风机基础裂缝检测及处理方法

风机基础裂缝检测及处理方法

林鑫

河北省唐山市 中国二十二冶集团有限公司063030

摘要：当风机基础出现裂缝时，需对其进行检测，明确裂缝产生的原因，判定裂缝类型(结构裂缝或者非结构裂缝)，然后采取切实可行的方法进行处理，确保风机基础及上部结构在实用年限内的可靠性。一些情况下，基础环内外混凝土的裂缝为非结构裂缝，不是由于设计方案存在问题或者材料强度不足引起的，此时不需采用加大截面等方法对基础进行加固。当裂缝较多、深度较深且存在扩展趋势时，应对其进行处理。对于风机基础裂缝可以采用凿毛后铺设钢丝网片及植筋，然后浇筑高强水泥砂浆以及洒水养护的处理方式，可以有效解决裂缝开展的问题。但是还是建议今后风机基础施工时避免不连续浇筑的问题，以免发生混凝土分层以及鼓包的现象。施工时应严格按照设计图纸的要求进行钢筋绑扎及混凝土浇筑，避免超浇筑引起混凝土保护层厚度过大。

关键词：风机基础；裂缝；检测；处理方法

引言

随着风力发电机投入运行的时间逐年增加，国内风力机基础普遍存在着风致疲劳导致的混凝土受力裂缝以及由温度和水化热引起的收缩裂缝。尽管混凝土裂缝具有各自的成因、分布及性状特点，但对于现场主机企业和业主等日常巡检人员，亦没有统一的标准予以识别。为此，本文基于对风机基础裂缝检测及处理方法进行分析，提出了风力发电机基础受力和非受力裂缝的鉴别方法，可供业主及主机厂家在日常风机巡检中进行初步的判断，有助于在风力机基础破坏严重前提前发现问题并及时停机维修，同时又避免了过度维护，保证了安全性的同时也保证了经济效益。

1风机基础裂缝分析

1.1受力裂缝

1.1.1成因分析

风力发电机基础在力的作用下，会使得混凝土内产生的应力或者应变高出其本身的强度或者极限应变，进而产生裂缝。预应力锚栓基础通过施加竖向预应力，使得基础混凝土即使在风机机组正常运行状态下仍处于受压应力状态，有效避免了基础环式风力发电机基础中基础环周边混凝土因受剪而导致风致疲劳损伤。因此，目前普遍因受力导致混凝土开裂和压溃的主要是基础环式风机基础。基础环式风机基础在其主风向迎风和背风面往往因往复风荷载作用而产生基础环与混凝土脱开，形成脱开裂缝，同时基础环因为松动导致塔筒摇摆，摇摆将造成对基础环主风向周边混凝土的反复冲压，久而久之则造成基础环内外表层混凝土冲压破碎，形成压溃裂缝。

1.1.2裂缝分布及性状特点

因往复风荷载作用产生的基础环脱开裂隙和混凝土压溃裂缝等在基础环内外主风方向均有分布，呈局部环形分布特点。同时，裂缝深度早期主要限于混凝土表层，随着破损的不断深入，受拉脱开裂隙会延伸至下。受压开裂裂缝两边存在一点高差，即靠近塔筒的高，明显呈现为受压冲溃的特点。

1.2温度收缩缝

混凝土裂缝形成的一个关键在于温度的改变，引发其裂缝的产生的缘由在于其里面与外面的温差。外面的气温改变通常是季节改变、湿度变化及昼夜温差等。混凝土内部温度变化主要缘于水泥反应产生的水化热，在它里面产生的化学反应热量消失比较困难，这样就存在其里面和外面温度差别较大，就会形成因温度改变而出现的应力和应变。该类型裂缝的特点是沿径向等间距均匀分布，从基础环开始沿径向向外扩展至台柱边，甚至沿侧面一直向下。

