600KW风力发电机组大体积钢筋混凝土基础施工温度裂缝控制措施

２：００１年第３期　风力发电　总第６２期（季刊）　ｌ工程技术　帚　畦　口　《世　ｓ《《｝世　６００ｋＷ风力发电机组大体积钢筋混凝土　基础施工温度裂缝控制措施　福建闽能电力工程监理中心　占　锋　摘要奉文介绍了在海边山地备件下的风电场建设中，风力发电机基础太体积混凝土的温度　裂缝控制计算、措施和效果。　１　前言　本人有幸参加了福建省东南沿海某　１０×６００ｋＷ风电场工程建设，对风力发电机　上，施工用地约６０亩，其中最高山峰海拔　ｊ８、５ｍ　当地属亚热带湿润气候，平均气温　２０、８　Ｃ，年有效风速（４～２５ｍ／ｓ）时数达　７２４　９ｈ。工程由风力发电机组、输变电系统、　基础大体积混凝土施工温度裂缝控制的理论　计算、混凝土温度变化的现场实验监测、实际　施工过程中采取的温差控制措施和该措施实　际效果做了些探讨和分析　现将这一方面的　内容做一介绍，以期能为今后类似风电场建　中控楼和交通道路组成　风力发电机钢筋混凝土基础长宽均　为１　３、５ｍ，最大高度２．８　６ｍ，混凝土体积　２６７．６ｍ　，其中Ｃ３５混凝土２５４、Ｏｍ　，Ｃ４５混　凝土１　３、６ｍ　，最小断面尺寸超过１、Ｏｍ，属于　设提供参考资料　２　工程概况　风电场坐落于福建省东南沿海一群山　大体积混凝土构件　详见图１。　　ｌ…　．一　薤　—一　斜　ｊ＿　鹤　ｊ　．　—　１ｌ亡　ｉ　０一｛．　ｒ　∞～，　毒　一—　瓷苴：　Ｌ　ｉ　圈１风机基础剖面圈　ｌ０　维普资讯 http://www.cqvip.com

Ｉ程技术６００ｋＷ风力发电机组走体积钢筋混凝土基础施Ｉ温度裂缝控制措施２００１年７月　３基础大体积混凝土温度裂缝控制计　算　大体积混凝土结构，由于结构截面大．水　泥用量多，水泥水化过程中所释放的水化热　会使混凝土结构产生较大的温度变化和收缩　作用，由此形成的温度应力会使钢筋混凝土　结构产生裂缝．其中的贯穿裂缝会危及基础　安全，必须严格控制　３．１计算公式　３　１．１　混凝土的水化热绝热温升值计算　Ｔ１ｃ１＝（１一　一　）ＣＱ／ｃｐ　（１）　其中　７１　——混凝土浇筑完后ｔ段时间，混　凝土的绝热温升值Ｃ；　ｃ一一每立方米混凝土中的水泥用量　【ｋｇ）；　０——每千克水泥水化热量（Ｊ／ｋｇ），　可查阅ｇ水泥水化热量值》得到　ｃ——混凝土的热比，一般由０．９２～　１　００，取０．９６Ｊ／（ｋｇ　Ｋ）；　Ｐ——混凝土的质量密度，一般取　２４００ｋｇ／ｍ　；　常数，为２　７１８；　，　——与水泥品种　浇筑时的温度有　关的经验系数，一般为０　２至０．４；　ｆ——混凝土浇筑后至计算时的天数。　３．１　２各龄期混凝土收缩变形值　各龄期混凝土收缩变形值随许多具体条　件和因素的差异而变化，一般按下式计算：　￡　．＝Ｅ　ｃ（１一　。）（　１×ｍ２…ｍｉ）（２）　式中　——各龄期（　）混凝土的收缩相对　变形值；　ｅ　。——标准状态下最终收缩值，取　３．２４×１０　；　考虑各种非标准条件的修正系　数，可查《混凝土收缩变形不同条件影　响的修正系数》表　３　１．３各龄期混凝土收缩当量温差　　ｌｃ１＝Ｅ　／ａ　ｔ３）　式中　～各龄期ｔｄ）混凝土收缩当量温差　（Ｃ）；　混凝土的线膨系数，取　１．