灰的要求，具体见表2。

1.2.1.3 骨料

A.细骨料采用本项目自产的人工砂，检测结果满足DL/T5144-2015《水工混凝土施工规范》及合同中规定的要求。

B.粗骨料采用本项目自产的人工碎石（5～20mm、20～40mm），检测结果满足DL/T5144-2015《水工混凝土施工规范》的要求.

2 配合比设计、试配、调整与确定

2.1配合比试验

2.1.1减水剂掺量选择试验

减水剂与胶凝材料有一定的适应性，一般外加剂掺量低、混凝土坍落度合适且和易性较好的减水剂掺量为最佳掺量，此时减水剂与胶凝材料的相容性较好，具体见下表3。

根据试验结果可以看出，采用PCA高性能减水剂最佳掺量为0.60%。

2.1.2混凝土单位用水量、最优砂率选择试验

混凝土单位用水量的多少，是影响混凝土拌和物流动性大小的主要因素。在满足混凝土强度、耐久性等设计要求和施工和易性前提下，力求混凝土单位用水量最小，最大限度的减少混凝土中的胶凝材料用量，从而降低水化热，减少温度裂缝，同时由于混凝土用水量的减少，混凝土干缩裂缝的几率也会降低、混凝土的耐久性能也将提高。单位用水量选择试验结果见表12。

砂率的大小对混凝土的和易性和用水量有很大的影响。砂率过大，拌和物显得干稠，流动性减小；砂率过小，混凝土拌和物中砂浆量不足，造成流动性，特别是粘聚性和保水性变差，影响混凝土强度，耐久性以及其它一些性能。试验过程中固定水胶比及用水量，调整砂率，测不同砂率下混凝土的坍落度。坍落度最大、粘聚性好、含砂量适中的砂率即为最优砂率，最优砂率选择试验结果。

根据试验结果可以看出，二级配160～180mm混凝土用水量在165Kg/m3左右，砂率在42%左右；二级配90～110mm混凝土用水量在150Kg/m3左右，砂率在38%左右。

2.1.3混凝土配合比试配

根据已经采集的相关检测参数，确定选取会东利森水泥有限公司生產的42.5普通硅酸盐水泥、攀枝花德昆粉煤灰、苏博特PCA聚羧酸减水剂及GYQ（Ⅰ）引气剂进行混凝土配合比试验。

2.1.4强度回归分析

根据上表10混凝土硬化后力学性能成果，对混凝土抗压强度和胶水比进行回归；

2.1.5理论水胶比确定

混凝土配制强度参照《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）进行计算。即

fcu，0=fcu，k+ tσ （1）

fcu，0----混凝土配制强度，MPa；

fcu，k ----混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值，MPa；

t----概率度系数，依据保证率P选定，取值参照表14；

σ----混凝土立方体抗压强度标准差，MPa；取值参照表15。

2.1.6混凝土拌和物试验

选取0.40水胶比、20%粉煤灰掺量，坍落度160-180mm二级配混凝土进行拌和物性能试验，具体见表4。

2.2混凝土耐久性试验

2.2.1混凝土抗渗试验

采用利森普硅水泥、攀枝花德昆粉煤灰、PCA减水剂进行了混凝土抗渗试验。

2.2.2 混凝土抗冻试验

采用利森普硅水泥、攀枝花德昆粉煤灰、PCA减水剂及GYQ（Ⅰ）引气剂进行了混凝土抗冻试验。

3筏板基础混凝土施工工艺及现场施工控制措施

3.1筏板基础混凝土施工工艺

工程施工过程中，在总结以往风机基础施工过程存在的问题，提高风机基座混凝土浇筑质量，力求混凝土浇筑做到内实外光。

通过召开了筏板基础混凝土浇筑质量专题会议，监理、业主和施工方共同探讨和研究，并达成了共识，确定了筏板镂空模板混凝土浇筑施原则和顺序。

筏板基础混凝土浇筑原则：先浇筑筏板，再浇筑主梁和圈梁，最后浇筑中墩。筏板基础混凝土浇筑顺序：力求把握“先占角”、次占边，最后占中腹，具体浇筑顺序如下：

1）首先浇筑筏板；将中墩与大梁，大梁与筏板，大梁与外围圈梁镂空处角、边全部进行封闭；以一块板作为浇筑基面，留下一半不浇筑，从另一半开始作顺时针旋转依次把各个板全部浇筑完毕；

