CN205475304U - 一种风机基础钢环与混凝土的粘结结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种风机基础钢环与混凝土的粘结结构，属于风机基础施工技术领域，该粘结结构包括风机基础钢环和混凝土基础，风机基础钢环的下端设置于混凝土基础内，风机基础钢环的内壁、外壁及端头板与混凝土基础之间分别填充有改性环氧树脂层。本实用新型提供的风机基础钢环与混凝土的粘结结构通过在风机基础钢环的内壁、外壁及端头板与混凝土基础之间分别填充改性环氧树脂层，改性环氧树脂把风机基础钢环和混凝土基础粘结成一个整体，并有良好韧性和抗冲击性，使风机基础钢环的应力传递达到良好的效果，保证风力发电机组的安全运行。

Description

一种风机基础钢环与混凝土的粘结结构

技术领域

本实用新型涉及风机基础施工技术领域，具体而言，涉及一种风机基础钢环与混凝土的粘结结构。

背景技术

风力发电机基础，也称风机基础，是保证风力发电机机组正常运行的重要组成部分，它要承受从风机塔架通过基础钢环传递到基础的各种载荷。

传统的风机基础钢环，由于内外壁光滑，埋入深度浅，开孔少，基础钢筋混凝土与风机基础钢环结合差，粘结应力传递效果差，因此常发生风机基础钢环锚固事故。主要表现有混凝土浇筑后，混凝土与风机基础钢环之间即发生一定的收缩微细裂缝，加之防水效果不佳，风机运行一段时间后，风机基础钢环与混凝土间隙增加，和塔架钢性联结的风机基础钢环在混凝土基础中摇晃，在巨大冲击力下，引起环内外壁周边混凝土结构的破坏，以至造成风机塔架倒塌等重大事故，严重影响机组的安全运行。

分析风机基础的结构形式和受力情况可知，风机基础属于钢-混凝土结构，因此其粘结应力传递机理及分布规律与型钢混凝土结构类似。这种组合结构的受力特性十分复杂。风机基础环受力性能主要是风机基础钢环与混凝土有效的粘结力及风机基础钢环端头板抗剪来承担荷载，来传递应力至混凝土基础。

风机基础钢环端头板与混凝土的锚固特性是钢混凝土组合结构理论中最重要的基本问题。具体表现在提出合理的粘结单元，确定合理的粘结刚度，并进而明确粘结应力传递机理和分布规律、破坏准则及本结构的关系。通过目前研究钢混组合结构的理论及研究成果对比，以及风机基础的钢-混凝土组合结构分析，目前风机基础的钢-混组合结构设计中存在一些不足之处。

通过分析风机基础钢环与混凝土应力传递及力学结构破坏可知，风力发电机应力传递是依次沿风机发电机、风机塔架、风机基础钢环到混凝土基础。风机基础钢环与混凝土之间的粘结力和钢筋与混凝土之间粘结力或者抗滑力相似，由四部分组成：混凝土与型钢接触面上的水泥凝胶体产生的化学粘着力和吸附力、周围混凝土与型钢接触面上的摩阻力和型钢表面粗造不平与混凝土的机械咬合力，风机基础钢环抗滑移后端板的剪力。

在风机基础钢环与混凝土表面相对粘结应力传递机理和分布规律产生之前，在无滑移阶段化学粘结力抵抗外部荷载，当交界面的化学粘结力被剪断，形成内裂缝。在交界面上产生相对滑移之后，化学粘结力(常态下粘结力小)将会大大降低，并逐渐退出工作，此时承载能力就主要依靠摩阻力及机械咬合力及钢环端头的抗剪力。滑移逐步向钢环锚固端发展，当达到破坏极限荷载时，滑移速度加快，最后发生粘结锚固破坏。

风机基础是钢环与混凝土组合而成的组合结构，钢环与混凝土在承载过程中共同受力，协同工作，当达到一定的荷载后由于钢环与混凝土两种材料性能不同，钢环与混凝土间变形，不能协调一致，将产生较明显的滑移。在这种状况下，解决钢环与混凝土之间应力 传递及分布规律，如何协调变形，保证钢环与混凝土在极端荷载工况下，不产生滑动，显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型提供了一种风机基础钢环与混凝土的粘结结构，旨在改善上述问题。

