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1、清水混凝土施工技術(shù)在公伯峽水電站廠房工程中的應(yīng)用中國(guó)葛洲壩集團(tuán)公司 王章忠 汪 潔 摘 要：本文從清水混凝土的原材料選擇、模板選配/維護(hù)、配合比設(shè)計(jì)、拌和、振搗、養(yǎng)護(hù)、修補(bǔ)等全過(guò)程出發(fā)，較系統(tǒng)地介紹了清水混凝土施工技術(shù)在公伯峽水電站廠房中的應(yīng)用情況及使用效果，充分體現(xiàn)了清水混凝土施工技術(shù)在水電行業(yè)的廣闊應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：清水混凝土 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 技術(shù)要求 工藝措施 1概述11清水混凝土(as-cast finish concrete)定義目前工程界對(duì)清水混凝土尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)定義。一般認(rèn)為清水混凝土(as-cast finish concrete)系一次成型，不做任何外裝飾，直接采用現(xiàn)澆混凝土的自然色作為2、飾面混凝土，所以又稱裝飾混凝土（俗稱鏡面混凝土）。據(jù)國(guó)內(nèi)外清水混凝土施工成功的案例表明，清水混凝土是優(yōu)良穩(wěn)定的混凝土原材料、科學(xué)的混凝土配合比設(shè)計(jì)、高質(zhì)量的模板和脫模劑、精細(xì)的混凝土施工及養(yǎng)護(hù)的集合，是一種高貴、樸素的混凝土自然品質(zhì)的體現(xiàn)。它表面非常光滑，棱角分明，只需在表面涂上透明的保護(hù)劑即能達(dá)到自然、莊重的效果。以往這一建筑形式常運(yùn)用于藝術(shù)類的公共建筑，近年來(lái)清水混凝土也已成功應(yīng)用于水電行業(yè)，如青海公伯峽水電站廠房、云南小灣地下廠房、三峽輸變電工程中的龍泉變電站等工程都應(yīng)用了清水混凝土施工技術(shù)。下面結(jié)合青海公伯峽水電站廠房工程施工，介紹清水混凝土的施工情況。12公伯峽水電站概況公伯峽水電站3、位于黃河上游青海省境內(nèi)，座落在循化撒拉族自治縣與化隆回族自治縣交界處的黃河干流上。公伯峽水電站壩址處海拔高程19002000m，屬高原寒冷地區(qū)。壩址河道上游76km處是已建的李家峽水電站，下游148km處是已建的劉家峽水電站。公伯峽水電站的主要任務(wù)是發(fā)電，兼顧灌溉、供水。樞紐由攔河大壩、引水發(fā)電系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)站、溢洪道、右岸深孔泄洪洞、左岸泄洪洞、灌溉取水口等建筑物組成。發(fā)電廠房位于壩腳下游右岸岸邊，為地面式廠房，共布置有5臺(tái)單機(jī)容量30萬(wàn)KW的HL230-LJ-570型水輪機(jī)，SF300-48/12800型發(fā)電機(jī)組。沿機(jī)組中心線由右向左依次布置有安裝間、1#5#機(jī)組段、主廠房左邊塊。每個(gè)機(jī)組段長(zhǎng)4、約30m，機(jī)組段間設(shè)有伸縮縫。順流水方向依次布置的廠房結(jié)構(gòu)有主變平臺(tái)、主廠房、下游副廠房、尾水閘墩平臺(tái)、尾水渠護(hù)坦。13公伯峽水電站廠房清水混凝土應(yīng)用部位根據(jù)施工合同要求主廠房上、下游承重墻高程1909.2m（發(fā)電機(jī)層）以上部位采用清水混凝土施工工藝施工，由葛洲壩集團(tuán)公伯峽項(xiàng)目部組織實(shí)施。