混凝土塔筒组件及其粘接方法技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种混凝土塔筒组件及其粘接方法。
背景技术
随着风机发电效率的增加，叶片长度越来越长，与之匹配的风机塔筒的高度和截
面尺寸也不断增加。钢结构塔筒由于成本较高、运输困难，因此难以满足大截面高塔筒的建
造要求。而预制混凝土塔筒能够经济地建造大型风力发电机组，因此得到广泛关注。由于运
输条件和预制加工条件限制，完整的混凝土塔筒往往由多个单个塔筒现场组装而成。
相关技术中，在混凝土塔筒组件组装的过程中，单个塔筒与其他塔筒的水平接缝
连接面临对接精度差等问题，且工序复杂，施工效率低。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提
出一种混凝土塔筒组件，该混凝土塔筒组件具有水平对接精度高、工序简单、施工效率高的
优点。
本发明还提出了一种上述混凝土塔筒组件的粘接方法。
根据本发明第一方面实施例的混凝土塔筒组件，包括：第一塔筒段和位于所述第
一塔筒段上方的第二塔筒段，所述第一塔筒段的顶部设有定位柱，所述第二塔筒段的底部
设有第一定位凹槽，所述定位柱与所述第一定位凹槽配合，所述第一塔筒段和所述第二塔
筒段之间设有粘结层，所述第一塔筒段和所述第二塔筒段内均设有贯穿高度的孔道；预应
力套筒，所述预应力套筒分别设在所述第一塔筒段的孔道和所述第二塔筒段的孔道内，每
个所述预应力套筒的上端高于对应的所述孔道的上端，每个所述预应力套筒的下端低于对
应的所述孔道的下端以使位于所述预应力套筒的下部的孔道形成第二定位凹槽，位于所述
第一塔筒段内的所述预应力套筒的上端配合在位于所述第二塔筒段内的所述第二定位凹
槽内。
根据本发明实施例的混凝土塔筒组件，通过在上下相邻连接的两个塔筒段之间通
过定位柱与第一定位槽的配合，在相邻两个塔筒段进行水平对接时，方便对接且对接精度
高，同时通过将设在塔筒段上的预应力套筒的上端配合在位于其上方的塔筒段的第二定位
槽内，从而可以使设在每个塔筒段内的预应力套筒在上下方向上准确快速地衔接，可以进
一步地提高混凝土塔筒组件水平对接时的对接精度，并且可以提高施工效率，保证施工质
量，且使得水平对接的工序简单。
根据本发明的一些实施例，所述粘结层为触变灰浆或环氧树脂。
根据本发明的一些实施例，所述第一塔筒段的顶部还设有多个调平垫片，多个所
述调平垫片围绕所述第一塔筒段的中心间隔开设置。
根据本发明的一些实施例，所述第一塔筒段的顶部设有调平凹槽，所述调平垫片
配合在所述调平凹槽内。
根据本发明的一些实施例，所述调平垫片的上表面与所述第一塔筒段的上表面之
间的高度不小于10mm。
根据本发明的一些实施例，所述预应力套筒的上端面始终高于所述粘结层的上表
面。
根据本发明第二方面实施例的上述混凝土塔筒组件的粘接方法，包括如下步骤：
S10、在所述第一塔筒段的上端外侧设有环形挡板，所述环形挡板的上端超过所述
第一塔筒段的上端；
S20、在所述第一塔筒段的上端面涂抹所述粘结层，所述粘结层的上表面不超过所
述预应力套筒的上端；
S30、将所述第二塔筒段吊装在所述第一塔筒段的上端且利用所述粘结层对所述
第一塔筒段和所述第二塔筒段进行粘接。
根据本发明实施例的上述混凝土塔筒组件的粘接方法，通过在上下相邻连接的两
个塔筒段的水平接缝处涂抹粘接层，以使相邻连接的两个塔筒段之间连接稳固，并且在水
平接缝的外侧设置环形挡板，从而可以防止水平接缝处的粘接层向外溢出，保证混凝土塔
筒组件的成型质量和美观性，同时可以简化工序，提高施工效率。
根据本发明的一些实施例，在步骤S30后还包括：S40、对所述第一塔筒段和所述第
二塔筒段内壁面的粘结层溢流内容进行刮平。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变
