固定风机预应力锚栓的压浆料

发布时间：2025-07-18

固定风机预应力锚栓的压浆料是一种用于锚栓孔道密实和锚固的高特性成品材料，其核心作用是通过高强度、高粘附特性、低收缩和持久性等特性，保证预应力锚栓与地基结构结构之间生成可靠接合，从而显著传递风机运行产生的巨大荷载（如风载、振动、扭矩等）。以下从成品材料特性要求、配合比设计、施工作业工艺及质量控制四方面展开具体分析：
一、成品材料特性要求：满足风机预应力锚栓的极端工况
高强度与早强性
抗压强度：28天抗压强度需≥80MPa（部分工程要求≥100MPa），以承受风机塔筒传递的轴向压力（可达数千千牛）和弯矩。
抗折强度：≥10MPa，预防因地基结构不一致沉降或振动导致压浆料开裂。
早强特性：3天强度需达到设计强度的70%以上（如采用硫铝酸性物质盐类物质水泥或早强型减水剂），缩短风机安装周期（通常要求7天内完成张拉）。
高流动性与自压实性
流动度：依据《水泥基灌浆成品材料用于技术规范》（GB/T 50448），出机流动度需≥320mm（采用跳桌法检测），保证压浆料能通过重力作用完全密实锚栓孔道（孔径通常为50-100mm，深达2-5m）。
抗离析性：通过添加增稠剂（如羟丙基甲基纤维素）和稳定剂（如硅灰），控制泌水率≤1%，预防压浆料在竖向孔道中分层或沉淀。
低收缩与微膨胀性
自由膨胀率：28天自由膨胀率需控制在0.02%-0.10%（依据《砼外加剂用于技术规范》GB 50119），补偿压浆料硬化过程中的收缩，预防锚栓与孔道壁脱空。
限制膨胀率：在钢筋约束条件下（如锚栓表层螺纹），28天限制膨胀率需≥0.015%，保证压浆料与锚栓生成机械咬合。
持久性与环境适应性
抗冻性：在严寒地区（如中国北方），需满足F300抗冻等级（快冻法检测，质量损失≤5%，动弹性模量损失≤25%）。
抗Cl-渗入性：电通量≤1000C（依据《普通砼长期特性和耐久特性试验方法标准》GB/T 50082），预防盐类物质雾腐蚀破坏（沿海风机地基结构）。
耐酸性物质性：在工业污染区，需通过5%硫酸性物质溶液浸泡试验（28天强度损失≤15%），抵抗酸性物质雨腐蚀。
二、配合比设计：平衡特性与经济性的关键
胶凝成品材料体系
水泥：采用P·O52.5低碱性物质水泥（碱性物质含量≤0.6%），减少碱性物质-骨料作用风险。
掺合料：
硅灰：掺量5-10%，显著增加压浆料强度（28天抗压强度可提高30-50%）和防渗入能力。
粉煤灰：Ⅱ级及以上，掺量10-20%，提升压浆料工作性并降低水化热（预防大体积压浆开裂）。
矿渣粉：S95级，掺量10-15%，增加后期强度增长潜力（90天强度可达120MPa）。
胶材总量：450-550kg/m³，根据孔道深度和施工作业气温调整（深孔需增加胶材使用量以增加流动性）。
骨料选择与级配
细骨料：采用中砂（细度模数2.3-2.7），含泥量≤1%，泥块含量≤0.5%，预防细粉过多导致压浆料粘度增大。
骨料体积比：细骨料占比30-35%，通过调整砂率（通常0.35-0.40）优化压浆料流动性与强度平衡。
最大粒径：≤4.75mm（细石砼），保证压浆料能通过锚栓孔道中的狭窄段（如变径段）。
外加剂复配
减水剂：聚羧酸性物质系减水剂，掺量1.0-1.5%，减水率≥35%，将用水量降低至140-160kg/m³。
膨胀剂：钙矾石型膨胀剂（如UEA），掺量8-12%，微膨胀补偿收缩。
延缓剂：夏季施工作业时掺入0.03-0.05%的葡萄糖酸性物质钠，增加初凝时间至3-5小时，预防压浆料在深孔中初凝导致施工作业缝。