2清水混凝土的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)要求目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)統(tǒng)一的清水混凝土質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，根據(jù)招標(biāo)文件的技術(shù)要求、本集團(tuán)公司的施工經(jīng)驗(yàn)和國(guó)內(nèi)清水混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用情況，并參考國(guó)外有關(guān)建筑混凝土的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在普通結(jié)構(gòu)混凝土驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，制定了清水混凝土施工的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求。21質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 柱、墻、梁軸線位移6mm5、；層高標(biāo)高8mm，全高標(biāo)高25mm；柱、墻、梁截面尺寸+6-4mm；柱、墻垂直度：全高H，且不大于15mm；表面平整度5mm（2m直尺量測(cè)）；預(yù)埋件中心線位移8mm；預(yù)埋管、預(yù)留孔中心線位置位移4mm；預(yù)埋螺栓中心線位置位移4mm；預(yù)留孔洞中心線位置位移4mm，對(duì)角線偏差10mm；電梯井井筒長(zhǎng)、寬、對(duì)角線+200mm，全高垂直度H，且不大于25mm。 22技術(shù)要求 軸線通直、尺寸準(zhǔn)確；棱角方正、線條順直；表面平整、清潔、色澤一致；表面無(wú)明顯氣泡，無(wú)砂帶和黑斑；表面無(wú)蜂窩、麻面、裂紋和露筋現(xiàn)象；模板接縫、對(duì)拉螺栓和施工縫留設(shè)有規(guī)律性；模板接縫與施工縫處無(wú)掛漿、漏漿。3清水混凝土施工技術(shù)工藝控制為6、保證清水混凝土的裝飾效果，必須從混凝土原材料及配合比、模板體系的設(shè)計(jì)、模板的制作與安裝、混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)和修補(bǔ)等全過(guò)程采取有效措施，抓全過(guò)程各個(gè)工序的預(yù)控。31混凝土配制 清水混凝土施工配合比是確保混凝土能否形成細(xì)膩精致的紋理，顏色一致的關(guān)鍵。清水混凝土要顏色一致，則要求所用的材料一致。水泥應(yīng)選用廠家、標(biāo)號(hào)、品種相同且安定性好、強(qiáng)度好的水泥；砂石也應(yīng)按規(guī)定選用合格材料；外加劑不僅要滿足混凝土施工性能的要求，而且要有利于提高混凝土的內(nèi)在質(zhì)量和外觀效果。進(jìn)行清水混凝土施工初期，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的原材料、施工環(huán)境反復(fù)進(jìn)行混凝土施工配合比試驗(yàn)，以選擇最優(yōu)配合比和外加劑。經(jīng)多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，采用聚羥酸鹽類混凝土高效7、減水劑，效果比較理想。在材料和澆筑方法允許的條件下，采用盡可能低的坍落度和水灰比，坍落度一般為90土10mm，以減少泌水的可能性。同時(shí)控制混凝土含氣量不超過(guò)1.7%，初凝時(shí)間68h。混凝土拌和必須嚴(yán)格按照配合比進(jìn)行配料，攪拌一要均勻，二要保證時(shí)間。拌和時(shí)間比常態(tài)混凝土延長(zhǎng)3060s，以確保混凝土熟料質(zhì)地均勻，保證混凝土外露面色澤一致。