超高強灌漿料在風電基礎(chǔ)二次灌漿中的應(yīng)用及裂縫控制

鄒 偉，梁世高，吳文選，李 磊，孔金鳴

(武漢源錦建材科技有限公司，湖北 武漢 430083)

0 前 言

超高強灌漿料是一種高流態(tài)、高抗?jié)B性能和優(yōu)異力學性能兼具的水泥基灌漿材料，應(yīng)用領(lǐng)域主要包括大直徑鋼筋套筒灌漿連接、漿錨搭接、海上風力發(fā)電機基礎(chǔ)灌漿等[1-2]，目前鮮有超高強灌漿料應(yīng)用于陸上風力發(fā)電機基礎(chǔ)的應(yīng)用案例。灌漿料強度越高，意味著膠材用量越大，水化熱顯著增加，溫度應(yīng)力增大，同時水膠比越低，也意味著自收縮顯著增大，開裂風險提高。因此，采用合理的裂縫控制技術(shù)保證結(jié)構(gòu)安全和使用壽命顯得尤為重要。

金湖風電場為金湖縣委辦和銀涂鎮(zhèn)聯(lián)合引進，由大唐金湖新能源有限公司投資興建，場址位于江蘇省淮安市金湖縣銀涂鎮(zhèn)，風電場南北向長約15 km，東西寬約2 km。風電機組主要沿高郵湖布置，場區(qū)內(nèi)地面高程為4.38～8.94 m，高差約5 m，地形整體較平坦，地貌主要為農(nóng)田、魚塘、蟹塘、林木基地等。風電場安裝9臺單機容量3 200 kW和31臺單機容量2 650 kW的風力發(fā)電機組，總裝機容量110 MW，預(yù)計年發(fā)電量為2.75億kw·h，其中金湖一期項目裝機容量50 MW。

1 風機基礎(chǔ)

風機基礎(chǔ)由2排共88個均勻分布的M48預(yù)應(yīng)力錨栓組成，承臺埋深3.5 m，承臺下由36根基礎(chǔ)灌注樁組成。采用C30梁板式預(yù)應(yīng)力錨栓獨立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)直徑20 m?；A(chǔ)澆筑完成后，基坑采用土石分層回填并夯實到臺柱頂部。上錨板與基礎(chǔ)主體混凝土之間預(yù)留環(huán)向槽如圖1所示，環(huán)向槽深度140 mm，必須使用水泥基灌漿材料進行灌漿。設(shè)計單位要求灌漿料的選用、施工、養(yǎng)護應(yīng)按《水泥基灌漿材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GB/T 50448—2015)執(zhí)行，灌漿料28 d抗壓強度標準值不小于120 MPa，要求灌漿料無收縮、自流平、無毒性、抗疲勞、防腐(銹)蝕性、耐久性。

圖1 灌漿區(qū)域示意圖(單位：mm)

2 二次灌漿

2.1 超高強灌漿料主要性能指標

超高強灌漿料性能指標要求如表1所示，滿足《超高強灌漿料》(Q/WYJ 027—2019)中Ⅱ型指標要求。

表1 超高強灌漿料的性能要求

2.2 工藝流程

灌漿前施工準備→設(shè)備基礎(chǔ)清理→基底潤濕處理→支?！０鍣z查防止漏漿→加水攪拌超高強灌漿料→灌漿→養(yǎng)護→拆模→養(yǎng)護→涂抹防腐材料

2.3 施工要點

1)在灌漿施工前1 h對灌漿區(qū)域內(nèi)已鑿毛的混凝土雜物徹底清除，灑水潤濕基礎(chǔ)表面，灑水不宜過多，以沒有明水為宜，若因灌漿前下雨導致槽內(nèi)積水，則必須將積水排盡，保證倉內(nèi)整潔無污水。

2)拌制超高強灌漿料時，水料比為0.11～0.12，根據(jù)實際情況進行調(diào)整，嚴禁現(xiàn)場隨意加水。攪拌時間根據(jù)攪拌機的攪拌效率而定，從攪拌料倉內(nèi)沒有明顯塊狀粉料開始，繼續(xù)攪拌1 min漿體攪拌均勻后即可卸料。

3)灌漿過程中須遵循一側(cè)灌漿，另一側(cè)出漿的原則，如圖2所示，灌漿點可選擇上錨板外側(cè)或內(nèi)側(cè)的一個點，嚴禁從兩側(cè)或多側(cè)同時灌漿。漿體灌注高度須超過上錨板底部3 mm以上，以保證超高強灌漿料與上錨板緊密接觸。另外，為了緩解超高強灌漿料的結(jié)皮現(xiàn)象，可在灌漿過程中使用噴壺對漿體表面持續(xù)噴霧，減少漿體表面水分散失。

