1、【作者】 賀雙喜； 趙家聲【機(jī)構(gòu)】 中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司勘察設(shè)計(jì)研究院；【摘要】 清水混凝土屬于內(nèi)部質(zhì)量和外觀質(zhì)量較佳的一類(lèi)混凝土,近年逐漸在水工混凝土結(jié)構(gòu)中有所應(yīng)用。通過(guò)介紹四川省大渡河流域的長(zhǎng)河壩水電站巖錨梁清水混凝土的工藝試驗(yàn)過(guò)程和施工取得成功的施工范例,充分揭示了清水混凝土的外表質(zhì)量與模板工藝、澆筑工藝和混凝土配合比的內(nèi)在聯(lián)系。事實(shí)再次證明:欲取得清水混凝土較好的施工效果,進(jìn)行必要的工藝試驗(yàn)以及總結(jié)并改進(jìn)存在的問(wèn)題是關(guān)鍵?！娟P(guān)鍵詞】 清水混凝土； 工藝試驗(yàn)； 模板工藝； 澆筑工藝； 混凝土配合比；1 前言清水混凝土屬于直接利用混凝土成型后的自然質(zhì)感作為飾面效果的一種混凝土，

2、較多的使用于工業(yè)和民用建筑的結(jié)構(gòu)混凝土中。水工混凝土結(jié)構(gòu)也有使用，習(xí)慣上稱(chēng)為鏡面混凝土，顧名思義，鏡面混凝土就是混凝土的外表要像鏡子一樣的光滑和具有一定的光澤。混凝土結(jié)構(gòu)物的質(zhì)量包括內(nèi)在質(zhì)量和外表質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面，內(nèi)在質(zhì)量（混凝土的力學(xué)性能如抗壓強(qiáng)度等）可以通過(guò)檢測(cè)的手段獲得，而外表質(zhì)量（混凝土表面平整光滑程度和色感等）則是綜合肉眼觀察和統(tǒng)計(jì)混凝土的外表特征后評(píng)價(jià)得到。一般來(lái)說(shuō)，內(nèi)在質(zhì)量合格而外表質(zhì)量欠佳的混凝土總是給人留下某種遺憾或不放心的感覺(jué)；而清水混凝土則是屬于內(nèi)外質(zhì)量較好的一類(lèi)混凝土，它給人留下的印象不但是質(zhì)量放心，而且是看到后就有一種欣賞工程藝術(shù)品的感覺(jué)。巖錨梁是水電站廠房中極為重要的混

3、凝土結(jié)構(gòu)物，承擔(dān)著發(fā)電廠房中行車(chē)的運(yùn)行和吊裝上百?lài)嵃l(fā)電機(jī)組的重任，其重要性不言而喻。巖錨梁一般布置在發(fā)電廠房?jī)蛇呴L(zhǎng)邊墻的上部，與基巖的接觸面利用控制爆破技術(shù)形成向外凸出并與巖面成一定角度的巖臺(tái)，以改善巖錨梁的受力情況。由于其處于人們的視野之內(nèi)，加上方量不大和結(jié)構(gòu)單一，近年以來(lái)大部分的工程業(yè)主都將巖錨梁的外表質(zhì)量要求上升至清水混凝土的標(biāo)準(zhǔn)，其目的就是混凝土外表具有較好的觀感以滿(mǎn)足人們對(duì)建筑物觀瞻要求外，更主要是力求巖錨梁混凝土的質(zhì)量達(dá)到既令人完全放心，又確保行車(chē)安全運(yùn)行萬(wàn)無(wú)一失。由中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司承建的四川省大渡河流域的長(zhǎng)河壩水電站是一個(gè)以發(fā)電為主的工程，裝機(jī)容量為4臺(tái)65100

