风机基础大体积混凝土裂缝加固措施研究

兰 桂

重庆海装风电工程技术有限公司 重庆 401120

摘要：随着我国经济发展，大型基础设施进入快速发展阶段，包括桥梁、隧道、大坝、风电等基础工程项目逐渐增多，该类大型基础工程结构强度要求高、设计使用年限长，施工难度大。大体积混凝土施工具有结构基础稳定、有效控制预应力不规则变化等优点，近年来在基础工程中得到了广泛的应用; 然而大体积混凝土施工过程中及工程后期使用过程中易产生裂缝，该类裂缝为土建工程( 尤其是大型基础工程) 质量及安全带来不确定因素。因此，如何处理该类大体积混凝土裂缝、保证工程安全成为了目前工程中的一个难点。

关键词：风机基础；大体积混凝土；裂缝控制；措施

1混凝土裂缝产生原因

1.1温度裂缝、收缩裂缝

风机基础大体积混凝土浇筑过程中，因水泥水化热引起的混凝土内部及混凝土表面产生巨大温差，混凝土内部分子的不确定运动在水化热的影响下，易产生施工裂缝，即温度裂缝。同时，水泥水化过程中20% 水分是水化过程中化学反应必须的水分，剩余80% 水分要蒸发，随着水分蒸发、混凝土内部温度降低，大体积混凝土内部会出现收缩裂缝。温度裂缝、收缩裂缝产生的根本原因是温度裂缝应力大于混凝土抗拉应力，进而导致裂缝产生。

1.2荷载裂缝

导致风机基础大体积混凝土出现荷载裂缝的原因分为直接应力裂缝、次应力裂缝。直接应力裂缝因风机机轮循环转动产生的循环荷载引起的直接应力产生，当循环荷载超过混凝土结构设计荷载时出现裂缝;次应力裂缝是由外部荷载引起的次生应力，如混凝土构件的某些部位引起的次生应力引起的裂缝。荷载裂缝产生的根本原因为外部荷载致使混凝土内部产生的应力大于混凝土抗拉强度。3) 其他裂缝风机基础大体积混凝土施工裂缝产生的其它原因很多，包括外部环境变化、原有混凝土约束力、基础部位岩土的约束等等，该类因素非主要原因; 文章研究的防治裂缝为温度裂缝、收缩裂缝及荷载裂缝。

2 风机基础大体积混凝土裂缝控制的措施

2.1裂缝控制的材料措施

( 1) 在混凝土的配置过程中，尽量优化大体积混凝土的配合比，可以降低水泥的水化热。混凝土的配置采用矿渣硅酸盐水泥掺加一定数量的粉煤灰，以减少水泥用量，降低混凝土水化热。实验室应提前做好混凝土的试配工作，选择合适的砂、石级配; 现场做好混凝土浇筑记录，以确保混凝土搅拌质量。( 2) 选择水化热低的水泥品种，如32． 5 ～42．5 级矿渣硅酸盐水泥，其发热量约为 270 ～290kJ/kg。选用粒径较大、级配良好的粗骨料。( 3) 尽量减少单方水泥用量及降低水灰比，并掺用减水剂。在大体积混凝土中掺入减水剂，在保持用水量不变的情况下，增大混凝土的坍落度，在保持混凝土强度不变时减少水泥用量，从而减少混凝土中水化热。水泥水化热对于大体积混凝土工程是一项非常重要的技术指标，掺入减水剂后，28 天内水泥的总发热量与不掺者大致相同，但减水剂能推迟水化热峰值出现的时间和降低峰值的大小。在制作大体积混凝土时，如果适量使用缓凝减水剂，也能减少水化热现象，控制混凝土材料的裂缝问题。在制作混凝土时如添加一些外加剂，能使混凝土材料外观好、强度高、粘性强，使大体积混凝土材料不易出现各类热胀冷缩问题、水份蒸发问题、沉缩变形问题等。

