H0-3型测温仪在三峡巴基斯坦第一风电项目风机基础混凝土温控工作中发挥着重要作用

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三峡巴基斯坦第一风力发电项目设计总装机49.5MW,安装33台单机容量为1500kW的风力发电机组。项目位于巴基斯坦卡拉奇市东北部塔塔地区(Thatta)的Jhampir村附近,风电场距卡拉奇市约90km,南距阿拉伯海岸约90km。

由于没有当地详细的水文气象资料,我部自进场开始进行温度测录,绘制温度变化曲线,根据对项目所在地温度的实测,得出:“日间光照强烈温度高,夜间多风温度较低”,日平均气温35 ℃,日极端最高气53℃,日极端最低气温16℃。

三峡巴基斯坦第一风电项目装机共33台,风机基础混凝土采用圆形钢筋混凝土扩展基础,风机基础型式为2种:

① WTG04~24#风机基础开挖深度为2.75米,下部圆型混凝土直径为19m,高度为1m,上部圆型混凝土高度0.8m,上、下圆之间的中部斜坡连接段高度1.2m,基础总高度3m,基础环高出混凝土面0.45m,单个风机基础的钢筋量为46.622t,C35砼505m3。

②WTG01~03#、WTG25~33#风机基础开挖深度为1.15米,下部圆型混凝土直径为20.5m,高度为1m,上部圆型混凝土高度0.8m,上、下圆之间的中部斜坡连接段高度1.5m,基础总高度3.3m,基础环高出混凝土面0.45m,单个风机基础的钢筋量为54.069t,C35砼624m3。

根据三峡巴基斯坦第一风力发电项目风机基础混凝土的设计温控要求:混凝土入仓温度要求为30℃±2℃,基础混凝土的内外温差不超过25℃,基础面和基础底的温差不超过20℃。

为保证风机基础混凝土工程温控工作,及时、全面、真实地反映各项温控措施的落实情况和混凝土各个环节的温升情况,向建设各方提供准确的现场资料,我项目在正常浇筑的值班小组情况下成立了现场温控工作值班小组,认真开展温控值班监控工作。

为保证粗骨料高温遮阳设置骨料仓储存待用砂、石等混凝土浇筑原材料,按满足2个基础混凝土浇筑量所用砂、石等原材料耗用量,我项目部在拌和站做了一个骨料预冷堆积仓,堆积仓尺寸为:48.5m×18m,分为4格,和拌合系统平行布置,仓门靠拌合系统。隔墙采用C20混凝土现浇1.2m高,隔墙上搭建钢结构顶棚,顶部采用铁皮封顶并覆盖草席和铺设遮阳网,避免阳光的直晒。为了达到高温季节施工骨料预冷,达到骨料拌合前的最佳温度,根据现场温度情况,对料仓骨料进行淋水降温措施,故在堆积仓钢结构顶棚间排距1.5m设置淋水管路,各料仓之间在隔墙底部设置水平排水孔排料仓降温用水。水泥采用水泥罐存放,使用前采用水淋罐体对水泥罐进行降温,确保施工时水泥温度≤50℃。修建了一个11m×5m×4m(容积为220m3)地下水池用于存放拌合混凝土用水,并在地下水池顶面覆土30cm起隔热作用,水池顶部做遮阳棚避免阳光的直晒,降低混凝土拌合时的水温。增设空调用于维持地下水池内环境温度,并在浇筑开仓前7小时在地下水池内投入冰块,强制降低水温至16-19℃。粉煤灰存放于高顶遮阳棚的储料仓,防止阳光直射升温,高顶遮阳棚利于通风散热。

在施工中如何控制好入仓温度,确保风机基础大体积混凝土浇筑质量,我项目部全体技术人员对所有影响因素做了详细的研究与分析,主要从混凝土入仓温度和混凝土龄期温度两方面着手控制,从混凝土原材选择→配合比选择→混凝土原材存放→浇筑时间选择→混凝土拌制→混凝土运输→仓面降温→混凝土入仓方式→混凝土入仓摊料→混凝土浇筑后温控措施等都经过认真的制定以及论证。

首先分析水泥水化过程中产生的水化热,能浇筑后初期混凝土内部温度急剧上升,引起混凝土膨胀变形,而此时混凝土的弹性模量很小,因此,升温引起受基础约束的膨胀变形产生的压应力很小。随着温度逐渐降低混凝土产生收缩变形,但此时混凝土弹性模量较大,降温引起的变形受基础约束会产生相当大的拉应力,当拉应力超过混凝土的抗拉强度时,就会产生温度裂缝,对混凝土结构产生不同程度的危害。此外,在混凝土内部温度较高时,外部环境温度较低或气温骤降期间,内表温差过大在混凝土表面也会产生较大的拉应力而出现表面裂缝。