得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得
明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的混凝土塔筒组件的示意图；
图2是根据本发明实施例的混凝土塔筒组件的塔筒段的示意图；
图3是图2中A处的放大示意图；
图4是图2中B处的放大示意图；
图5是根据本发明实施例的混凝土塔筒组件的塔筒段的部分结构示意图，其中定
位柱配合在定位螺杆内，调平垫片配合在调平槽内。
附图标记：
混凝土塔筒组件100，
基础1，
塔筒本体2，塔筒段21，预应力套筒22，定位柱23，定位螺杆24，头部241，杆部242，
第一定位凹槽25，第二定位凹槽26，调平凹槽27，调平垫片28。
转接头3。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终
相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、
“下”、“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发明和简化描述，而不是指示
或暗示所指的装置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
为对本发明的限制。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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个
或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相
连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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发明中的具体含义。
下面参考图1-图5描述根据本发明实施例的混凝土塔筒组件100。
如图1-图5所示，根据本发明第一方面实施例的混凝土塔筒组件100，包括：第一塔
筒段、第二塔筒段和预应力套筒22。
具体而言，第二塔筒段位于第一塔筒段上方，第一塔筒段的顶部设有定位柱23，第
二塔筒段的底部设有第一定位凹槽25，定位柱23与第一定位凹槽25配合。由此，通过第一塔
筒段的定位柱23与第二塔筒段的第一定位槽之间的配合，可以使第二塔筒段准确、快速地
定位在第一塔筒段的顶部，大幅度地提高定位精度和速度。可选地，第一塔筒段的顶部设置
的定位柱23可以为多个，例如定位柱23可以为四个，多个定位柱23沿第一塔筒段的环向均
匀布置，相应地，第二塔筒段的底部设有相同数量的第一定位凹槽25，从而可以提高定位的
精度。
可选地，第一定位槽的形状可以形成为锥筒形，且第一定位槽的横截面在由下向
上的方向上逐渐减小。此时，定位柱23可以形成为圆柱形，也可以形成为圆台形。由此，方便
定位柱23与第一定位槽的配合，可以提高定位速度和配合速度。
在本发明的一个具体实施例中，参照图3和图5，第一塔筒段的顶部预埋有定位螺
杆24，定位螺杆24包括头部241和与头部241连接的杆部242，定位螺杆24的头部241内设有
内螺纹，定位柱23的下端设有外螺纹。通过定位柱23上的外螺纹与定位螺杆24上的内螺纹
的啮合，可以将定位柱23可靠稳定的连接在第一塔筒段的顶部，从而方便了定位柱23与第
一塔筒段的连接。且上述定位螺杆24的数量可以多于定位柱23的数量设置，定位螺杆24可
以用于吊装塔筒段21使用。具体而言，可以将带有外螺纹的吊环旋入定位螺杆24内，从而方
便将塔筒段21吊装组合。