32模板配置（1）選配原則清水混凝土施工在模板選用、設(shè)計(jì)、制作時(shí)，考慮模板的選材問(wèn)題，不僅要考慮模板在拼裝和拆除方面的方便性，支撐結(jié)構(gòu)的牢固性和簡(jiǎn)便性以及模板的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、整體拼裝后的平整度，而且還要考慮混凝土的澆筑速度、建筑物的結(jié)構(gòu)形式、模板重復(fù)使用的次8、數(shù)、模板的拼接方式、脫模劑的使用等因素。對(duì)于清水混凝土的施工模板絕不可選用易造成混凝土表面染色，或影響混凝土的均勻凝固而顏色不一, 或拆板時(shí)木質(zhì)纖維容易粘在混凝土表面上的模板。（2）模板配置模板設(shè)計(jì)、選型的合理與否，直接影響清水混凝土的質(zhì)量。為實(shí)現(xiàn)清水混凝土的目標(biāo)，在模板方案設(shè)計(jì)時(shí)，既要嚴(yán)格針對(duì)不同部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)不同類型模板，還要針對(duì)典型結(jié)構(gòu)充分考慮模板的通用性和互換性，盡可能選用通用模數(shù)模板進(jìn)行組合安裝，減少模板的投入。在公伯峽水電站廠房混凝土施工的模板配置中，根據(jù)招標(biāo)技術(shù)文件，對(duì)公伯峽主廠房上、下游承重墻高程1909.2m以上部位要求墻體混凝土達(dá)到符合清水混凝土的質(zhì)量要求的情況，項(xiàng)目9、部專門聘請(qǐng)葛洲壩多卡模板公司的專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行了模板配置設(shè)計(jì)。現(xiàn)場(chǎng)全部采用大型多卡模板，配多卡D22支架系統(tǒng)和錨固系統(tǒng)。對(duì)保證清水混凝土的重中之重的面板則采用21mm厚WISA板，并用H20木工字梁作豎向強(qiáng)筋，210槽鋼作水平圍檁，以保證模板面板的質(zhì)量和整體穩(wěn)定性。多卡模板結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。圖1 多卡模板結(jié)構(gòu)示意圖對(duì)一些特殊部位，如墻體和柱體陰陽(yáng)角、門洞等孔口、澆注分層過(guò)渡位置等部位，為保證結(jié)構(gòu)成型規(guī)整，接縫平整不漏漿，則針對(duì)這些部位的模板節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了特別設(shè)計(jì)。為使混凝土澆筑分層處接縫線平整美觀，達(dá)到整齊劃一，在模板上口混凝土收倉(cāng)部位設(shè)置收倉(cāng)線控制裝置，調(diào)整控制裝置使收倉(cāng)線外觀上看起來(lái)是在同一水平線上10、，模板與老混凝土搭接時(shí)，在模板下口貼薄橡皮或海棉條止?jié){。模板內(nèi)的縫隙用膩?zhàn)庸纹健Ｗ笥夷０逯g的使用多卡模板拼縫板，調(diào)整模板豎向拼縫，使成型后的混凝土面垂直縫在同一鉛垂線上，增加建筑物的高大宏偉感。門洞等孔口部位，兩個(gè)方向模板的搭接面填海棉條止?jié){。墻上預(yù)留洞采用泡沫塑料板覆蓋，在板四周用膠帶紙粘貼。穿墻管道用水泥袋包裹，鐵絲綁扎封口。板上預(yù)留洞在20cm以內(nèi)，先用磚蓋上，再抹水泥漿，大于20cm的則采用木板覆蓋。為防止漏漿出現(xiàn)掛簾現(xiàn)象，在模板安裝就位后，混凝土澆筑前，對(duì)模板與下層混凝土之間可能出現(xiàn)的縫隙進(jìn)行封堵，對(duì)模板內(nèi)板縫用油膏批嵌，外側(cè)用硅膠或發(fā)泡劑封閉，以防漏漿，確保混凝土外觀質(zhì)量。（3）11、 模板放樣、固定、拆模與維護(hù)根據(jù)以往工程的施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，清水混凝土表面效果的好壞，很大程度上取決于模板的好壞。