根据试验结果添加减水剂,选用级配良好的砂石进行试配,以改善混凝土和易性和降低水灰比,以达到减少水泥用量,降低水化热的目的。使得调配出的C35砼配合比更利于大体积混凝土施工,并具有良好的抗侵蚀性、体积稳定性和抗裂性能,通过配合比优化试验,在保证混凝土性能的前提下尽量降低了胶凝材料用量,为降低水泥水化热、抑制混凝土内部温升提供了有利的保障,最终选用实验室优化后的C35砼配合比如下:


混凝土主要配合比表
名称水泥(KG)粉煤灰(KG)水(L)10mm小石(KG)16mm中石(KG)38mm粗石(KG)砂(KG)减水剂(ml)
数量292.597.516864.98476.52541.58083900


为了满足施工进度及强度要求,我部拌合系统设置两台HZS50型混凝土拌合站,为电脑控制自动称重强制式拌合机,每台拌合机额定生产率50m3/h,实际生产能力35~40 m3/h,拌合系统总生产能力70~80 m3/h,风机最大基础混凝土量为625 m3左右,理论浇筑完成最大基础混凝土时间为8.9h,基本满足风机基础混凝土施工强度需求,混凝土采取10台6~8m3混凝土罐车运输到施工现场,通过 4套15m长皮带机送料入仓。

混凝土浇筑完成后在混凝土表面立即覆盖双层塑料薄膜,坡面塑料薄膜敷设顺序为:由坡面上部往下部铺设,上下与模板交接的位置多预留20cm薄膜,作于上下环搭接及补充养护用水通道。薄膜横向搭接必须大于10cm,以基础面顺时针或者逆时针环向铺设。混凝土浇筑完成后在混凝土初凝前反复搓面3-4遍,待混凝土达到1.2MPa时立即覆盖一层草席和两层棉被对混凝土进行保温,同时做好洒水养护工作,确保混凝土内外温差在可控范围内。

在混凝土浇筑前预埋好多个测温点(如WTG01、WTG06风机减少测温点布置,共布置12个测温点; WTG02、WTG03风机测温点数量减少至9个;WTG07--WTG33风机减少测温点数量至6个)风机基础混凝土内部测温通过HO-3型测温仪读取数据,测温精确度达到±0.3℃,测温误差0.1℃,测温范围-55℃~+125℃,工作温度-20℃~+60℃,单台测温仪最大测温点为32个。因测温元件在风机基础混凝土内的布置合理,每个测温点检测出的数据都作了详细的记录。

温控值班小组在落实各温控措施的基础上,对拌和及制冷系统温度、浇筑过程温度、全程跟踪检测温度进行了检测和登记。现根据2013年4月1日~2013年10月09日的检测结果进行了了分类统计,其统计成果见下表:


拌和及制冷系统温度检测成果统计表(常态)
序号项目检测次数平均值最高值最低值备注
1降温处理前大石温度(℃)33234.133.931.8 
2中石温度(℃)33233.83432.1 
3小石温度(℃)33833.634.232.3 
1淋水降温后大石温度(℃)33226.927.525.9使用水池内加冰降温时的水
2中石温度(℃)33226.727.125.6
3小石温度(℃)33826.326.825.8
4砂温度(℃)33332.236.430.1 
5水温度(℃)3302829.727.8空调制冷
6冰温度(℃)132-1.560-3.1 
7加冰量(Kg/仓)66250004000020000 
8加冰后水温度(℃)33219.821.318.6冰完全融化后
9出机口砼温度(℃)20028.73227 
10气温(℃)20028.83524PM7:00以后