圖2 灌漿入模方向示意圖

4)灌漿完畢后30 min內(nèi)使用薄膜覆蓋，并立即加蓋土工布，防止太陽暴曬。待漿體初凝后及時灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護24 h可拆模，拆模后繼續(xù)灑水養(yǎng)護7 d，保證超高強灌漿料漿體強度。超高強灌漿料達到設(shè)計強度后表面可涂抹防腐材料。

3 裂縫控制

3.1 超高強灌漿料水化熱

灌漿區(qū)域內(nèi)超高強灌漿料水化熱曲線如圖3所示，圖中1～4號曲線分別為灌漿區(qū)域底部、上錨板底部、漿體表面的溫度變化曲線和環(huán)境溫度變化曲線，與圖4中標注的4處測溫點一一對應(yīng)。從圖3可以看出，灌漿區(qū)域底部和上錨板底部的超高強灌漿料水化熱曲線基本一致，而漿體表面的水化熱曲線在水化初期與其他部位水化熱曲線保持一致，但在即將達到溫峰時該處的溫度出現(xiàn)明顯下降。造成這一現(xiàn)象的原因有兩點：一是超高強灌漿區(qū)域?qū)儆诒庸酀{，灌漿區(qū)域底部與上錨板底部距離僅為140 mm，兩處溫度差異較??；二是上錨板起到了良好的保溫作用，漿體表面的水化熱曲線受環(huán)境溫度影響出現(xiàn)明顯下降。另外，超高強灌漿料水化熱溫峰時間為灌漿完成后15 h左右，溫峰值為55℃，與環(huán)境的溫度差值為32℃。溫差越大，產(chǎn)生的溫度應(yīng)力越大，混凝土越容易開裂[3]。而超高強灌漿料采用的是細集料，膠材用量大，與混凝土相比具有更高的開裂敏感性。

圖3 水化熱曲線圖

圖4 測溫點示意圖

3.2 養(yǎng)護措施

圖3中A、B、C、D對應(yīng)的時間點分別為灌漿完成后20 min、20 h、25 h和40 h，A時間點進行漿體表面覆蓋薄膜和土工布工序，B時間點在土工布上覆蓋保溫棉被，C時間點開始灑水養(yǎng)護，D時間點開始觀察灌漿料開裂以及裂縫擴展情況。圖5為風電基座灌漿完畢后采取養(yǎng)護措施的實景圖，灌漿完成后20 min左右漿體表面出現(xiàn)輕微結(jié)皮現(xiàn)象，此時進行覆膜養(yǎng)護既能減少漿體表面水分散失，又能保證拆模后硬化漿體表面的平整度。圖6為保溫養(yǎng)護措施，在超高強灌漿料水化熱溫峰出現(xiàn)后的降溫階段進行保溫處理，減小漿體降溫速率，降低硬化漿體溫度應(yīng)力，從而降低開裂風險。

圖5 覆蓋薄膜養(yǎng)護

圖6 保溫養(yǎng)護

3.3 裂縫效果對比

表2為風電基座灌漿料開裂情況對比，其中5#基座灌漿料澆筑完畢后未采取養(yǎng)護措施，16#基座澆筑完畢后監(jiān)測了漿體水化熱曲線并及時采取了上述保溫保濕養(yǎng)護措施。對比表中數(shù)據(jù)可以看出，16#基座灌漿料未出現(xiàn)環(huán)向裂縫，徑向裂縫條數(shù)明顯減少且均為寬度小于0.2 mm的無害裂縫。由此可見，風電基座灌漿料澆筑完畢后在漿體不同水化階段及時采取相應(yīng)保溫保濕養(yǎng)護措施能有效地降低灌漿料開裂風險。

表2 風電基座灌漿料開裂情況對比

4 結(jié) 論

1)本工程根據(jù)設(shè)計要求，采用抗壓強度不低于120 MPa的灌漿料進行風電基礎(chǔ)二次灌漿，灌漿作業(yè)按既定的工藝流程順利完成。

2)灌漿區(qū)域底部和上錨板底部水化熱曲線基本一致，灌漿完成后15 h左右出現(xiàn)溫峰，溫峰值55℃。而漿體表面的水化熱曲線受環(huán)境溫度影響波動較大。

3)風電基座灌漿料澆筑完畢后在漿體不同水化階段及時采取相應(yīng)保溫保濕養(yǎng)護措施能夠有效地降低灌漿料開裂風險。

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