發(fā)揮多卡模板將模板作為設(shè)備進(jìn)行管理的優(yōu)勢(shì)，對(duì)模板的安裝、拆除和維修等方面嚴(yán)格按照多卡模板的作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行操作，并對(duì)模板進(jìn)行周期性維護(hù)和重點(diǎn)整修，保證了模板的質(zhì)量。放樣：在需要進(jìn)行立模澆筑混凝土的部位，根據(jù)施工圖紙、模板配板設(shè)計(jì)圖，利用精度比較高的測(cè)量控制網(wǎng)，進(jìn)行精確放樣，確定每塊模板的具體位置，同時(shí)放出模板固定、校正的校核線。模板就位、固定：在模板就位前，清理倉(cāng)面雜質(zhì)、整平底邊線、設(shè)置模板樣架并檢測(cè)其準(zhǔn)確度，安裝模板時(shí)嚴(yán)格照配板圖以及模板編號(hào)對(duì)號(hào)入座，定點(diǎn)使用。嚴(yán)格控制預(yù)埋錨固螺栓的安12、裝精度，并不得隨意改變，確保所有預(yù)埋螺栓位置整齊。檢測(cè)模板支撐、定位螺栓的預(yù)緊力，確保模板在承受混凝土澆筑的施工荷載時(shí)其變形在允許范圍內(nèi)；檢查模板與老混凝土面、模板板面間是否有縫隙；模板制作時(shí)應(yīng)保證幾何尺寸精確，拼縫嚴(yán)密，材質(zhì)一致，D22模板組裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。倉(cāng)面沖洗不得將浮碴堆積在模板邊緣。檢查模板容易變形部位的變形余量是否控制在設(shè)計(jì)范圍以內(nèi)。表1 D22大模板組裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 序號(hào)項(xiàng) 目允許偏差（mm）檢 查 方 法量 具1兩塊模板之間的拼縫寬1.5用1.5mm塞尺插拼縫通不過(guò)塞尺2相鄰模板面的高差2.0用平尺靠模板拼縫，2mm塞尺通不過(guò)2m平尺、塞尺3組裝模板板面平整度2.0用2m長(zhǎng)平尺靠13、板面，可見(jiàn)縫用2mm塞尺通不過(guò)2m平尺、塞尺4組裝模板長(zhǎng)度組裝模板寬度+1.0，2.0+1.0，2.0用3.55m長(zhǎng)鋼尺檢查兩端和中間部位3.55m 鋼尺5組裝模板兩對(duì)角線長(zhǎng)度差3.0用鋼尺檢查組裝模板兩對(duì)角線鋼尺6組裝模板厚度1.0用鋼尺檢查模板邊框鋼尺7組裝模板孔距中心偏差1.0用鋼尺檢查模板邊框孔距中心鋼尺8組裝豎圍令軸線偏差1.5用5m鋼尺檢查豎圍囹2m鋼尺9組裝支架軸線偏差1.5mm用5m鋼尺檢查支架5m鋼尺檢查合格后涂刷脫模劑。根據(jù)公伯峽的經(jīng)驗(yàn)，使用的脫模劑應(yīng)品種固定，且要噴涂均勻。實(shí)踐中感覺(jué)使用固化劑的效果更好。拆模：清水混凝土拆模盡可能避免使用撬杠，拆模時(shí)按支撐的倒順序進(jìn)行，利14、用模板本身的支撐系統(tǒng)使面板與混凝土面脫離，要保護(hù)板面，嚴(yán)禁強(qiáng)行砸撬模板。 模板維護(hù)：模板維護(hù)是保證清水混凝土質(zhì)量和節(jié)省投入的重要措施。因清水混凝土質(zhì)量要求，模板面板優(yōu)先選擇吸水性好的優(yōu)質(zhì)木膠合板（如WISA板），但其容易損壞，在施工過(guò)程中要加強(qiáng)面板的保護(hù)。模板拆除后，及時(shí)進(jìn)行面板清理、表面平整度檢查、結(jié)構(gòu)件檢查，發(fā)現(xiàn)有損壞的及時(shí)整修。嚴(yán)格控制模板的周轉(zhuǎn)次數(shù)，一般周轉(zhuǎn)3次后進(jìn)行全面檢修并拋光打磨一次。面板清理完成后涂刷脫模劑備用。