从上表可以看出,2013年4月~10月晚上7点以后平均气温在28.8℃左右,湖水进场温度大概为30℃,储存于地下水池后,利用空调机对地下水池进行初步降温并保温,使得地下水池内的水温可降低2℃左右,并能尽量恒定地下水池的温度,且将地下水池内水温受环境温度的的影响降低到最小。浇筑前投放冰块进地下水池内对水进行强制深度降温,根据水温计算加冰量,将水温降低9~10℃。使用开始加冰时的水作为骨料淋水降温的水源,对骨料进行间歇淋水降温,骨料经过淋水降温可后,骨料平均温度较规定温度有小幅度偏高。但是对骨料采用淋水这一措施的降温效果明显,且成本较低,可降温6-8℃左右。混凝土出机口温度最高达32℃,最低时温度为27℃,平均温度为28.7℃,对于混凝土出机口温度高于30℃的混凝土,根据温控记录反馈的信息,其主要原因由于砂的温度偏高及当时气温较高所致。因此在进行混凝土原材控制时,砂的温控措施同样重要,我项目部根据风机基础夜间施工的气温特点及浇筑混凝土工程量合理控制倒运砂至堆料仓的时间及数量,减小砂在堆料仓内的的堆高及增加砂堆与空气的接触面、且在浇筑前对堆料仓内砂使用装载机拌合,避免因砂堆局部温度偏高造成拌制的混凝土温度增高。


仓面温度检测成果统计表
序号项目混凝土温度
检测次数平均值最高值最低值备注
1浇筑时气温(℃)20028.83524 
2仓面温度(℃)33031.637.423.8 
3皮带机倒运前砼温度(℃)65030.834.727.8 
4砼入仓温度(℃)20029.332.527超温率1.6%
5仓面温升(℃)2005.16.30.8 
6砼入仓超温值(℃)2000.30.50.2 


从上表可以看出,混凝土浇筑温度平均值为29.3℃,满足设计要求的临界值(设计规定混凝土入仓温度30℃±2℃),但是个别测录的温度略高于设计要求的临界值,一旦温控措施不到位就会发生大范围超温现象。混凝土浇筑温度最大值为32.5℃,根据温控小组记录日志反馈的信息,主要发生在高温时段和浇筑后期混凝土需求量减少时段。故加强仓面温控监测记录密度及温控措施力度,确保仓面与拌合站信息畅通,合理调度,在温控工作中也至关重要。随着混凝土入仓量的增加,仓内温度升高,仓面温升平均值为5.1℃,而混凝土浇筑完成后一般多在清晨,此时环境温度较低,对混凝土盖棉被保温,避免混凝土温度与环境温度温差过大造成混凝土初凝期因温度发生不均匀收缩表面产生裂缝。


全程温度跟踪检测成果统计表
序号项目混凝土温度
检测次数平均值最高值最低值备注
1出机口温度(℃)13228.732.427.2 
2仓面温度(℃)13231.837.723.6 
3砼入仓温度(℃)13229.432.727.3超温率2.3%
4运输温升(℃)1321.32.70.4 
5皮带机倒运温降(℃)1451.52.20.8 
6仓面温升(℃)13256.20.8 
7砼入仓超温值(℃)1320.40.70.3 


全程温度跟踪检测采用由专人跟踪运输车辆由拌和站至仓面,连续检测同一盘混凝土的出机口温度、入仓温度、浇筑温度的方法进行,反映了混凝土出机口以后至浇筑覆盖前温度各环节的温度回升值。从上表所反应的内容来看与仓面温度检测情况基本一致。

综上所述:从混凝土原材着手,对骨料的降温措施是可行有效的,保证了混凝土出机口平均温度约28.7℃,出机口混凝土的低温度有效的为运输温升的预留了提升空间,对大体积混凝土的温控起到极大的作用。运输温升0.4℃~2.7℃,皮带机倒运温降为0.8℃~2.2℃,保证了混凝土入仓温度在30℃±2℃左右,满足设计要求。

本工程所在地气候特点显示:夜晚表面温度下降快,内表温差增大;白天表面温度反弹,内表温差降低。由此可见表面的保温措施对控制昼夜内表温差浮动是很重要的。不过当上层混凝土放热影响和环境散热作用相抵或者弱于环境散热作用时,混凝土温度场将逐渐趋于准稳态。