1.3混凝土自收缩裂缝

混凝土自收缩是指在混凝土凝结初期或硬化过程中出现的体积缩小现象。一般分为塑性收缩，化学收缩(又称自身收缩)，干燥收缩及碳化收缩，较大的收缩会引起混凝土开裂。混凝土之所以产生自收缩开裂，主要是有两类：水灰比偏大，配合比不当。因为配合比不当，水灰比偏大导致的混凝土自收缩开裂裂缝与温度裂缝比较相似，即沿径向均匀分布，但裂缝深度往往较深，在某风场中通过钻芯取样结果可达1.5m。局部过振引起的混凝土离析，造成表层混凝土仅剩浮浆。局部过振是风力发电机基础混凝土施工过程中常见的施工质量问题。但局部过振常引起的混凝土离析，造成表层混凝土仅剩浮浆，极易造成局部表层混凝土因无粗骨料而产生自收缩开裂。与配合比不当产生的收缩裂缝不同的是，该类裂缝往往呈龟裂分布且呈随机性的特点。

2风机基础裂缝检测处理方法

2.1基础环内外缺陷混凝土凿毛

对基础环内外起拱、空心、裂缝、蜂窝麻面以及疏松的混凝土进行凿毛处理，凿毛深度一般在30～50mm之间，对于裂缝、空心、起拱等缺陷严重的，凿毛深度以现场缺陷深度为准。

2.2铺设镀锌钢丝网片及植筋

基础环内外缺陷混凝土完成凿毛后，先将松散的混凝土清理干净，然后铺设镀锌钢丝网片(直径为2.5mm，间距为50mm)一层，用钢钉固定。为提高基础环内外混凝土抗裂能力，对于凿毛深度大于100mm的位置，植入一定数量的钢筋。植筋方法如下:先进行钻孔作业，孔径取2倍钢筋直径，植入深度不小于15倍钢筋直径;然后在植筋孔深度的2/3范围内注入植筋胶;最后插入钢筋，在植筋孔内注满植筋胶。

2.3水泥砂浆浇筑及养护

镀锌网片铺设完成后，进行高强水泥砂浆浇筑，边浇筑边振捣。高强水泥砂浆现场采用强制搅拌机搅拌，水泥、砂子等原材料质量符合要求。搅拌过程中，严格控制搅拌时间，确保高强水泥砂浆质量。高强水泥砂浆制作完毕后，及时进行浇筑及振捣作业。采用表面振动器振捣，确保水泥砂浆的密实度。混凝土养护是指人为设置一定的湿度和温度条件，使浇筑混凝土的硬度和强度得以增长。在工程中采用高强水泥砂浆，水泥石在硬化过程中易发生开裂现象。因此，需确保养护质量。该工程采用洒水养护方式，上部覆盖毛毯，每隔一段时间在上面进行洒水，确保毛毯湿润，洒水养护时间为14d。

2.4混凝土裂缝宽度检测

通过钢筋扫描仪检测及钻芯验证确定工程风机基础顶部钢筋的混凝土保护层厚度过大，部分位置保护层厚度大于150mm，远超设计值。根据现场情况，每台风力发电机基础至少选定3条及以上的裂缝采用裂缝测宽仪进行宽度检测，单条裂缝上宜布置3个及以上裂缝宽度测位，主要分布于两端和最大裂缝宽度处，每个测点重复检测三次，取平均值做为该点裂缝宽度值，精确至0.02mm并在裂缝分布图中标注检测部位。

2.5混凝土裂缝深度检测

裂缝深度检测采用超声法，根据裂缝深度与被测构件厚度的关系以及可测试表面情况，采用单面平测跨缝法进行检测。被测裂缝表面应清洁、平整，缝中不得有积水或泥浆等。

结束语

目前风机基础的设计方法已经十分成熟，然而风机基础的施工却存在一些难题。风机基础的尺寸大、方量大，而且风电场位置大多较为偏僻，道路运输困难，特别是遇到大雨天气，商品混凝土的连续性运输常难以实现。另一方面，风机基础的钢筋笼尺寸大，钢筋在自重作用下下垂明显，从而导致不同部位的保护层厚度存在差异。风能资源作为21世纪新型能源之一，以其清洁、可再生、无污染的优点，逐渐占据市场能源中的重要位置。特别是随着国家“碳达峰、碳中和”目标的提出，风电项目的建设必然进入快速发展通道。风机基础的安全是整个风场安全运行的前提，确保风机基础的可靠性具有重要意义。

参考文献

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