4、04kw的水輪發(fā)電機(jī)（共260萬(wàn)km）。其地下廠房巖錨梁的長(zhǎng)度為228m，斷面為3.2m2.65m的梯形，面積為5.705m2，3.2m的長(zhǎng)邊為基巖接觸面，混凝土澆筑分為38個(gè)倉(cāng)位，混凝土方量約2600m3?；炷恋脑O(shè)計(jì)等級(jí)為C25，因擔(dān)心膠凝材料偏少不能滿(mǎn)足清水混凝土的外觀要求，同意將強(qiáng)度等級(jí)提高至C30?？紤]到坍落度過(guò)大產(chǎn)生的泌水會(huì)影響混凝土的外表質(zhì)量，施工時(shí)入倉(cāng)坍落度控制在100mm120mm之間，采用吊罐入倉(cāng)。為了避免或減少混凝土出現(xiàn)裂縫，設(shè)計(jì)要求采用中熱42.5水泥，以減少混凝土的絕熱溫升引發(fā)的收縮。2 清水混凝土工藝試驗(yàn)的意義眾所周知，做好清水混凝土的關(guān)鍵必須具有相應(yīng)的施工工藝，

5、并在施工中嚴(yán)格遵照?qǐng)?zhí)行。清水混凝土的施工工藝包括以下三個(gè)方面：模板工藝是清水混凝土工藝中最為重要的工藝，也是決定成型后混凝土表面光潔度的重要因素，因此，清水混凝土的模板一般選用表面較為光滑且耐堿腐蝕的板材。模板在加工過(guò)程中要求的精度較高，誤差必須滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求。安裝過(guò)程中模板的接縫處要求接合緊密，縫面通常采用雙面膠和泡沫膠堵塞模板縫隙及模板與混凝土接合面的縫隙，以防止混凝土漏漿或成為泌水的通道而影響表面質(zhì)量。模板的加固要求做到抵抗混凝土振搗的能力強(qiáng)且變形較小，拉筋孔的位置對(duì)稱(chēng)美觀。因此，模板工藝是決定清水混凝土表面質(zhì)量的主要因素。澆筑工藝混凝土的澆筑工藝包括鋪料厚度、振搗棒的插入間隔和振搗時(shí)間

6、。一般來(lái)說(shuō)，混凝土表面的氣泡難以清除是當(dāng)前清水混凝土施工較為頭痛的問(wèn)題。這是由于脫模劑大部分為油性成分，客觀上存在著憎水性，而混凝土則屬于親水性物質(zhì)，在靠近模板的時(shí)存在一個(gè)相斥力，這就是混凝土表面氣泡難以排除的主要原因之一。氣泡的存在影響了清水混凝土的外表質(zhì)量，因此，最大限度減少氣泡的振搗工藝的重要性不言而喻。因此，適宜的振搗工藝是減少或消除清水混凝土表面氣泡的重要因素。清水混凝土外表的光滑程度除了取決于模板的光潔度外，還與混凝土中的膠凝材料用量有關(guān)，混凝土的設(shè)計(jì)等級(jí)越高，相應(yīng)的水膠比較小，使用的膠凝材料用量就多，在使用模板光潔度的一定的條件下，混凝土外表的光滑程度就越高。因此，一般認(rèn)為清水混

7、凝土的強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C30。此外，清水混凝土的坍落度不宜過(guò)大，這是因?yàn)榛炷恋奶涠仍酱髸?huì)增加拌和物的泌水現(xiàn)象，當(dāng)泌水從未凝固的混凝土面流過(guò)時(shí)會(huì)帶走砂粒表面的水泥漿而導(dǎo)致麻面的出現(xiàn)，同時(shí)，泌水還是造成混凝土表面出現(xiàn)水波紋和色差的主要因素。所以，適宜的配合比是保證清水混凝土外觀質(zhì)量的又一個(gè)重要因素。因此，一個(gè)清水混凝土工程施工前，施工單位往往采用選定的模板材料，按照一定比例制作模型和試驗(yàn)方案進(jìn)行數(shù)次工藝性試驗(yàn)，通過(guò)每一次拆模后評(píng)定混凝土試驗(yàn)塊的外觀質(zhì)量特征，找出存在的問(wèn)題并采取對(duì)應(yīng)的措施改進(jìn)，最后利用工藝試驗(yàn)得到的試驗(yàn)成果總結(jié)出清水混凝土的施工工藝供施工參照?qǐng)?zhí)行。長(zhǎng)河壩水電站巖錨梁清水混凝土的

