C30 F150抗凍混凝土在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的應(yīng)用

張長(zhǎng)征

1 工程概況

華電沽源大腦包風(fēng)電場(chǎng)位于河北省沽源縣中南部地區(qū),海拔高度在1 410 m～1 700 m,風(fēng)電場(chǎng)中心地理位置約為 N41°02′,E114°35′,地區(qū)風(fēng)能資源較為豐富。風(fēng)電場(chǎng)區(qū)域?qū)俅箨懶约撅L(fēng)氣候中溫A帶亞干旱區(qū),由于地勢(shì)高亢,全年多受內(nèi)蒙古高壓控制,冬季嚴(yán)寒漫長(zhǎng),極端最低氣溫-39.9℃,標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度為2.35 m。該風(fēng)電場(chǎng)是華電國(guó)際第一個(gè)100 MW的風(fēng)電項(xiàng)目,共有67臺(tái)風(fēng)電機(jī)組和一座升壓站,本工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)為天然地基上的鋼筋混凝土基礎(chǔ),混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C30,抗凍等級(jí)為F150,單臺(tái)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的混凝土量為414.24 m3。

2 技術(shù)措施的確定

2.1 選用水化熱低的水泥

有抗凍要求的混凝土,宜采用普通硅酸鹽水泥和硅酸鹽水泥,我國(guó)各種水泥抗凍性高低次序如下:硅酸鹽水泥＞普通硅酸鹽水泥＞礦渣硅酸鹽水泥＞火山灰或粉煤灰硅酸鹽水泥,為降低大面積混凝土的水化熱,優(yōu)先選用水化熱較低的水泥,本工程采用強(qiáng)度等級(jí)為P.O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。

2.2 優(yōu)質(zhì)外加劑

根據(jù)GB 50119-2003混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范的規(guī)定,有抗凍融要求的混凝土必須摻加引氣劑。有研究表明,含有最佳含氣量的混凝土,其耐用年限比未摻加引氣劑的混凝土的耐用年限延長(zhǎng)數(shù)倍。由于引氣劑的摻量太小,施工起來(lái)較難控制,本工程采用摻加引氣劑型高效減水劑。

2.3 提高混凝土的密實(shí)度

提高混凝土的密實(shí)程度,不僅能起到提高混凝土強(qiáng)度的作用,而且對(duì)混凝土的耐久性也有著至關(guān)重要的影響,當(dāng)然絕對(duì)的“密實(shí)”是不可能的,混凝土的內(nèi)部由于逐漸水化,剩余的游離水會(huì)逐漸喪失,通過(guò)混凝土的毛細(xì)孔道遷移,水既然能夠遷出、升華,也能進(jìn)入。特別是冬季,如果水分進(jìn)入不密實(shí)的混凝土,勢(shì)必會(huì)由于多余的水分而造成凍脹。

3 原材料及其技術(shù)要求

3.1 水泥

本工程水泥采用內(nèi)蒙古太仆寺旗華爾水泥有限責(zé)任公司生產(chǎn)的P.O42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。

3.2 骨料

本工程所用砂子產(chǎn)地為河北省沽源縣的天然砂,依據(jù)JGJ 52-2006標(biāo)準(zhǔn),含泥量2.6%,泥塊含量0.8%指標(biāo)合格,細(xì)度模數(shù)2.3屬中砂,級(jí)配屬Ⅱ區(qū),級(jí)配合格。石子產(chǎn)地為河北省沽源縣西辛營(yíng)鄉(xiāng)石料場(chǎng),粒徑在5 mm～31.5 mm之間,依據(jù) JGJ 52-2006標(biāo)準(zhǔn),含泥量1.0%,泥塊含量0.4%,針片狀含量3%指標(biāo)合格,屬連續(xù)粒狀,級(jí)配合格。