第一塔筒段和第二塔筒段之间设有粘结层，第一塔筒段和第二塔筒段之间可以通
过粘接层连接，通过粘接层均匀、密实地填充在第一塔筒段和第二塔筒段之间的水平接缝
内，可以保证第一塔筒段和第二塔筒段之间的连接强度，从而保证混凝土塔筒组件100的整
体强度和质量。可选地，粘结层可以为触变灰浆或环氧树脂。
第一塔筒段和第二塔筒段内均设有贯穿高度的孔道，预应力套筒22分别设在第一
塔筒段的孔道和第二塔筒段的孔道内，预应力套筒22用于穿设预应力筋，以提高第一塔筒
段和第二塔筒段之间的连接强度，并可以提高整个混凝土塔筒组件100的结构强度和稳定
性。
例如，参照图2，孔道可以为多个(例如孔道为四十个)，多个孔道可以分成若干组
(例如四十个孔道可以分成十组)，若干组孔道可以沿塔筒段21的环向均匀间隔设置，每组
孔道可以包括多个孔道(例如每组孔道可以包括四个)且该多个孔道邻近设置。相应地，预
应力套筒22与孔道的数量相同并设在对应的孔道内。由此，可以进一步地提高混凝土塔筒
组件100的结构强度和稳定性。
每个预应力套筒22的上端高于对应的孔道的上端，每个预应力套筒22的下端低于
对应的孔道的下端以使位于预应力套筒22的下部的孔道形成第二定位凹槽26，位于第一塔
筒段内的预应力套筒22的上端配合在位于第二塔筒段内的第二定位凹槽26内。由此，在将
第二塔筒段吊装在第一塔筒段上时，通过将第一塔筒段上的预应力套筒22的上端配合在第
二塔筒段内的第二定位凹槽26内，便于第一塔筒段上的预应力套筒22与第二塔筒段的预应
力套筒22之间的准确、快速地衔接，保证后期预应力筋的穿设顺利且可以保证混凝土塔筒
组件100的最终成型质量。
其中，预应力套筒22的上端面始终高于粘结层的上表面。由此，可以防止粘接层堵
塞预应力套筒22的上端口，保证第一塔筒段与第二塔筒段之间连接的顺畅性。
可选地，第二定位槽的形状可以形成为锥筒形，且第二定位槽的横截面在由下向
上的方向上逐渐减小。由此，方便预应力套筒22的上端与对应的第二定位槽的配合，可以提
高定位速度和配合速度。
需要在这里说明的是，本发明的混凝土塔筒组件100是由多个塔筒段21在上下方
向上依次连接而成，其中，上述第一塔筒段可以指上下相邻两个塔筒段21中位于下方的塔
筒段21，上述第二塔筒段可以指上下相邻两个塔筒段21中位于上方的塔筒段21。可选地，塔
筒段21可以由多个弧形塔片连接而成，塔筒段21也可以是一个整体的环形塔片。
根据本发明实施例的混凝土塔筒组件100，通过在上下相邻连接的两个塔筒段21
之间通过定位柱23与第一定位槽的配合，在相邻两个塔筒段21进行水平对接时，方便对接
且对接精度高，同时通过将设在塔筒段21上的预应力套筒22的上端配合在位于其上方的塔
筒段21的第二定位槽内，从而可以使设在每个塔筒段21内的预应力套筒22在上下方向上准
确快速地衔接，可以进一步地提高混凝土塔筒组件100水平对接时的对接精度，并且可以提
高施工效率，保证施工质量，且使得水平对接的工序简单。
下面参照图1-图5详细描述根据本发明实施例的混凝土塔筒组件100。
参照图1，混凝土塔筒组件100包括适于设在地面下方的基础1、设在基础1上的塔
筒本体2以及设在塔筒本体2顶部的转接头3。其中，塔筒本体2包括上述的第一塔筒段和第
二塔筒段。塔筒本体2的底部与基础1的连接可以参照第一塔筒段和第二塔筒段之间的连接
方式进行连接。下面对第一塔筒段和第二塔筒段之间的连接结构作进一步地说明。
参照图2、图3及图5，第一塔筒段的顶部还设有多个调平垫片28，多个调平垫片28
围绕第一塔筒段的中心间隔开设置。由此，通过设置的多个调平垫片28，并将多个调平垫片
28的上表面调整至同一水平高度，在将第二塔筒段吊装至第一塔筒段的顶部时，可以使第
二塔筒段的底部直接支撑在多个调平垫片28的上表面上，从而可以保证第二塔筒段水平放