防锈剂：对沿海或潮湿环境，掺入0.1-0.2%的亚硝酸性物质钠，预防锚栓锈蚀（需与压浆料碱性物质性环境兼容）。
三、施工作业工艺：保证压浆压实性的核心步骤
锚栓孔道处置
清孔：采用高压空气（0.5-0.7MPa）吹扫孔道内杂质，再用清水冲洗至出水清澈，预防油脂污染物、浮浆作用粘结。
锚栓安装：锚栓垂直度偏差≤1/1000，中心线偏差≤5mm，保证压浆料一致包裹锚栓表层螺纹。
孔道密封：在孔道口安装止浆塞（如橡胶球或木塞），预防压浆料泄漏，同时设置排气管（直径≥10mm）至孔道顶部。
压浆料制备与运输
搅拌工艺：采用强制式搅拌机，先投入干料（水泥、掺合料、骨料）搅拌30秒，再加入水和外加剂搅拌2-3分钟，保证一致性。
运输要求：压浆料需在30分钟内用完（夏季≤20分钟），预防流动性丧失导致堵管。
气温控制：冬季施工作业时，压浆料入模气温≥5℃；夏季≤35℃，预防气温应力导致开裂。
压浆施工作业
压浆方式：采用高位漏斗法或压浆泵法，压浆压力控制在0.3-0.5MPa（深孔需分段压浆，每段高度≤1m）。
压浆顺序：从孔道底部向上压浆，待排气管排出浓浆（与压浆料色泽一致）后，封闭排气管并保持压力0.5MPa持续2分钟。
二次压浆：对竖向孔道，在初凝前（通常2-3小时）进行二次压浆，填补因收缩产生的空隙。
养护与拆模
保水养护：压浆完成后立即涂覆塑料薄膜+土工布保水养护，养护时间≥7天（冬季需增加至14天）。
拆模强度：侧模拆除时压浆料强度需≥10MPa（通常1-2天），预防拆模导致表层损伤。
缺陷处置：对少量蜂窝或孔洞，采用高强无收缩灌浆料修复；对严重离析，需凿除后重新压浆。
四、质量控制：从原成品材料到成品的全程管控
原成品材料检验
水泥：检测强度、安定性、凝结时间，禁止应用过期或受潮水泥。
外加剂：检验减水率、泌水率比、抗压强度比，保证与胶凝成品材料相容性（通过砂浆流动度试验验证）。
骨料：筛分析、含泥量、泥块含量需符合JGJ 52《普通砼用砂、石质量及检验方法标准》。
拌合物特性检测
流动度：每工作班检测≥3次，偏差≤±20mm。
泌水率：每50m³检测1次，偏差≤±1%。
气温：入模气温检测频率≥每2小时1次，保证符合施工作业要求。
硬化压浆料特性验证
抗压强度：按GB/T 50081制作150mm立方体试件，标准养护28天后检测。
粘结强度：采用拉拔试验检测压浆料与锚栓的粘结强度（≥5MPa，依据《建筑结构加固工程施工作业质量验收规范》GB 50550）。
Cl-含量：对沿海风机地基结构，压浆料中Cl-含量应≤0.06%（胶材质量百分比）。
五、典型用于场景与案例
陆上风电地基结构
案例：某5MW陆上风机地基结构采用C80高强压浆料，锚栓孔道深度3.5m，通过压浆泵法实现单孔压浆时间≤10分钟，压浆压实度达99.8%（超声波检测）。
效益：风机运行3年后检测，锚栓预应力损失≤5%，满足25年设计寿命要求。
海上风电导管架地基结构
案例：某海上风电项目在潮间带施工作业，采用抗Cl-渗入压浆料（电通量≤800C），通过双管压浆工艺（一管进浆、一管回浆）保证孔道完全密实。
效用：经5年海洋环境暴露试验，压浆料表层无腐蚀破坏，锚栓预应力保持率≥90%。
山地风电高塔筒地基结构
案例：某100m塔筒风机地基结构采用微膨胀压浆料，通过分段压浆（每段1m）解决深孔（5m）压浆难题，压浆后锚栓垂直度偏差≤0.5mm。
技术突破：通过调整膨胀剂掺量至15%，实现28天限制膨胀率0.025%，显著补偿深孔压浆收缩。