8、施工也無(wú)例外的按照這一模式進(jìn)行。3 清水混凝土的工藝試驗(yàn)長(zhǎng)河壩水電站巖錨梁清水混凝土施工的技術(shù)線(xiàn)路為：混凝土配合比設(shè)計(jì)前期清水混凝土的工藝試驗(yàn)總結(jié)前期工藝試驗(yàn)的成果清水混凝土配合比的室內(nèi)調(diào)整試驗(yàn)制定最后一次工藝試驗(yàn)的方案并組織實(shí)施通過(guò)定量分析試驗(yàn)塊的表面質(zhì)量最終確定清水混凝土的振搗工藝。工程使用的原材料情況如下：四川嘉華水泥廠生產(chǎn)的中熱硅酸鹽P.MH42.5水泥， 28d抗壓強(qiáng)度47.1MPa；廬州地博一級(jí)粉煤灰，需水量比92.3%，0.045mm篩余率10.8%；江蘇博特新材料有限公司生產(chǎn)的JM-PCA-HN-II型聚羧酸減水劑，摻量0.8%時(shí)減水率為26%；水洗機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù)為2.82，

9、0.16mm含量為7.1%，表觀密度2730kg/m3；碎石分為520mm和2040mm兩級(jí)，按照5:5組合使用，表觀密度為2740kg/m3。工藝試驗(yàn)的試驗(yàn)塊按照實(shí)體斷面尺寸的二分之一的比例，采用維薩板制作模型，前后一共進(jìn)行了四次。但前三次工藝試驗(yàn)的結(jié)果令人不太滿(mǎn)意，主要存在試驗(yàn)塊的邊角局部水波紋和麻面、混凝土表面尚有大的氣泡和色差較為明顯的現(xiàn)象。為此，在總結(jié)前三次工藝試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)存在的問(wèn)題采取了以下措施：調(diào)整混凝土的配合比膠凝材料用量由310kg/m3提高至344kg/m3和適當(dāng)?shù)奶岣呱奥剩越鉀Q混凝土泌水引起的缺陷和色差明顯的問(wèn)題；并調(diào)整混凝土的振搗工藝，采用頻率大于10000Hz

10、的高頻振動(dòng)器和常用的頻率為2840Hz的低頻振搗器，以不同振搗時(shí)間的組合方式在試驗(yàn)塊上進(jìn)行分區(qū)振搗。拆模后通過(guò)定量分析混凝土表面的大氣泡個(gè)數(shù)和氣泡面積，以評(píng)定各種振搗組合的破泡效果，擇優(yōu)最終確定清水混凝土的振搗工藝。第四次清水混凝土工藝試驗(yàn)的振搗工藝按照鋪料厚度為40cm，振搗間距為0.8倍的振動(dòng)棒長(zhǎng)度，振搗工藝的組合按照高度分為三層和水平方向在試驗(yàn)塊的大面上分為兩塊，共計(jì)六種振搗組合區(qū)域，各區(qū)域的振搗組合見(jiàn)表1：第四次工藝清水混凝土的工藝試驗(yàn)由于項(xiàng)目部的高度重視，加上組織得當(dāng)，對(duì)混凝土拌和物的坍落度控制得較好，加上嚴(yán)格認(rèn)真執(zhí)行試驗(yàn)方案中的振搗要求，工藝試驗(yàn)圓滿(mǎn)完成并取得成功?；炷猎囼?yàn)塊模板

11、才拆開(kāi)，漂亮的外觀就受到了人們的好評(píng)，這對(duì)欲做好巖錨梁清水混凝土的施工人員無(wú)疑是一大鼓舞。第四次工藝試驗(yàn)的試驗(yàn)塊和前三次工藝試驗(yàn)塊的照片對(duì)比如下：第四次工藝試驗(yàn)的試驗(yàn)塊拆模后，通過(guò)對(duì)六個(gè)區(qū)域的2mm氣泡個(gè)數(shù)和氣泡面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，其結(jié)論是采用高頻振動(dòng)器的氣泡個(gè)數(shù)和氣泡面積均較小即破泡效果較佳，但是振搗效率偏低；而低頻振搗器振搗的效率較高而破泡效果不如高頻振動(dòng)器。因此，確定了巖錨梁清水混凝土的振搗工藝為：以低頻振搗器振搗為主，振搗時(shí)間為60s，以保證絕大部分混凝土的振搗密實(shí)。此外，再采用高頻振動(dòng)器在靠近模板周邊加振20s，以排除混凝土與面上大的氣泡。4 巖錨梁清水混凝土的施工和總結(jié)長(zhǎng)河壩水電站巖