本实用新型是这样实现的：

一种风机基础钢环与混凝土的粘结结构，包括风机基础钢环和混凝土基础，所述风机基础钢环的下端设置于所述混凝土基础内，所述风机基础钢环的内壁、外壁及端头板与所述混凝土基础之间分别填充有改性环氧树脂层。

进一步地，所述风机基础钢环的端头板的下方设置有注浆环，所述风机基础钢环的外壁与所述混凝土基础之间、所述风机基础钢环的内壁与所述混凝土基础之间分别设置有若干注浆管，所述注浆管与所述注浆环连通，所述注浆环上设置有若干出浆口，所述出浆口与所述改性环氧树脂层的位置对应。

进一步地，沿所述风机基础钢环的外壁设置的注浆管为第一注浆管，沿所述风机基础钢环的内壁设置的注浆管为第二注浆管，所述第一注浆管和所述第二注浆管均为四根。

进一步地，所述第一注浆管和所述第二注浆管沿所述风机基础钢环的圆周方向错开45°角设置。

进一步地，所述风机基础钢环的内壁和外壁上分别设置有注浆盘，所述注浆盘与所述注浆管连通。

进一步地，所述注浆盘设置在所述风机基础钢环主风方向的轴线上的内壁和外壁上。

进一步地，所述混凝土基础的外表面与所述风机基础钢环垂直接触处设置有防水结构。

进一步地，所述防水结构包括至少两层改性环氧树脂防水层，任意相邻两层改性环氧树脂防水层之间设置有玻璃纤维布层。

进一步地，所述改性环氧树脂防水层为三层，所述玻璃纤维布层为两层且分别夹设在相邻两层所述改性环氧树脂防水层之间。

进一步地，所述出浆口处设置有单向阀。

本实用新型提供的风机基础钢环与混凝土的粘结结构的有益效果是：通过在风机基础钢环的内壁、外壁及端头板与所述混凝土基础之间分别填充改性环氧树脂层，改性环氧树脂把风机基础钢环和混凝土基础粘结成一个整体，并有良好韧性和抗冲击性，使风机基础钢环的应力传递达到良好的效果，保证风力发电机组的安全运行。并且能够对微细裂缝渗入性强，对混凝土施工过程中脱空等不密实缺陷，起到了补强加固的修复作用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型第一实施例提供的风机基础钢环与混凝土的粘结结构的俯视图；

图2为本实用新型第一实施例提供的风机基础钢环与混凝土的粘结结构的侧面剖视图；

图3为本实用新型第一实施例提供的风机基础钢环与混凝土的粘结结构的注浆环的结构示意图；

图4为本实用新型第一实施例提供的风机基础钢环与混凝土的粘结结构的防水结构的结构示意图。

图中标记分别为：

风机基础钢环101；混凝土基础102；改性环氧树脂层103；注浆环104；注浆管105；第一注浆管106；第二注浆管107；注浆盘108；改性环氧树脂防水层109；玻璃纤维布层110；单向阀111。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

第一实施例

请参阅图1～图4，本实施例提供了一种风机基础钢环与混凝土的粘结结构，该结构包括风机基础钢环101和混凝土基础102，风机基础钢环101的下端设置于混凝土基础102内，风机基础钢环101 的内壁、外壁及端头板与混凝土基础102之间分别填充有改性环氧树脂层103。风机基础钢环101的端头板为现有结构，端头板是一环形法兰。

本实施例提供的风机基础钢环与混凝土的粘结结构通过在风机基础钢环101的内壁、外壁及端头板与混凝土基础102之间分别填充改性环氧树脂层103，改性环氧树脂把风机基础钢环101和混凝土基础102粘结成一个整体，并有良好韧性和抗冲击性，使风机基础钢环101的应力传递达到良好的效果，保证风力发电机组的安全运行。并且能够对微细裂缝渗入性强，对混凝土施工过程中脱空等不密实缺陷，起到了补强加固的修复作用。

本实施例中，为了提高注浆效果和效率，特别设计了以下注浆结构：请参阅图1～图3，风机基础钢环101的端头板的下方设置有注浆环104，风机基础钢环101的外壁与混凝土基础102之间、风机基础钢环101的内壁与混凝土基础102、端头板与混凝土基础102之间分别设置有若干注浆管105，注浆管105与注浆环104连通，注浆环104上设置有若干出浆口，出浆口与改性环氧树脂层103的位置对应。

作为优选，请参阅图3，出浆口处均设置有单向阀111，既能够保证正常出浆，又能够防止混凝土或者其他杂物从出浆口进入注浆环104内。值得注意的是，图示中的单向阀111只作示意，实际设置时，间距很小，较密集，以便很好地注浆。