3.3 外加劑

外加劑采用河北鐵園科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的TY-6A聚羧酸系高效減水劑。

4 混凝土配合比試驗(yàn)結(jié)果分析

4.1 混凝土配合比與強(qiáng)度試驗(yàn)

混凝土配合比與強(qiáng)度試驗(yàn)見(jiàn)表1。

表1 混凝土配合比與強(qiáng)度試驗(yàn)

4.2 抗凍試驗(yàn)

常溫下的配合比試驗(yàn)同時(shí)滿足試配強(qiáng)度要求,成型的混凝土試塊標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d后,開(kāi)始進(jìn)行抗凍融性能試驗(yàn)。抗凍混凝土試驗(yàn)我們采用的是快速凍融法,混凝土中心的凍融溫度為-15℃±2℃～-20℃±2℃,由于我們制作的試塊為100 mm×100 mm×100 mm,按照《抗凍混凝土試驗(yàn)規(guī)程》要求,試塊首先在低溫試驗(yàn)箱內(nèi)凍融4 h,然后在 20℃±3℃的水中浸泡4 h,使其達(dá)到水飽和狀態(tài)。如此循環(huán)150次,凍融試驗(yàn)結(jié)果由強(qiáng)度損失(損失率不大于25%)和重量損失(損失率不大于5%)衡量,抗凍混凝土凍融循環(huán)比較試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 抗凍混凝土(F150)凍融循環(huán)比較試驗(yàn)

4.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

1)在相同的水泥用量下,增加外加劑的摻量雖然使混凝土的含氣量增大,但是結(jié)果并沒(méi)有提高其抗壓強(qiáng)度及抗凍融能力,反而抗凍融性出現(xiàn)下降趨勢(shì)。2)砂率的變化會(huì)導(dǎo)致混凝土含氣量的變化,當(dāng)水泥用量一定、坍落度在一定的范圍內(nèi)變化時(shí),砂率降低,混凝土的含氣量也降低。通過(guò)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)看出抗壓強(qiáng)度也相應(yīng)的降低,因此用降低砂率來(lái)提高混凝土密實(shí)度的方法也是不可取的。3)用水量的變化對(duì)混凝土也有相應(yīng)的影響,在既定的水泥用量的條件下,不同的用水量會(huì)改變水灰比,水灰比大含氣量大,通過(guò)試驗(yàn)可以看出水量增大,凍融后重量的損失較大。4)通過(guò)對(duì)抗凍混凝土的水灰比、砂率、外加劑(高效減水劑)等各方面的控制,我們得出了工程的施工配合比。

5 施工過(guò)程中的質(zhì)量控制

5.1 混凝土原材料控制

每批原材料進(jìn)場(chǎng)后,試驗(yàn)部門進(jìn)行驗(yàn)收,對(duì)驗(yàn)收合格的材料及時(shí)取樣送檢,確保原材料的質(zhì)量。

5.2 混凝土的攪拌

抗凍混凝土由于摻加了外加劑,因此攪拌時(shí)間必須比普通混凝土增加50%,宜為45 s,確?；炷聊軌驍嚢杈鶆蚝桶l(fā)揮外加劑的作用。

5.3 混凝土坍落度的控制

為了控制好混凝土的坍落度,對(duì)混凝土的坍落度進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理,專人在拌合站和施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行坍落度的測(cè)定工作,并做好記錄,及時(shí)交流能夠?qū)炷恋奶涠茸鞒黾皶r(shí)的調(diào)整。

5.4 混凝土的運(yùn)輸

混凝土的運(yùn)輸我們用10 m3的混凝土罐車,當(dāng)運(yùn)距較遠(yuǎn)的風(fēng)機(jī)機(jī)位時(shí),為避免混凝土發(fā)生離析、坍落度的損失,我們可以提高10 mm～20 mm的坍落度(通過(guò)試驗(yàn)確定),減少坍落度的損失,確保澆筑時(shí)坍落度的要求,杜絕采用現(xiàn)場(chǎng)加水提高坍落度的辦法。