2.2裂缝控制的浇筑与振捣措施

( 1) 风机基础大体积混凝土浇筑常采用的方法: 全面分层、分段分层、斜面分层。全面分层: 即在第一层全面浇筑完毕后，再回头浇筑第二层，此时应使第一层混凝土还未初凝，如此逐层连续浇筑，直至完工为止，分层厚度宜为 1． 5 ～2． 0m。这种方案适用于结构的平面尺寸不宜太大，且施工时从短边开始，沿长边推进比较合适。必要时可分成两段，从中间向两端或从两端向中间同时进行浇筑。分段分层; 即混凝土浇筑时，先从底层开始，浇筑至一定距离后浇筑第二层，如此依次向前浇筑其他各层。斜面分层: 要求斜面的坡度不大于 1/3，适用于结构的长度大大超过厚度 3 倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始，逐渐上移。混凝土的振捣也要是用斜面分层浇筑工艺，一般在每个斜面层的上、下各布置一道振动器。上面的一道布置在混凝土卸料处，保证上部混凝土的捣实。上面一道振动器布置在近坡脚上，确保下部混凝土密实。随着混凝土浇筑的向前推进，振动器也相应跟上。( 2) 浇筑前检查模板与钢筋的保护层是否符合设计要求，温度钢筋间距是否过大。混凝土浇筑过程中，由于面积较大，浇筑到标高的位置时往往浮浆较厚，甚至超过保护层，应及时将多余浮浆清理出模板外，根据现场的实际情况，可掺适量级配石子以保证混凝土面层的质量，且保证混凝土的表面搓压不少于三遍，防止面层净浆产生裂缝。( 3) 振捣时，严禁振动棒振捣模板，对放置测温点的部位，进行标记，在测试点周边 0． 5m 半径范围内不得振捣，有效避免振捣对测温点的影响。振捣棒的操作，要做到“快插慢拔”。在振捣过程中，宜将振捣棒上下略有抽动，以便上下振动均匀。分层连续浇筑时，振捣棒应插入下层 50mm，以消除两层间的接缝。不管采用何种浇筑方法，在浇筑的过程中都要注意浇筑的速度与温度的控制，特别要注意到大体积混凝土在浇筑时，需散热均匀，否则会出现裂缝现象。

2.3裂缝控制的养护措施

大体积混凝土养护的关键是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土内外温差，防止混凝土裂缝的产生。( 1) 大体积混凝土的养护工作不同于一般混凝土。大体积混凝土主要是内部热量大和大气接触时温差大，持续时间长，因此，不能采用表面冷却降温，而是要采用表面保温办法，或者在体内埋管通水，让它慢慢冷却到温差 25℃以下，使混凝土自身增长的抗拉强度能抵抗各龄期的收缩应力和制约的应力，同时要不停地浇水养护，一旦表面脱水发白，如不马上浇水养护，产生裂缝的可能性就非常大。水温也不能太低，若混凝土表面骤冷，则会导致裂缝的出现。( 2) 混凝土保温的具体方法，要根据当时当地的情况以及经济因素等综合考虑。为此，有时需进行测温以掌握温度变化。在混凝土浇灌之前，布置测温点，埋设测温导线，每测温点一组按表、中、底三根测温导线埋设，点位布置: 如风机基础取有代表性的点位，而不是越多越好，应把底板切成等分，根据基础平面图布置了多个测孔。( 3) 大体积混凝土的养护要求严格，时间要求长，要随时检查湿润情况，表面不能干燥发白，要防止冷风吹透侵袭。养护时间要不少于14d。在养护期间定人定时用电子测温仪测定砼温度，在基础表面及模板侧面覆盖岩棉被保温，保证砼内外温差不超过 25℃，确保砼内部不出现温度裂缝。大体积砼拆模除满足砼强度要求外，还应考虑温度裂缝发生的可能性，当砼中心温度与大气温差小于 20℃时方可拆除保温层和模板。( 4) 大体积混凝土还要进行后期养护。因为，大体积混凝土除了尺寸大之外还因温升而膨胀，冷却时会慢慢收缩，以及会干缩，因此，总的收缩量比较大，在收缩应力超过当时的混凝土的抗剪强度时便会出现裂缝。许多钢筋混凝土基础在初期没有裂缝，但在 2 ～3 个月后却出现严重的裂缝。大体积混凝土基础同时还受外部条件的制约，尤其是基底( 如基岩、桩基等) 约束条件影响较大。除应采取一些缓解措施外，还要特别注意后期浇水养护，保持湿润状态。有条件的地方应在外模拆除后，立即回填土。

结束语

为避免和防止风机基础大体积混凝土出现裂缝问题，施工单位需从材料、浇筑和振捣、养护等措施进行控制，以确保风机基础大体积混凝土工程质量。

参考文献

［1］ 陈桂林，姜玮． 大体积混凝土施工温度裂缝控制研究进展［J］．自然灾害学报，2016，25 ( 3) : 159 －164．

［2］ 徐驰． 超声波在风机基础内部损伤检测中的应用研究［D］． 湘潭: 湖南科技大学，2016．