12、錨梁的混凝土共分為38個(gè)澆筑塊，自2012年3月初開(kāi)始施工，4月初全部完成。由于準(zhǔn)備充分，并對(duì)拌和樓的混凝土生產(chǎn)進(jìn)行了嚴(yán)格控制，加上模板工藝和振搗工藝按照既定的流程嚴(yán)格執(zhí)行。巖錨梁的混凝土施工不僅得以順利進(jìn)行。巖錨梁混凝土采用的模板為維薩板，維薩板的兩面均為酚醛樹(shù)脂覆膜，具有表面光滑易脫模的特點(diǎn)，使用中發(fā)現(xiàn)，在第一次使用時(shí)僅用毛巾擦凈即可，以后的周轉(zhuǎn)使用則采用表面清理干凈后用棉紗蘸少許食用油，在維薩板表面涂擦一薄層作為混凝土的脫模劑，對(duì)減少混凝土表面的氣泡效果較好。因此拆模后的混凝土表面光滑如鏡，較佳的外觀質(zhì)量受到了業(yè)主和監(jiān)理單位的好評(píng)，前來(lái)參觀的單位和人員絡(luò)繹不絕。因地下廠房的開(kāi)挖工作是自上

13、而下的進(jìn)行，巖錨梁混凝土澆筑完成后，下一層的開(kāi)挖工作將在混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后繼續(xù)進(jìn)行，為了保護(hù)巖錨梁的混凝土面，模板拆除后還需采用竹席等覆蓋。因此，首先拆除了側(cè)面的模板，以評(píng)價(jià)混凝土的外表質(zhì)量。部分拆模后的混凝土表面光潔如鏡的照片見(jiàn)后：從施工中機(jī)口和倉(cāng)面的坍落度檢驗(yàn)結(jié)果可以看出，對(duì)巖錨梁清水混凝土的拌和控制較好，坍落度基本控制在要求的范圍內(nèi)，保證了清水混凝土的和易性要求；此外，從取樣的強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，強(qiáng)度平均值m.fcu為41.4MPa，強(qiáng)度最小值fcu.min和標(biāo)準(zhǔn)差分別為35.7MPa和3.3MPa，按照水工混凝土施工規(guī)范中對(duì)強(qiáng)度平均值和強(qiáng)度最小值的要求的兩個(gè)強(qiáng)度驗(yàn)收公式m.fcufcu.kktfcu.min0.9fcu.k來(lái)計(jì)算，滿(mǎn)足強(qiáng)度等級(jí)fcu.k C35混凝土驗(yàn)收的強(qiáng)度平均值為36.1MPa，（當(dāng)N51時(shí)，查表得到k0.2；當(dāng)強(qiáng)度保證率95%時(shí)，t1.645）最小值為31.5MPa。計(jì)算結(jié)果說(shuō)明了巖錨梁清水混凝土的取樣檢驗(yàn)結(jié)果均滿(mǎn)足了C35混凝土強(qiáng)度驗(yàn)收的要求。不僅反映了巖錨梁混凝土的內(nèi)在質(zhì)量較高，而且標(biāo)準(zhǔn)差僅3.3MPa，說(shuō)明了強(qiáng)度波動(dòng)較小。水電站的混凝土結(jié)構(gòu)由于大部分為地下工程，設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度等級(jí)一般較低，所以清水混凝土的應(yīng)用不多。近年來(lái)隨著人們對(duì)建筑物美觀要求和質(zhì)量意識(shí)的提高，較多的水電站工程不僅是巖錨梁，還對(duì)副廠房和安裝間等結(jié)構(gòu)提出清水混凝土的要求，這是一