5.5 混凝土的澆筑

混凝土的澆筑我們采用了搭架滑槽澆筑的方法,為提高澆筑效率,我們共搭架了6個(gè)滑槽。澆筑時(shí)采用插入式振搗,為保證混凝土的密實(shí)度,插入式不應(yīng)超過(guò)有效半徑的1.5倍,要加強(qiáng)振搗,做到不欠振、不漏振、不過(guò)振,快插慢提振動(dòng)棒。選擇合理的澆筑順序,6個(gè)滑槽同時(shí)利用,這樣混凝土的接槎可減少到最低,不易出現(xiàn)施工縫。為了混凝土的散熱,采用推移式分層澆筑的方法,每層的厚度控制在30 cm。

5.6 混凝土的養(yǎng)護(hù)

混凝土抹壓后隨即用塑料薄膜覆蓋壓實(shí),不使其透風(fēng)漏氣、水分蒸發(fā)、散失并帶走熱量,以此來(lái)保持混凝土表面的溫度;同時(shí)在塑料薄膜上覆蓋兩層草簾,用草簾濕水來(lái)保證混凝土的濕潤(rùn)。采取這些措施后,可以減少混凝土表面的熱擴(kuò)散,減少混凝土中心與表面的溫差,防止產(chǎn)生溫差裂縫和表面干縮裂縫。

6 混凝土溫度控制措施

6.1 測(cè)試點(diǎn)布置

溫度測(cè)試點(diǎn)布置見(jiàn)圖1。

測(cè)溫點(diǎn)的布置必須具有代表性和可比性,能夠反映出混凝土各部分的溫度,我們從底面、中心和上表面高度斷面考慮;按照這一原則,設(shè)置四個(gè)測(cè)溫點(diǎn),每點(diǎn)按高度斷面分為100 mm,400 mm,900 mm,2 100 mm(距頂面距離)。

6.2 測(cè)溫方法(測(cè)溫儀器采用混凝土測(cè)溫儀)

由于混凝土基礎(chǔ)早期升溫較快,后期降溫較慢的特點(diǎn),我們采取先頻后疏的原則,測(cè)溫從混凝土澆筑完畢后10 h開(kāi)始,每4 h測(cè)一次,顯示全部點(diǎn)溫度,著重觀察混凝土中心與表面之間的溫差?；炷翝仓? d～8 d,每8 h測(cè)溫一次,9 d～15 d每12 h測(cè)溫一次,降溫結(jié)束后各部分的溫差進(jìn)入安全范圍(ΔT≤25℃),可以解除保溫措施。

6.3 測(cè)溫結(jié)果

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)溫情況,混凝土中心溫度在3 d～5 d達(dá)到最高,本工程實(shí)測(cè)最高溫度為54.8℃,發(fā)生在第4天,當(dāng)時(shí)混凝土的表面溫度為41.2℃,混凝土的內(nèi)外溫差僅為13.6℃≤25℃,符合要求。測(cè)溫情況見(jiàn)圖2。

6.4 混凝土強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

混凝土7 d強(qiáng)度在25.3 MPa～28.9 MPa之間,28 d強(qiáng)度在33.5 MPa～39.3 MPa之間,與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本次施工過(guò)程來(lái)看,要使混凝土有較好的抗凍性,就必須在施工之前引起高度的重視,制定各種質(zhì)量控制措施,控制好施工過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié),確?；炷恋馁|(zhì)量,從而保證混凝土的抗凍性。本次施工我們對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了全過(guò)程監(jiān)控和探索,保障了工程的質(zhì)量,獲得了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn),可以在華電國(guó)際沽源風(fēng)電二期風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工中借鑒和應(yīng)用。

[1] JGJ 55-2000,普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[S].

[2] GB 50119-2003,混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范[S].

[3] CCES 01-2004(2005),混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南[S].