０×１０　３　１．４各龄期混凝土的弹性模量　Ｅ…：Ｅ　（１－－ｅ。　”　）　（４）　式中Ｅ　一混凝土从浇筑至计算时的弹性模　量（Ｎ／ｒａｍ　）；计算温度应力时，一般取　平均值；　Ｅ０－－－混凝土的最终弹性模量（Ｎ／　ｍｍ　），可查表《混凝土的弹性模量》　３．１．５混凝土的温度收缩应力　混凝土因外约束引起的温度收缩应力，　可按下式计算：　ｄ＝Ｓ…·Ｒ·ｔＦ　·ｎ·　）／（】一　）（５）　式中　７’一混凝土的最大综合温度（Ｃ），　ＡＴ一７’　＋Ｔ。一７１＾｛　７１　一混凝土的人模温度；　混凝土浇筑后达到稳定时的温度．　般根据历年气象资料取得当年平均　气温；当大体积混凝土结构暴露在室外　且未回填时，凸７１值按混凝土水化热最　高温升值【包括混凝土浇灌人模温度）　与当地月平均最低温度之差进行计算；　Ｓ　一考虑徐变影响的松弛系数，一般　取０．３至０．５；　Ｒ一混凝土的外约束系数，不同地基Ｒ　值有所不同，一般地基取０．２　５至０．５；　混凝土的泊松比，可取０．１　５至　０．２０；　混凝土的线膨系数，取１．０×１０　３．２计算实例　３．２．１　Ｉ程资料　基础混凝土分为Ｃ３５、Ｃ４５两期施工。为　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００１年第３期　风力发电　总第６２期（季刊Ｊ　避免计算过于复杂，在对计算结果不产生太　大影响的情况下．将基础混凝土按Ｃ３５一个　标号计算　Ｃ３５混凝土试配强度４３．２Ｍｐａ。　砂率３　６．０　。　表１　Ｃ３５混凝土每立方米材料用量（ｋｇ／ｍ。）　料名称　水　水提　砂　石　掺音翱　外加剂　量　１，１５　３０９　ｌ２５９　２５　比例　。４　Ｉ　ｌｌ。　！１９　１　１　３．２　２混凝土的水化热绝热温升值计算　Ｔ　＝ＣＱ／Ｃｐ（１　。。…）　根据工程实际Ｃ３５混凝土配合比试验　报告．和≤水泥水化热量值》表，式中取值如　下：　Ｃ＝３０９（ｋｇ）；　Ｑ（３　ｄａｙｓ）一３１４（Ｊ１；　Ｑ（７　ｄａｙｓ）一３５ｔ（Ｊ）：　Ｑ（２８　ｄａｙ，ｓ）＝３７５（Ｊｊ；　ｃ一０　９６Ｊ．／＇ｋｇ．ｋ；　一２４００ｋｇ／ｍ　；　一２．７１　８　７Ｈ＝０．３：　代人上式计算，得：　Ｔ（３　ｄａｙｓ）一２４．９９　Ｃ：　Ｔ（７　ｄａｙｓ）＝４１．６６（、：　Ｔ（２８　ｄａｙｓ）＝５０　９８　Ｃ　３．２．３各龄期混凝土收缩变形值　Ｅ　¨＝ｅ　¨（１　’‘）（　１×ｍ２…７Ｈ　ｊ　式中　一２．７１　８　Ｅ　一３．２，１×ｌ　０　”１一１．０；　２—１　０；７ｎ３—１．０；　７”４—１．２ｌ：　５—０．９６６（水泥浆量１　８．３％）　］２　ｍ６值各为：ｍ６（３　ｄａｙｓ）：１．０９　Ｈ６（７　ｄａｙｓ）一１．０　ｍ６（２８　ｄａｙ，ｓ）一０．９３　ｍ７—１．１０　ｔＷ％一９０％）；ｍ８—１．４４；　９—１．０；　ｌ０—０．５５。　将上述数值代人上式．计算得到：　Ｅ　ｒ　３　ｄ￣ｙｓ）一４．５７６×１０　ＥⅢｄ￣ｙｓ）一８．１　５４×ｌ０　Ｅ　ｒ　２ｓ　ｄａｙｓ．一１４．１　４　７×１０　３．２．４各龄期混凝土弹性模量　Ｅ＿『１一Ｅ。