风电混塔预应力施工裂纹防控

原创 电子 [风光发电](javascript:void(0);)

以下是钢混塔筒在预应力张拉过程中常见的混凝土裂纹问题及其成因、预防与处理方法的系统性分析，结合工程实践与文献研究整理而成：

一、常见裂纹类型及成因

1. 结构性裂缝（荷载相关）

孔道定位偏差：预应力孔道安装偏移，张拉时钢筋对孔壁产生侧向分力，导致薄壁处纵向裂缝或局部崩裂。

张拉控制不当：张拉力超限、放张速度过快或混凝土强度不足时，板面反拱过大，叠加收缩应力引发横向裂缝；板角部因双向压缩受牵拉出现斜裂缝。

锚区应力集中：端部未配置足够横向钢筋网或螺旋筋，垂直预应力方向的“劈裂拉应力”导致锚下混凝土破裂。

2. 非结构性裂缝（变形约束相关）

收缩裂缝：混凝土硬化阶段水分蒸发产生干缩，或水泥水化凝缩变形受约束，表面形成细密裂纹。

温度裂缝：大体积混凝土水化热导致内外温差＞25℃时，温度应力超过抗拉强度，多见于墩身等厚大构件。

早期塑性裂缝：初凝阶段模板振动、移位或养护失水过快，表面形成无规则浅表裂缝。

二、裂纹预防关键措施

1. 设计与材料优化

构造加强：锚区增设螺旋筋与钢筋网片，孔道定位误差≤3mm，确保张拉力均匀传递。

材料控制：

粗骨料选用级配良好的碎石（含泥量＜1%），水泥优先选用低热硅酸盐水泥；

掺入膨胀剂补偿收缩（如UEA），掺减水剂降低水灰比（≤0.4）。

配合比设计：C50及以上混凝土单方水泥用量≤450kg/m³，掺30%粉煤灰减少水化热。

2. 施工工艺控制

张拉流程：

遵循“对称张拉、先拉后压”原则，控制张拉力为0.75fptk（超张拉不超过1.05倍）；

待混凝土强度≥设计值90%后张拉，大跨度结构采用两端张拉减小摩擦损失。

养护与振捣：

蒸汽养护时升温速率≤10℃/h，拆模后立即覆盖保湿养护≥14天；

采用二次振捣及抹面技术，排除泌水与气泡。

3. 温度应力控制

大体积混凝土埋设冷却水管（水温与混凝土温差≤20℃），表面覆盖隔热层减小内外温差。

三、裂纹处理技术

根据裂纹宽度与深度选择修复方法：

表面裂缝， 宽度＜0.2mm，无渗水       |，可采取表面封闭法（环氧胶泥或渗透结晶涂料） ，可 参考GB 50367 。

活动性裂缝，宽度0.2~0.4mm，可能发展 ，可采取 压力注浆（改性环氧树脂或聚氨酯浆液） ，对 裂缝深度≥50mm时适用 。

贯穿性裂缝，宽度＞0.4mm，影响结构整体性 ，可采取凿槽嵌补（聚合物砂浆）+ 碳纤维布加固 ， 需复核结构承载力 。

处理流程：裂纹观测（宽度、深度记录）→ 成因分析 → 注浆/封闭 → 效果验证（超声波或压水试验）。

四、特殊案例与对策

案例1：塔筒锚固区崩裂

成因：螺旋筋未紧贴锚垫板，局部承压不足。

处理：凿除碎裂混凝土，焊接补强钢筋网，采用C60无收缩灌浆料回填。

案例2：环形构件径向裂缝

成因：预应力筋挤压导致环向收缩应力过大。

对策：增大环形截面直径，预应力筋表面涂油脂减小摩擦。

总结

钢混塔筒预应力裂纹的核心矛盾在于材料变形（温缩/干缩）与外部约束的对抗，需通过“抗放结合”原则综合调控：

抗：提升混凝土密实度与配筋合理性；

放：优化养护制度释放早期变形。

施工中需严格监控张拉参数与养护条件，对已出现裂纹需根据结构安全评估及时分级处理，避免氯离子渗透引发钢筋锈蚀扩展。