2）其次，浇筑大梁混凝土和次梁周圈混凝土；从八角主梁与次梁交角末端开始下料，从下往上按梁长约1/3～1/4端止为一段，混凝土下料约50cm，混凝土层厚控制在30cm（此时筏板已浇筑完毕，层厚可作为参考控制），依次顺序分段、分层进行浇筑。

需要注意的是：主梁浇筑铺开面控制2条主梁为宜，浇筑完一条主梁后，顺势浇筑2条主梁之间的圈梁，注意圈梁和主梁当头左右1米范围内最后浇筑（防止混凝土流动性过大后外溢）；

3）最后浇筑中墩混凝土；浇筑中墩外环和内环，依次由外向内推进，并做好分层浇筑控制。

这样则可防止混凝土流动过大，混凝土铺开面积过大，导致混凝土出现分离、离析和漏振，有效避免了混凝土浇筑出现质量问题。

3.2 筏板基础混凝土现场施工控制措施

在绿荫塘风电场基础浇筑时，首先考虑拌合站的生产能力必须满足现场风机基础浇筑的需求，保证在12小时内顺利浇筑并收仓；其次，再从混凝土收面及养护中过程入手，混凝土收面过程中及时覆盖塑料薄膜，减少水分流失，夜间养护再加盖保温被，及时观测混凝土内部温度并洒水降温，并通过以下多项举措：

1）定制天气预报，做好信息传递，控制基础混凝土浇筑开仓时间，防止出现混凝土浇筑途中遇不利天气；

2）做好混凝土原材料的储备，在原材料准备不足时，指令施工方不得开仓浇筑风机基础混凝土，以免影响风机基础浇筑施工质量；

3）为保证混凝土拌合站设备运行正常，在未浇筑混凝土时要求拌合站作业人员提前对拌合设备进行认真检查和维护，严禁在浇筑时间内使用带病作业设备，防止在搅拌中更换损坏设备导致浇筑间歇过长，影响混凝土浇筑质量；

4）对混凝土搅拌车和泵车及时进行保养和维护，对混凝土运输道路进行维护；

5）业主、监理和施工单位共同探讨、研究混凝土浇筑方法，力求在浇筑方法和浇筑顺序上统一，并加强对一线技术人员和施工人员的管理和技术交底；

6）同时，在风机基础浇筑施工中，协调各有关单位各司其职，制定切实可行的施工进度计划和浇筑施工应急预案，严格执行施工工艺标准，每个风机基础的浇筑，派专人全程跟踪监督每个基础浇筑的施工作业，并加大浇筑过程中模板、钢筋、预埋件偏位检查，夯实风机基础混凝土浇筑的内在质量与外在工艺；

通过上述各项质量控制措施，各风机基础浇筑时间基本控制在12小时内，保证了该风电场混凝土浇筑质量和混凝土观感质量满足设计和规范要求。

4结语

通过绿荫塘风电场配合比试验及配制，选择并确定了混凝土组成材料的合理比例，配制出既满足工作性、强度、耐久性等要求又经济合理的高性能混凝土，并通过现场各项质量控制措施，做好现场各项浇筑预案，严格现场管理和控制，提高了该风电场风机基座混凝土的浇筑质量。该工程经验可为同类型风电场提供借鉴。

参考文献：

[1]曾凡江.高性能混凝土施工质量控制措施[J].建材与装饰. 2018（19）.

[2] 焦晓光.高性能混凝土配合比設计及解决措施[J].中国标准化. 2018（18）.

（作者单位：四川二滩国际工程咨询有限责任公司

北京洁源新能投资有限公司）

作者简介：陈漫天（1972-），男 ，高级工程师，从事专业：水电站、新能源监理及工程造价。