ｔ１　～。　）　式中Ｃ３５混凝土Ｅ　一３．１　５×１０　；　将上述数值代人上式，计算得到：　Ｆ．］Ｊ一一７．５４Ａ　１０　Ｅ　ｒ　７　一１．４　７×１０　Ｅ　！　ｄ…一２．９０Ｘ１０　３．２．５　混凝土的温度收缩应力　ｄ＝Ｓ㈧·尺·（Ｅ　·　·凸Ｔ）／（１一ｕ　Ｊ　当月（取２０００年２月）平均最低温度为　１１．１　Ｃ，当地年平均气温为２０．８（’　Ａ７’（３　ｄａｙｓ）一１　５　２　９（　；　△Ｔ（７　ｄａｙｓ　Ｊ＝３１．９　６　；　７　Ｃ　２８　ｄａｙｓ）一４０．５　８　Ｃ：　Ｓ　ｒ　１—０　４５；Ｒ一０．４２；　＝０．１　５；　代人上式计算，得到：　ｄ　ｆ　３　ｄａｙｓ）一０　２５３３　Ｎ．／ｍｉｌｌ　ｄ（７　ｄａｙｓ）一１　０４　５　Ｎ，／ＦＩ１ｔＸｌ　ｄ（２８　ｄａｙｓｊ一２．６１　７　Ｎ／＇ｒｎＩ］１　３　２．６混凝土抗拉强度验算　Ｃ３５钢筋混凝土抗拉强度设计值：　Ｆ　．一１．６５　Ｎ／＇Ｉｌｌｍ　：　从上述计算结果可见，ｏ－（２，８　ｄａｙｓ）＞　Ｆ．，即在该时间段混凝士会出现裂缝。　３．２　７混凝土内外温差控制理论计算　为避免出现混凝土内部水平拉应力大于　其抗拉强度设计值，其中的重要措施之一就　维普资讯 http://www.cqvip.com

工程技术６００ｋＷ风力发电机组大体积钢筋混凝土基础施工温度裂缝控制措施２００１年７月　是控制混凝土的内外温差。内外温差值的理　论计算如下：　Ｓ　·Ｒ·（Ｅ　·ｎ·△？’）／（１一　）＜ｌ＿６５　将上述已取定的ｓ　、Ｒ、Ｅｍ、ｎ、　值，其　中Ｅ　、　以龄期２８天的数值为例代人上式，　计算得到：　△　＜２５．６Ｃ　本文所述工程，实际控制内外温差为　２　Ｃ。　４　温度裂缝控制措施及其效果　４．１措施　为防止基础混凝土出现温度裂缝，施工　中采取了如下技术措施：　４．１＿１降低水化热　混凝土使用较粗骨料，碎石粒径为２Ｏ～　４０ｃｍ；掺合粉煤灰８　和外加剂ＦＤＮ一　９０００　４　１．２降低入模温度　尽量安排在气温较低的月份施工，本工　程在２月～４月全部完成１０台风机基础混　凝土施工。　采用分层筑，每层厚度控制在２００～　３００ｍｍ｝使用外加剂ＦＤＮ一９０００，以延缓初　凝时间，降低混凝土浇筑强度；以有利于混凝　土散热。　４．１＿３控制混凝土内外温差　（１）混凝土浇筑完成８小时后，即在其表　面覆盖塑料薄膜，以保温保湿，１　８小时后翻　开塑料薄膜，覆盖用水浸湿的毛毯及编织布　保证在海边大风条件下不致水分散发过快和　保证混凝土表面温度，控制混凝土内外温差　在２５　Ｃ以内　（２）在基础螺栓位置，其厚度达　１．８米，混凝土由水化热引起的温升值大，是　较易产生温度裂缝的部位。由于该部位的９６　根螺栓和已绑扎的基础钢筋，使得覆盖保温　较为困难。实际工程中，是先在该部位的混凝　土表面上覆盖毛毯，再在螺栓和钢筋上盖太　块编织布并捆紧，以防止被风吹翻．在其空间　内架设两盏各１０００Ｗ的碘钨灯，以增加混凝　土的表面温度，同时还在混凝土表面定时浇　水，以保持必要的湿度　４．２效果　为掌握混凝土内部温度变化过程，有效　控制内外温差，工程设计单位在首台风机基　础施工时，进行了温控监钡５实验。　