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风电塔筒基础连接段灌浆,强度等级要求高,施工窗口期短,普通灌浆料很难同时满足这两点。风电专用C80灌浆料就是针对这个场景设计的,它能在-5℃到40℃环境下施工,2小时抗压强度达到20兆帕以上,28天强度稳定在C80标准。
普通C60或C70灌浆料用在风机基础上,经常出问题。风机运行时,塔筒底部承受的疲劳荷载是动态的,普通材料在交变应力下容易产生微裂缝。以某陆上2.5兆瓦风机基础为例,使用普通灌浆料半年后,支座处出现了0.2毫米的贯穿裂缝。
风电专用C80灌浆料在配方上做了调整。胶凝材料体系里增加了微膨胀组分,硬化后体积膨胀率控制在0.02%到0.05%之间,能补偿收缩,把钢结构和混凝土之间的缝隙填实。按GB/T 50448-2015标准检测,它的竖向膨胀率合格,流动度能达到300毫米以上。
实际操作中,施工队最头疼的是灌浆层厚度不均匀。风机基础支座处,灌浆厚度从20毫米到100毫米不等。普通料在厚层部位容易分层离析,C80料因为级配合理,粗骨料最大粒径控制在4.75毫米以内,厚层施工时骨料不会下沉。
从实验室数据看,标准养护条件下,风电专用C80灌浆料1天抗压强度在35兆帕左右,3天达到55兆帕,28天稳定在85到90兆帕之间。弹性模量在38到42吉帕,和C80混凝土的弹性模量匹配,不会出现刚度差。
温度适应范围是施工的关键。在北方冬季施工时,环境温度降到-10℃,普通灌浆料基本没法用。C80料里加了防冻组分,在-5℃环境下,早期强度发展速度比普通料快30%。以黑龙江某风电场为例,去年12月施工,料温控制在5℃以上,养护3天后拆模,强度达到了45兆帕。
高温环境下也有应对办法。夏季施工时,料温超过30℃,普通灌浆料流动度损失很快,20分钟内就干硬了。C80料通过缓凝组分调整,在35℃环境下,流动度保持时间能延长到40分钟,给施工留出充足时间。
基面处理是第一步。风机基础混凝土表面必须凿毛,露出粗骨料,然后用高压水枪冲洗干净。经验上来说,基面含水率控制在饱和面干状态最好,太干会吸水,太湿会影响粘结。用吸水布擦拭后,表面没有明水就可以。
搅拌设备要提前检查。强制式搅拌机最合适,每次搅拌量不超过额定容量的80%。先加水后加料,搅拌时间控制在3到5分钟。实际操作中,很多施工队为了赶进度缩短搅拌时间,结果灌浆料里有干粉团,强度直接打折扣。
支模也很关键。模板必须用钢模,接缝处用密封胶条封死,防止漏浆。以某海上风机灌浆为例,模板高度比灌浆层高出50毫米,顶部留出排气孔。灌浆时从一侧连续注入,速度控制在每分钟10到15升,直到另一侧排气孔流出浆体。
灌浆完成后,养护不能马虎。前3天是强度发展最快的时候,环境温度低于5℃时,必须用保温被覆盖。以某山地风场为例,施工后第2天气温骤降到-2℃,养护措施没跟上,结果表面出现了冻裂纹,最后只能返工。
保湿养护同样重要。灌浆料硬化后,表面用湿麻袋覆盖,每天洒水3到4次。养护时间不少于7天。实际工程中,很多施工队只养护3天就撤了,结果后期强度增长缓慢,28天强度只有75兆帕左右。
拆模时间要看强度发展。侧模在24小时后可以拆,底模必须等强度达到30兆帕以上。以C80料为例,在20℃环境下,24小时强度一般在35兆帕左右,拆模没问题。如果环境温度低,最好延长到48小时。
去年在甘肃参与了一个50兆瓦风电项目,用的是C80灌浆料。施工时遇到了一个问题:风机基础法兰盘和混凝土基座之间有80毫米的间隙,灌浆层厚度大,而且法兰盘底部有螺栓孔,灌浆料要从孔里流过去。
我们的处理办法是:先在法兰盘底部铺一层20毫米厚的干硬性砂浆,防止灌浆料从螺栓孔大量流失。然后从一侧灌浆,同时用振动棒在模板外侧轻轻振捣,帮助浆体流动。整个灌浆过程持续了45分钟,用了2.5吨料,最后检查发现所有螺栓孔都灌满了。
养护期间,现场温度在15℃到25℃之间,我们采用了覆盖塑料薄膜加湿麻袋的方案。7天后拆模,表面光滑,没有裂缝。28天取芯检测,抗压强度平均值是88.6兆帕,满足设计要求。这个案例说明,只要施工细节到位,C80灌浆料在风电项目上完全能稳定发挥。
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