33清水混凝土的澆筑工藝混凝土澆筑前要進(jìn)行模板內(nèi)部清理，干凈后用水潤(rùn)濕，模板驗(yàn)收合格后開(kāi)始澆筑混凝土。澆筑過(guò)程中注意避免對(duì)模板產(chǎn)生沖擊，同時(shí)巡視、檢查模板各部件的工作情15、況。混凝土分層布料高度控制在30cm以內(nèi)，振搗密實(shí)后，再進(jìn)行第2層澆筑，每層搗實(shí)時(shí)振搗器必須插入下層5cm，嚴(yán)格控制振搗時(shí)間和振搗棒插入下一層混凝土的深度，以防止出現(xiàn)明顯的分層界面。手持式振搗棒避免抵住模板進(jìn)行振搗，且距模板的垂直距離不宜小于振搗器有效半徑的1/2。對(duì)大體積及墻體混凝土，采用自然流淌，按“一個(gè)坡度、薄層澆筑，順序推進(jìn)、一次到頂”的原則進(jìn)行。振搗時(shí)間以混凝土翻漿不再下沉和表面無(wú)氣泡泛起為止，一般為15s左右。為了減少混凝土表面的氣泡，清水混凝土澆筑采用二次振搗工藝，在第一次在混凝土澆筑后靜置3040min，覆蓋第二層混凝土之前進(jìn)行第二次振搗，嚴(yán)禁過(guò)振，造成混凝土離析。34清水混凝16、土的養(yǎng)護(hù)由于公伯峽水電站所在地屬寒濕類高山氣候地區(qū)，一年中夏短冬長(zhǎng)（其冬季期為本年11月份至次年的4月份，歷時(shí)6個(gè)月），且干旱少雨，寒潮出現(xiàn)頻繁，全年平均出現(xiàn)13.6次，全年凍融次數(shù)77.2次。冬季期間平均氣溫為-5，多年平均最低氣溫在-17.3-19.3。而廠房上部結(jié)構(gòu)多為薄壁結(jié)構(gòu)，抗凍能力差，因此要確保清水混凝土的外觀質(zhì)量，防止產(chǎn)生裂縫，混凝土的養(yǎng)護(hù)、保溫工作十分重要。為此，在冬季施工時(shí)，先在倉(cāng)位里搭設(shè)保暖棚、用暖風(fēng)機(jī)升溫，拆模后在側(cè)面利用多卡模板的鋼框安裝5cm厚的阻燃型高發(fā)泡聚乙烯泡沫塑料板（EPE保溫片）材料和用牦牛絨保溫被進(jìn)行覆蓋，以減少熱量的散失。為避免形成和減小清水混凝土表面色17、差，則派專人負(fù)責(zé)混凝土養(yǎng)護(hù)，使混凝土始終處于濕潤(rùn)狀態(tài)。混凝土拆模后，先用塑料薄膜封閉混凝土表面，再用5cm厚的雙層高發(fā)泡聚乙烯泡沫塑料或牦牛絨保溫被覆蓋，每隔2m用木條將保溫材料壓貼固定在混凝土墻面上，形成保溫層。同時(shí)拆模時(shí)間一般安排在白天進(jìn)行，為防止拆模時(shí)澆筑塊溫度與外界溫差大，產(chǎn)生裂縫，先將模板預(yù)先撬縫1015cm，適當(dāng)改變混凝土邊界環(huán)境，減少混凝土內(nèi)外溫差，防止產(chǎn)生混凝土表面裂縫，確保混凝土的外觀質(zhì)量。35清水混凝土表面缺陷修補(bǔ)措施實(shí)際施工中盡管采取了各種措施，但由于混凝土的泌水性、模板的漏漿和混凝土本身的含氣量等因素，其局部表面可能會(huì)產(chǎn)生一些小的氣泡、孔眼和砂帶等缺陷。拆模后若發(fā)現(xiàn)存在質(zhì)量缺陷，立即清除表面浮漿和松動(dòng)的砂子，采用相同品種、相同強(qiáng)度等級(jí)的水泥拌制成水泥漿體，修復(fù)和批嵌缺陷部位，待水泥漿體硬化后，用細(xì)砂紙將整個(gè)構(gòu)件表面均勻地打磨光潔，并用水沖洗潔凈，確保表面無(wú)色差。4結(jié)束語(yǔ)公伯峽水電站廠房清水混凝土施工已于2004年6月全部完成，整個(gè)廠房混凝土外露面平整光潔、無(wú)氣泡，混凝土顏色純正、美觀，施工質(zhì)量受到國(guó)內(nèi)水電專家及公伯峽水電站業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)的一致好評(píng)。清水混凝土以其特有的質(zhì)樸品質(zhì)，預(yù)示著清水混凝土施工技術(shù)在水電行業(yè)的將有廣闊的應(yīng)用前景。