采用注浆管105与注浆环104相配合的结构，可对风机基础钢环101的外壁与混凝土基础102之间、风机基础钢环101的内壁与混凝土基础102之间灌注改性环氧树脂，从而得到改性环氧树脂层103，这种结构注浆，能够使改性环氧树脂均匀完全地灌注，提高了 注浆效果和效率，从而使风机基础钢环101和混凝土基础102粘结更加牢固。

请参阅图1～图3，沿风机基础钢环101的外壁设置的注浆管105为第一注浆管106，沿风机基础钢环101的内壁设置的注浆管105为第二注浆管107，第一注浆管106和第二注浆管107均为四根，且沿风机基础钢环101的圆周方向错开45°角设置。

采用四根第一注浆管106和四根第二注浆管107，并且均匀地沿风机基础钢环101的圆周方向错开45°角，也就是说，任意相邻的两根第一注浆管106之间均设置有一根第二注浆管107，且第一注浆管106与其相邻的第二注浆管107分别与风机基础钢环101的圆心形成的圆心角为45°角。这样，在灌注改性环氧树脂时，不仅能够使注浆均匀，而且增强风机基础钢环101和混凝土基础102之间的粘结效果。

请参阅图2，风机基础钢环101在其主风方向的轴线上的内壁和外壁上分别设置有注浆盘108，注浆盘108与注浆管105连通。

通过设置注浆盘108，能够对风机基础钢环101的主风方向的侧壁灌注，进一步加强风机基础钢环101与混凝土基础102的粘结，并且在受力较大的主风方向提供了较大的抵抗力，从而提高了整体结构的稳定性。

请参阅图4，混凝土基础102的表面与风机基础钢环101垂直接触处设置有防水结构，防水结构包括至少两层改性环氧树脂防水层109，任意相邻两层改性环氧树脂防水层109之间设置有玻璃纤维布层110。

应当理解，该防水结构为多层层叠结构，最底层和面层分别为改性环氧树脂防水层109，中间可以设置一层或者多层，设置时， 任意相邻两层改性环氧树脂防水层109之间夹着玻璃纤维布层110。另外，改性环氧树脂防水层109与改性环氧树脂层103两者采用的虽然都是改性环氧树脂，但是具体参数不同。改性环氧树脂防水层109采用的是低强度中度韧性改性环氧树脂，例如，抗拉强度≤35MPa，抗压强度≤15MPa；改性环氧树脂层103采用的是高强改性环氧树脂，例如，其抗拉强度≥55MPa，抗压强度≥35MPa。

本实施例通过采用改性环氧树脂层103，通过注入高强度高韧性改性环氧树脂，能把埋入混凝土中的那一部分风机基础钢环101完全包裹起来，有效地保护风机基础钢环101不受锈蚀，从而延长基础钢环的使用寿命。并且混凝土基础102的表面与风机基础钢环101的垂直接触处设置玻璃纤维布层110，使防水结构整体结构更加牢固，防锈蚀能力更强。

传统的防水处理采用SBS卷材柔性防水，不利于对风机基础钢环101周边混凝土结构进行检查观察。采用改性环氧树脂防水层109，通过注入低强度中度韧性改性环氧树脂，形成了一种半柔半钢的防水结构，既能够起到良好的防水效果，又能够在结构发生破坏时及时的发生，并且能把埋入混凝土中的那一部分风机基础钢环101完全包裹起来，有效地保护风机基础钢环101不受锈蚀，从而延长基础钢环的使用寿命。

本实施例提供的风机基础钢环与混凝土的粘结结构的施工方法采用预埋注浆管105，等砼龄期到28天后，用改性环氧树脂灌浆填充，使混凝土更加密实。该施工方法包括：

预埋注浆管路步骤：

1.采用预埋一次性内径8mm注浆环104，注浆环104为管道，整体呈环状，具有良好的柔韧性，带单向阀111功能，沿风机基础 钢环101下法兰底部敷设一圈，并按90°从环外向上引出四根第一注浆管106，环内错开45°向上引出四根第二注浆管107。

