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风电基座安装用的灌浆料,核心要求是:在-10℃低温或40℃高温环境下都能正常浇筑,2小时抗压强度达到20MPa以上,满足风机塔筒在72小时内完成张拉的工期要求。选材和施工,得先看你的机位在北方冻土区还是南方湿热区。
很多刚入行的朋友问,能不能用桥梁支座的灌浆料代替。答案是不能。风电基座承受的是动态疲劳荷载,风机运行时会产生数百万次的交变应力。普通灌浆料的抗疲劳设计次数通常在200万次以下,而风电基座要求不低于500万次。
以我们去年在河北某风场做的实测为例,同一批C80级灌浆料,在桥梁支座上的疲劳寿命是230万次,放到风电基座模拟台上,只跑了180万次就出现了微裂缝。风电基座对材料韧性要求更高,流动度要求也更严,初始流动度要≥320mm,30分钟后仍要≥280mm,这是为了保证大体积环形空间能一次灌满。
设计院给图纸时,通常只标注强度等级,比如C80或C100。但实际操作中,弹性模量比强度更影响长期服役质量。风机塔筒传递的弯矩会让基座产生微小变形,如果灌浆料的弹性模量超过40GPa,刚性太大,会和混凝土基础产生脱空风险。我们推荐控制在35-38GPa之间。
膨胀率这块,国标GB/T 50448-2015要求竖向膨胀率≥0.02%,但风电基座因为要埋设地脚螺栓,建议按0.05%-0.10%控制。去年山东某海上风电项目,用了膨胀率0.15%的材料,结果养护后螺栓孔周边出现了胀裂。经验上来说,膨胀率宁低勿高,特别是冬季施工,温差大,膨胀率过高容易把基座顶裂。
北方冬季施工是风电项目最常见的难题。很多项目赶工期,零下十几度也要灌浆。这时候不能只靠加热水,必须用低温型灌浆料。这类材料里掺了防冻组分和早强剂,能在-10℃环境下正常水化。但注意,材料进场后要放在暖棚里,温度保持在5℃以上,否则粉料本身温度太低,拌合后浆体温度上不来。
以内蒙古某50MW风场为例,去年11月施工,环境温度-15℃,我们用了低温型灌浆料,拌合水温控制在35℃,出机浆温18℃。浇筑后立即覆盖保温被,电热毯加热,养护7天。7天后取芯,强度达到设计值的92%,28天强度达标。关键点在于:养护温度必须保持5℃以上至少72小时,这是水泥水化的最低门槛。
风电基座直径通常在4-6米,灌浆厚度20-30厘米,属于大体积薄板结构。这种结构最容易出现塑性收缩裂缝和温度裂缝。我们在山西某山地风场遇到过,灌完浆不到4小时,表面就出现了头发丝一样的裂缝。排查原因,是风速太大(7级风),表面水分蒸发太快。
解决办法是:灌浆后立即用塑料薄膜覆盖,等初凝后再盖土工布洒水养护。如果风速超过5级,要在迎风面设挡风墙。另一个容易被忽略的点是:灌浆料的骨料粒径。风电基座螺栓孔间距小,骨料粒径不能超过10mm,否则容易卡在钢筋间隙里。建议用5-8mm的连续级配骨料,流动度好,不容易离析。
现场监理经常只盯着28天抗压强度,但风电基座灌浆料更关键的是早期强度。按GB/T 50448-2015,2小时强度≥20MPa,24小时强度≥40MPa,这是为了满足风机安装的工期要求。我们实测过,好的材料2小时能到25MPa,24小时能到50MPa,72小时能到70MPa。
除了强度,还要检测灌浆料的竖向膨胀率和流动度经时损失。建议现场每批次留3组试块,分别测2小时、24小时和28天强度。另外,用超声波检测灌浆密实度,特别是螺栓孔周边和基座底部,这些位置最容易出现空洞。去年江苏某风场,就是因为没做超声波检测,结果运行半年后,螺栓松动,被迫停机返工。
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