（１）混凝土温度监测的测点布置见图２、　图３。测点布置９组３６个，每组分表面、上、　中、下四个测点。　（２）主要监测仪器设备：　①ＤＷ型电阻温度计（最小测数为　０．０５　Ｃ）；　②ＳＢＱ一２型水工比例电桥（数字式）；　③专用电测电缆；　④标准水银温度计（５—５０Ｃ及０—　１００　Ｃ）｛　⑤集线箱及其配件。　（３）实验成果　在混凝土达到终凝时间后开始温度监　测，早期温度上升剧烈阶段每－－ｔＪ，时记录一　次各监测点温度。　①混凝土内部各组测点所达到的最高温　度值及其历时，整理成表２。　②各组监测点记录数据，经整理后绘制　成温度变化曲线图，图中包括各组中心位置　监测点温度变化过程曲线、中　１２，与表面监测　点之间温差变化曲线和控制温度２５　Ｃ温度　线。从图中可以清楚看到，各组中心测点的最　大温差值是否超过２５　ｃ。图４为第７组测点　的温度变化曲线。　③温度变化曲线图显示，全部９组测点　的温差变化曲线都在控制温度２５　Ｃ温度线　以下，即所采取的温度控制措施能保证基础　１　３　维普资讯 http://www.cqvip.com

）１年第３期　风力发电　总第６２期（季－Ｔ１）　支撑管　图　例　＋删点及编号　测点　基础底面　图２风机基础温度监测点的平面、立面布置圈　表２　混凝上最高温度及历时统计表　注　测点　施工　晓葫耐　温　最高谥膻　谜最岛温历时　稿位氍　时闭　２　０　３０　０ｊ　－小时，　ｊ８　５　ｄ５　ｌ０　ｌｌ　７　ｄ２　５５　ｌ　２　ｊ　围３温度监测点实物照片，温度计被固　定在基础钢筋上，并与电测电缆相连　【ｓ　ｌ。　】２　４ｄ　２０　６６　维普资讯 http://www.cqvip.com

ｌ程技术６ｏｏｋＷ风力发电机组太体积钢筋混凝土基础施工温度裂缝控制措施２ｏｏ１年７月　５ｏ　３０　２０　１ｏ　图４第七组监测点温度变化衄线图　混凝土不出现裂缝　ｓ一、外约束系数尺和泊松比　的规定取值都　在一个数值区间内，如泊松比　可取ｏ．１　５～　ｏ．２０，但即使是在区间内取不同值，对计算结　５　结束语　【１）本文所述施工措施和实验数据是在　本工程特定的气温、湿度和地质条件（无地下　水）下确定的，仅供其它工程参考　（０）在混凝土水平应力计算中，松弛系数　Ｈ懈｝｝｝｝＊｝＊｝｝｝Ｈ＊÷｝｝｝　＊　｝封÷｝｝　｝｝｝｝｝蚌＊　｝｝｝｝｝　＊＊｝　果也有一定影响。如何合理取值还需进一步　探讨　中美清洁能源技术论坛暨技术与设备展览会　新　闻　稿　根据中美两国政府在清洁能源领域合作议　在该领域所取得的成果，促进中美双方在电　力系统、清洁燃料　石油与天然气、能与环境　技术及气候科学等领域的合作，以保护环境，　发展清洁能源新型节能产品，为人类的生存　定书《中美能源效率与可再生能源合作议定　书》、《中美化石能台作议定书》精神及规定内　容，为进～步推动中美在清洁能源领域的合　作，中国科学技术部与美国能源部商定，将于　２ＯＯ１年８月２９日～９月１日在北京国际贸　与发展做出贡献，组委会联系电话：６８２１　９８２８　６８２１　３９４６　２００１．４．２６　易中心召开“中美清洁能源技术论坛暨技术　与设备展览会”。本次活动旨在展示中美双方