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风电基础的混凝土缺陷成因及质量检测

风电基础的混凝土缺陷成因及质量检测
2023.05.29
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作者:中钢国检
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在经济社会发展过程中,能源的供需矛盾日益突出,对于绿色可再生能源的开发与应用成为了解决这一矛盾的关键所在。在这样的大背景下,风力发电的优势格外显著,风电项目的开发利用越来越受到重视,目前已成为新能源的发展重点之一。

 

风电基础检测配图封面

 

在风电项目建设过程中,作为重要组成部分,风电基础有着无可替代的重要作用。为了满足风电机组能够正常运营,风电基础建设的体积大、厚度高,为大体积混凝土。如果在质量上把控不严,基础出现质量问题,将直接对风电机组的正常运营造成严重威胁,甚至导致事故的发生。

 

缺陷重要成因

  • 原材料选配不当

风电基础质量与所选用原材料质量直接相关,包括钢筋,混凝土中水泥、砂石骨料、外加剂等,如果材料质量不达标,很难保证风电基础质量能够满足设计要求。骨料在混凝土中的作用不言而喻,通常又多为就地取材,如果所选用骨料中含泥量及针片状颗粒含量等技术指标不符合要求,混凝土的质量就无法得到保证。

 

风电基础检测配图

 

  • 施工控制不到位

由于我国地理气候条件特征,很多风电机组位于偏远的山区,项目建设过程中混凝土的运输、浇筑及养护等条件相对较为恶劣,稍有疏忽就容易导致混凝土强度不足的现象发生。施工时振捣不到位,不仅影响浆体与骨料的附着力,还会导致混凝土出现不密实的现象,甚至出现孔洞、蜂窝、麻面等情况,使其承载力降低,影响结构的寿命,势必给风电机组的安全性造成严重威胁。

 

  • 水泥水化热

风电基础浇筑后由于水泥水化热会使混凝土结构内部汇聚大量热量,但混凝土并不具备良好的导热性能,水泥水化热产生的热量在混凝土内部积累,温度升高和下降会导致混凝土体积膨胀与收缩,使得混凝土内部产生局部应力。如果不能够采取有效措施加以控制,不仅会导致混凝土结构出现温度裂缝,甚至可能形成贯穿性裂缝,造成混凝土强度和耐久性降低,严重影响混凝土结构的性能与安全。因此对于风电基础而言,防止产生温度裂缝是质量控制的重要方面。

 

风电基础检测配图3

 

4、其他原因

风电基础缺陷与质量问题还有很多其他方面的原因,如:对于采用基础环连接方式的风电机组基础,基础环和混凝土之间形成应力集中,如果基础在这个部位有缺陷,就很容易造成疲劳破坏。或者基础环与混凝土之间存在微小间隙而密封防水处理措施不到位,后期也会引起一系列问题。

 

缺陷检测

对于风电基础混凝土缺陷及裂缝的检测,可依据NB/T 10227-2019《水电工程物探规范》及CECS 21:2000《超声法检测混凝土缺陷技术规程》、JGJ/T 456-2019《雷达法检测混凝土结构技术标准》等标准规范进行。

 

检测风电基础混凝土内部缺陷有多种物探方法可供选择,探地雷达法是较为常见的一种。采用探地雷达对风电基础混凝土缺陷进行检测时,由于不同频率天线的探测能力不同,要综合考虑对探测深度与分辨率的需求,结合以往的检测经验选择合适的天线频率,以保证原始数据的真实、可靠、详细。

 

风电基础检测配图1

 

由于原始数据是以雷达图像方式呈现,想要获得需要的检测结果,还需综合运用探地雷达信号的各种特征对所获得雷达数据图像进行系统的分析。当混凝土内部存在有蜂窝、空洞等缺陷时,因缺陷体内充填物多以空气和水为主,其波阻抗远远小于混凝土的波阻抗,因此在这些缺陷部位会发生较强的反射和散射现象。考虑到不同程度的各种随机噪声和干扰对实测数据造成的影响,须对接收信号进行适当地处理,以改善资料的信噪比,为获得可靠、准确的检测结果提供基础保障。

 

对风电基础裂缝的检测也是其质量检测的重要组成部分。裂缝宽度采用裂缝显微镜法进行检测,在进行测量时应将测量头的两个尖角对准被测裂缝,微调测量头的位置使裂缝尽量与刻度基线垂直,进而测量出裂缝宽度的实际结果值。裂缝宽度的检测也是采用超声波法检测裂缝深度前的一个重要环节。

 

风电基础检测配图2

 

采用超声波法进行裂缝深度检测时,检测之前先选取构件表面平整、无明显缺陷的区域进行不跨裂缝的声速测试,然后再测裂缝深度。可将裂缝分不同区段,在各区段最大裂缝宽变处检测裂缝深度数据,然后对比区段裂缝深度,得出裂缝深度的最大值。为保证数据的准确性,在采用超声法检测风电基础混凝土裂缝深度时,被测裂缝中不能有积水或泥浆等会对检测结果造成影响的物体或杂质。

 

结语

在检测过程中,由于当时的检测环境及风电基础结构内存在的金属物会对雷达有效信号造成一定的干扰,加之其他因素的影响,会产生对雷达检测结果存在误判的可能。为更好地把控风电基础混凝土结构质量,还应通过回弹法、超声回弹综合法等方法对混凝土强度进行检测,且在检测过程中应符合相关要求。在对风电基础缺陷及强度质量检测过程中,如果对检测结果存疑,也可采用钻芯法对检测结果进行验证。

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