根据WTG01~WTG33风机测温原始数据,为更直观的表现出风机基础混凝土内部温度变化情况及是否满足“风机基础混凝土内外温差不超过25℃”这一要求。


风机基础混凝土内部监测温度统计表
风机号温差最大值(℃)温差最小值(℃)平均温差(℃)监控组数(组)超温组数(组)平均超温℃超温率(%)
WTG0125.53.719.86340.20.8
WTG0223.44.817.643000
WTG0321.34.714.552000
WTG0423.37.317.856000
WTG0527.611.321.159201.35.2
WTG0625.55.618.56540.20.8
WTG0727.35.52247211.56
WTG08285.92334181.97.6
WTG0921.39.416.650000
WTG1029.212.121.33462.18.4
WTG1122.112.120.233000
WTG1225.212.722.25040.10.4
WTG1327.39.222.2421814
WTG1424.212.320.959000
WTG1525.813.621.43550.41.6
WTG1624.915.522.149000
WTG1722.49.318.651000
WTG1825.810.621.642150.62.4
WTG1921.26.417.663000
WTG2020.36.616.354000
WTG2120.55.516.959000
WTG2225.412.621.54590.10.4
WTG2318.212.716.650000
WTG2424.812.221.455000
WTG2522.113.117.930000
WTG2621.99.516.530000
WTG2722.36.11541000
WTG2823.77.316.937000
WTG2925.22.21637000
WTG3027.1822.238161.56
WTG31231417.681000
WTG32241118.775000
WTG3328.74.72040102.28.8


上表中:

①温差最大值:风机基础混凝土内部测温的每组(按照相同时段测取的不同位置的测温探头的温度作为一组数据)数据中最高温度减最低温度,得到该组数据的最大极限温差值,该风机基础混凝土测温所得最大极限温差值中的最高温度值即为温差最大值。

②温差最小值:风机基础混凝土内部测温的每组(按照相同时段测取的不同位置的测温探头的温度作为一组数据)数据中最高温度减最低温度,得到该组数据的最大极限温差值,该风机基础混凝土测温所得最大极限温差值中的最低温度值即为温差最小值。

③平均温差:风机基础混凝土内部测温的每组(按照相同时段测取的不同位置的测温探头的温度作为一组数据)数据中最高温度减最低温度,得到该组数据的最大极限温差值,该风机基础混凝土测温所得的所有最大极限温差值的平均值即为平均温差。

④监控组数:风机基础混凝土内部测温按照相同时段测取的不同位置的测温探头的温度作为一组数据。

⑤超温组数:大于设计要求温控值25℃的最大极限温差值的数据组数量即为超温组数。

⑥平均超温值:所有大于设计要求温控值25℃的最大极限温差值的平均值减去25℃。

⑦超温率:平均超温值与设计要求温控值25℃的百分比值。


风机基础混凝土超温时间统计表
风机号浇筑日期温控监测开始日期超温开始日期超温结束日期温控监测结束日期
WTG012013.05.255.265.316.016.05
WTG022013.05.295.3//6.15
WTG032013.06.036.04//6.18
WTG042013.04.305.01//5.06
WTG052013.05.105.115.155.25.21
WTG062013.05.135.145.195.195.24
WTG072013.06.086.096.116.146.19
WTG082013.07.107.117.1417.197.21
WTG092013.06.126.13//6.27
WTG102013.07.297.38.068.118.12
WTG112013.08.028.03//8.13
WTG122013.08.278.289.019.019.08
WTG132013.08.168.178.198.268.27
WTG142013.09.109.11//9.21
WTG152013.08.248.258.288.319.05
WTG162013.08.198.2//8.3
WTG172013.09.039.04//9.14
WTG182013.08.319.019.059.079.12
WTG192013.09.069.07//9.17
WTG202013.09.209.21//10.04
WTG212013.09.249.25//10.07
WTG222013.10.0910.110.1510.1610.21
WTG232013.10.0310.04//10.14
WTG242013.10.0610.07//10.17
WTG252013.07.257.26//8.06
WTG262013.07.227.23//8.21
WTG272013.07.197.19//7.29
WTG282013.07.147.15//7.25
WTG292013.07.077.08//7.18
WTG302013.07.027.037.057.17.13
WTG312013.06.216.22//7.02
WTG322013.06.186.19//6.3
WTG332013.06.296.37.037.067.1


通过实际监测,超温均是昼夜温差过大,保温效果不好造成。及时解决混凝土的保温,能避免出现超温的现象发生。因此,在混凝土初期保温措施较重要。

本项目风机基础大体积砼施工及温控检测历时5个月,在施工方、监理、总包方共同努力下,采取了严格的温控措施,保证了混凝土施工质量,33个风机基础未出现一条结构性裂缝,混凝土各项温控指标全部符合设计要求,得到了监理及业主的高度赞扬。


20148131

H0-3测温仪


20148132

温控点 (1)


20148133

温控点 (2)


20148134

温控点 (3)


20148135

温控点 (4)


2014813620148136

温控点 (5)

(蜀天快讯 2013年8月13日电)


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