2.在风机基础钢环101主风方向的轴线上，内壁和外壁上各增设两个注浆盘108，共计四个注浆盘108，并分别与第一注浆管106和第二注浆管107导通连接好。

3.所有管路必须固定牢固，引出注浆管105口须密封好，不得进入混凝土及其它杂物，砼浇筑过程做好管路保护。

灌注改性环氧树脂步骤：

1.用干净压缩空气检查管路导通情况，压力控制在0.2-0.5MPa之间。

2.注浆材料采用双组分改性环氧树脂，依据JCT104-2007标准，固化后树脂须满足抗剪、抗弯及抗冲切性能，其它填料要求与改性环氧树脂具有良好的相溶性，以提高固化后树脂的抗磨性能，降低树脂的收缩率。完全固结硬化后抗拉强度≥55MPa，抗压强度≥35MPa。

3.浆液灌注前应确定改性环氧树脂、固化剂、稀释剂、填料等的配方比例，然后根据配方做小样实验，配方达到设计要求后方可用于工程施工。

4.注浆设备采用大流量、高压、恒压注浆泵，压力控制在0.2-0.5MPa之间。

5.用快速水泥封堵风机基础钢环101的侧壁与混凝土接触处，防止泄压及漏浆。先向四根第一注浆管106中位于对角线的两根第一注浆管106灌注改性环氧树脂，同时观察另一对角线上的第一注浆管106以及四根第二注浆管107上的孔的排气及出浆情况，出浆后停止向该两根第一注浆管106灌注；当压力达到0.5MPa时，持 续5min，再依次逐孔补灌，保持压力0.5MPa持续5min，割断各注浆管105，并用环氧砂浆修补。

灌浆后防水处理步骤：

1、对风机基础钢环101与混凝土基础102交接外露面的各15cm处进行清理干净，对混凝土不平整处进行环氧沙浆找平。

2、在基面上涂刷一层低强度中度韧性的改性环氧树脂(抗拉强度≤35MPa，抗压强度≤15MPa)，后铺200cm宽的玻璃纤维布，再涂刷低强度改性环氧树脂一层，再铺一层玻璃纤维布，并粘贴牢固、平整，最后再在面层涂刷一层改性环氧树脂。

那么，本实施例中改性环氧树脂防水层109为三层，玻璃纤维布层110为两层且分别夹设在相邻两层改性环氧树脂防水层109之间。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种风机基础钢环与混凝土的粘结结构，其特征在于，包括风机基础钢环和混凝土基础，所述风机基础钢环的下端设置于所述混凝土基础内，所述风机基础钢环的内壁、外壁及端头板与所述混凝土基础之间分别填充有改性环氧树脂层。

2.根据权利要求1所述的风机基础钢环与混凝土的粘结结构，其特征在于，所述风机基础钢环的端头板的下方设置有注浆环，所述风机基础钢环的外壁与所述混凝土基础之间、所述风机基础钢环的内壁与所述混凝土基础之间分别设置有若干注浆管，所述注浆管与所述注浆环连通，所述注浆环上设置有若干出浆口，所述出浆口与所述改性环氧树脂层的位置对应。

3.根据权利要求2所述的风机基础钢环与混凝土的粘结结构，其特征在于，沿所述风机基础钢环的外壁设置的注浆管为第一注浆管，沿所述风机基础钢环的内壁设置的注浆管为第二注浆管，所述第一注浆管和所述第二注浆管均为四根。

4.根据权利要求3所述的风机基础钢环与混凝土的粘结结构，其特征在于，所述第一注浆管和所述第二注浆管沿所述风机基础钢环的圆周方向错开45°角设置。

5.根据权利要求2所述的风机基础钢环与混凝土的粘结结构，其特征在于，所述风机基础钢环的内壁和外壁上分别设置有注浆盘，所述注浆盘与所述注浆管连通。

6.根据权利要求2所述的风机基础钢环与混凝土的粘结结构，其 特征在于，所述混凝土基础的外表面与所述风机基础钢环垂直接触处设置有防水结构。

7.根据权利要求6所述的风机基础钢环与混凝土的粘结结构，其特征在于，所述防水结构包括至少两层改性环氧树脂防水层，任意相邻两层改性环氧树脂防水层之间设置有玻璃纤维布层。

8.根据权利要求7所述的风机基础钢环与混凝土的粘结结构，其特征在于，所述改性环氧树脂防水层为三层，所述玻璃纤维布层为两层且分别夹设在相邻两层所述改性环氧树脂防水层之间。

9.根据权利要求2所述的风机基础钢环与混凝土的粘结结构，其特征在于，所述出浆口处设置有单向阀。