置，防止整个混凝土塔筒组件100的倾斜，提高混凝土塔筒组件100的成型质量。可选地，每
个调平垫片28可以由不同厚度垫片构成，以方便调整。例如垫片的厚度可以为0.5mm、1mm、
2mm、5mm、10mm等。可选地，调平垫片28为钢件。
进一步地，参照图2、图3及图5，第一塔筒段的顶部设有调平凹槽27，调平垫片28配
合在调平凹槽27内。由此，方便调平垫片28的设置且可以使多个调平垫片28定位在设定的
位置，能够方便快捷的实现相邻塔筒段21之间的调平。例如，第一塔筒段的顶部设有四个调
平凹槽27，四个调平凹槽27沿塔筒段21的环向均匀间隔布置，每个调平凹槽27可以位于上
述相邻两组孔道之间，由此使得混凝土塔筒组件100的结构合理。可选地，调平凹槽27的深
度可以为5mm，调平凹槽27的宽不超过第一塔筒段的上端面宽度的一半，调平凹槽27的长度
可以为第一塔筒段的上端面宽度的1.5倍。由此，既可以保证调平效果且可以增大调平垫片
28与第二塔筒段之间的接触面积，使得第二塔筒段平稳地置于第一塔筒段的顶部。需要解
释的是，所述“宽度”是指在塔筒段21的径向方向上的尺寸，所述“长度”是指在塔筒段21的
周向方向上的尺寸。
在本发明的一些实施例中，调平垫片28的上表面与第一塔筒段的上表面之间的高
度不小于10mm。由此，可以使第一塔筒段和第二塔筒段之间的粘接层的厚度不低于10mm，从
而能够可以保证第一塔筒段和第二塔筒段之间的粘接层的厚度以保证连接强度。需要解释
的是，所述“粘接层的厚度”是指粘接层在上下方向上的尺寸。
下面参照图1-图5描述根据本发明实施例的上述混凝土塔筒组件100的粘接方法。
根据本发明第二方面实施例的上述混凝土塔筒组件100的粘接方法，包括如下步
骤：
S10、在第一塔筒段的上端外侧设有环形挡板，环形挡板的上端超过第一塔筒段的
上端。通过设置的环形挡板，可以防止后续涂抹的粘接层向塔筒段21的外侧溢出，保持塔筒
段21外侧的平整，同时可以简化工序，提高施工效率。可选地，环形挡板为弹性件，例如环形
挡板可以为弹性泡沫塑料件。由此，可以使环形挡板紧密贴合在塔筒段21的外侧面上，可以
很好地阻挡粘接层例如触变灰浆向外溢出。
对于环形挡板的高度，可以根据粘接层的厚度确定。例如，在粘接层的厚度设置为
10mm时，环形挡板的高度可以设置为20mm。
S20、在第一塔筒段的上端面涂抹粘结层，例如在第一塔筒段的上端面涂抹触变灰
浆或环氧树脂。粘结层的厚度不超过预应力套筒22的上端，由此可以防止粘结层堵塞预应
力套筒22的上端口。
S30、将第二塔筒段吊装在第一塔筒段的上端且利用粘结层对第一塔筒段和第二
塔筒段进行粘接。由此，通过粘接层的粘接作用，可以将第一塔筒段和第二塔筒段进行连
接。
由此，在涂抹粘接层时通过环形挡板的配合，能够均匀、密实的使粘接层填充在第
一塔筒段和第二塔筒段之间的水平缝内，同时具有较高的力学强度。
根据本发明实施例的上述混凝土塔筒组件100的粘接方法，通过在上下相邻连接
的两个塔筒段21的水平接缝处涂抹粘接层，以使相邻连接的两个塔筒段21之间连接稳固，
并且在水平接缝的外侧设置环形挡板，从而可以防止水平接缝处的粘接层向外溢出，保证
混凝土塔筒组件100的成型质量和美观性，同时可以简化工序，提高施工效率。
在本发明的一些实施例中，在步骤S30后还包括：S40、对第一塔筒段和第二塔筒段
的内壁面的粘结层溢流内容进行刮平。可以理解的是，作业人员的工作平台一般设在混凝
土塔筒组件100的内侧，因此采用了上述的环形挡板，第一塔筒段和第二塔筒段的外壁面无
需进行刮平作业。而第一塔筒段和第二塔筒段的内壁面的粘结层溢流内容，通过刮平操作，
可以除去多余的材料，保证混凝土塔筒组件100的质量和美观性。
下面以粘接层为触变灰浆为例对根据本发明的一个具体实施例的混凝土塔筒组
件100的粘接方法进行详细说明。
参照图1-图5，混凝土塔筒组件100包括：第一塔筒段、第二塔筒段和预应力套筒
22。第一塔筒段的顶部预埋有定位螺杆24，且第一塔筒段的顶部设有调平凹槽27，第二塔筒
段的底部设有第一定位凹槽25。预应力套筒22套设在第一塔筒段和第二塔筒段的孔道内，
且预应力套筒22套的上端高于对应的孔道的上端，第二塔筒段的底部设有第二定位凹槽
26。
首先，通过在每个调平凹槽27内放置调平垫片28，使得每个调平凹槽27内的调平
垫片28的上表面位于同一高度，且使调平垫片28的上表面高于第一塔筒段的上端面10mm，
由此可以使第一塔筒段和第二塔筒段之间的水平接缝的高度为10mm。同时，将定位柱23旋
入对应的定位螺杆24内，并将环形挡板套设在第一塔筒段的上端且使环形挡板套的上端高
于第一塔筒段的上端。
然后，将触变灰浆涂抹在第一塔筒段的上端面以形成粘接层，且使得粘接层的上
端面始终低于预应力套筒22套的上端面。涂抹的触变灰浆可以稍过量，触变灰浆可以高于
调平垫片28约5-10mm，但不覆盖调平垫片28，这样第二塔筒段的底部可以直接位于调平垫
片28的上表面，确保触变灰浆填充整个水平接缝。此外，鉴于可能发生泄漏情况，在涂抹触
变灰浆之前，确保工作平台上有足够的触变灰浆以填充全部接缝。根据经验，可以备有25％
的额外触变灰浆以供备用。
在粘接层的触变灰浆涂抹完毕后，触变灰浆在第一塔筒段的顶部表面适当延展，
以使触变灰浆充分填充空隙。为了确保粘接层的粘接强度，核查粘接层的厚度足够且无间
隙/空隙，尤其是在预应力套筒22和调平垫片28的周围，并且确保每个调平垫片28的上表面
清洁干净。
将第二塔筒段吊装在第一塔筒段的上端，在吊装第二塔筒段的过程中，在第二塔
筒段高于第一塔筒段约50cm时，确保第二塔筒段与第一塔筒段正对。然后，第二塔筒段缓慢
放置在第一塔筒段的顶部，并使得第一塔筒段顶部的定位柱23配合在第二塔筒段上的第一
定位凹槽25内，同时第一塔筒段的预应力套筒22的上端配合在第二塔筒段上的第二定位凹
槽26内，从而可以使第二塔筒段精确、快速地定位。此时，第二塔筒段的底部与调平垫片28
的上表面止抵，且同时触变灰浆在第二塔筒段的挤压下，可以将水平接缝内可能出现的空
隙完全填满，使接缝表面平整均匀。
当第二塔筒段完全静止在第一塔筒段上时，应移除多余的触变灰浆，例如对溢流
至第一塔筒段和第二塔筒段的内壁面的触变灰浆进行刮平。并且，仔细检查水平接缝内是
否存在间隙，特别是在预应力套筒22和调平垫片28的附近区域，若发现任何缺乏灌浆现象，
可以使用泥铲将多余材料从接缝表面移除并重新使用触变灰浆填满空隙，使接缝表面平整
均匀。在粘接层的触变灰浆养护至适当强度即可开展下一塔筒段21的吊装。
需要说明的是，在上述施工的过程，混合及浇筑触变灰浆与在第一塔筒段的顶部
放置第二塔筒段之间的时间间隔，这个时间间隔通称为晾置时间(或加工时间)。通常上述
的晾置时间应少于25分钟。为了实现此目的，在混合灌浆开始之前，就应准备好下一个塔筒
段以备吊装，且正确放置调平垫片28、定位柱23和环形挡板等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、
“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结
构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的
示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特
点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不
脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本
发明的范围由权利要求及其等同物限定。