如何提高水工過流建筑物硅粉混凝土表觀施工質(zhì)量

【摘要】目前硅粉混凝土在水利工程及高速公路工程施工中應(yīng)用廣泛，且水利工程中主要用于過流建筑物。混凝土表觀質(zhì)量直接影響過流效果和后期運(yùn)維成本，筆者在本文中重點(diǎn)針對(duì)泄洪洞硅粉混凝土施工的表觀質(zhì)量控制展開闡述，其工藝控制方法值得后續(xù)同類工程參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】提高；硅粉混凝土；表觀質(zhì)量

1、概述

1.1 工程概況

大崗山水電站壩址位于四川省大渡河中游上段雅安市石棉縣挖角鄉(xiāng)境內(nèi)， 為大渡河干流規(guī)劃的22個(gè)梯級(jí)的第14個(gè)梯級(jí)電站。水庫(kù)正常蓄水位1130.00m，正常蓄水位以下庫(kù)容約7.42億m3，具有日調(diào)節(jié)能力。電站樞紐主要由攔河混凝土雙曲拱壩、泄洪消能建筑物、引水發(fā)電建筑物等組成，最大壩高210.00m，電站裝機(jī)容量2600MW（4（650MW），年發(fā)電量114.30億kW.h。

大崗山水電站泄洪洞布置在大渡河右岸，主要包括進(jìn)水口、洞身段及出口段及下游防護(hù)工程的施工。泄洪洞進(jìn)水口堰頂高程1110.00m，引渠段底高程1100.00m，塔頂高程1135.00m，塔體尺寸為38.5m*27.0m*21.0m（長(zhǎng)*寬*高）。進(jìn)口溢流堰為“WES”典型堰，后接無壓泄洪洞。無壓隧洞段采用一坡到底的形式，洞長(zhǎng)1077.50m，縱坡為i=0.1039。無壓洞斷面形式為圓拱直墻型，凈空斷面尺寸為14.00m～16.00m*18.00m～21.00m（寬*高）。泄洪洞出口底高程為990.00m。

泄洪洞混凝土設(shè)計(jì)總量為，15.3萬m3，其中普通混凝土8.68萬m3，硅粉C9050混凝土6.66萬m3，硅粉混凝土量占混凝土總量的43.4%。

2、硅粉混凝土技術(shù)要求

2.1 硅粉及硅粉混凝土特性

硅粉是在冶煉工業(yè)硅或含硅合金時(shí)由高純度的石英與焦炭在高溫電弧爐（2000℃）中發(fā)生還原反應(yīng)而產(chǎn)生的工業(yè)塵埃，并通過專用裝置收集后而得。其摻入混凝土后，不僅能夠減少環(huán)境污染，還能改善混凝土的性能，其SiO2含量越高、顆粒越細(xì)，對(duì)混凝土的改性效果越好。我國(guó)于1985年在四川漁子溪二級(jí)水電站廠房混凝土中首次使用硅粉混凝土（硅粉摻量3～7%），達(dá)到了預(yù)期效果。之后，硅粉混凝土在我國(guó)的安康、東風(fēng)、二灘、小浪底和紫坪埔等水電站及高速公路路面工程中得到應(yīng)用，取得了明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。目前，硅粉已成為生產(chǎn)高強(qiáng)度混凝土和高性能混凝土的重要原材料。

硅粉比表面積大，顆粒細(xì)。其需水量大于水泥，所以，混凝土摻入硅粉后，塌落度和含氣量明顯降低，因此，必須摻用減水劑（尤其是高效減水劑）和加倍引氣劑摻量，以滿足其和易性和含氣量要求。另外硅粉改善了混凝土內(nèi)部氣泡結(jié)構(gòu)性質(zhì)，小氣泡相對(duì)增加、大氣泡減少、氣泡間距系數(shù)下降。

2.2 硅粉混凝土設(shè)計(jì)技術(shù)要求

2.2.1 硅粉混凝土性能指標(biāo)

硅粉混凝土指標(biāo)：C9050W6F100，混凝土28d齡期極限拉伸值不小于0.85×10-4。

2.2.2 泄洪洞表面不平整度控制標(biāo)準(zhǔn)

2.3 混凝土配合比設(shè)計(jì)及拌合物特性

2.3.1 配合比設(shè)計(jì)

大崗山水電站泄洪洞工程C9050W6F100設(shè)計(jì)配合比選用水膠比為0.33，詳細(xì)設(shè)計(jì)參數(shù)見表2.3.1-1

2.3.2 硅粉混凝土拌合物特性

為了有效指導(dǎo)施工，在施工前，對(duì)硅粉混凝土拌合物性能進(jìn)行了全面檢測(cè)，并對(duì)硅粉混凝土拌合物特性有了深入了解，為指導(dǎo)泄洪洞硅粉混凝土施工，改進(jìn)施工工藝和措施，提供了依據(jù)。通過數(shù)據(jù)對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)硅粉混凝土含氣量及塌落度損失較快。常溫條件下，拌合物半個(gè)小時(shí)塌落度損失可達(dá)到15%～30%；含氣量損失可達(dá)到10%～23%。

3、施工方案

泄洪洞進(jìn)水塔邊墻及出口挑坎邊墻硅粉混凝土采用懸臂大模板，泵機(jī)加溜槽入倉(cāng)；洞身段邊墻硅粉混凝土采用鋼模臺(tái)車，自提升系統(tǒng)入倉(cāng)，洞身底板硅粉混凝土采用布料機(jī)入倉(cāng)，無模澆筑，機(jī)械（磨光機(jī)）加人工抹面；洞身?yè)綒獠奂捌渌愋徒Y(jié)構(gòu)采用組合鋼模（以P6015為主），泵送入倉(cāng)。

4、主要外觀質(zhì)量缺陷及采取的針對(duì)性措施

泄洪洞主要表觀缺陷包括表面不平整、蜂窩、麻面、孔洞、氣泡、錯(cuò)臺(tái)、掛簾等。

4.1 優(yōu)先選用大模板進(jìn)行施工

應(yīng)優(yōu)先選用大模板進(jìn)行澆筑，從而減少了模板拼接，有效減少因模板拼接不規(guī)范引起的錯(cuò)臺(tái)和模板漏漿造成蜂窩、麻面等現(xiàn)象。

4.2 嚴(yán)格進(jìn)行鋼模臺(tái)車和模板驗(yàn)收

鋼模臺(tái)車及模板進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行驗(yàn)收，特別是針對(duì)表面光潔度、不平整度、剛度、拼接錯(cuò)臺(tái)和縫隙等方面進(jìn)行詳細(xì)檢查驗(yàn)收，若達(dá)不到規(guī)范要求，嚴(yán)禁投入使用。

4.3 加強(qiáng)鋼模臺(tái)車運(yùn)行期檢查和模板使用過程中的檢查校正工作

由于混凝土澆筑周期較長(zhǎng)，澆筑過程中模板受壓較大，在澆筑過程中加強(qiáng)鋼模臺(tái)車的運(yùn)維檢查，原則上鋼模臺(tái)車定期檢查控制在一次/4倉(cāng)；發(fā)現(xiàn)澆筑混凝土有異常時(shí)應(yīng)立即進(jìn)行針對(duì)性檢查 ，如：出現(xiàn)搭接錯(cuò)臺(tái)超出設(shè)計(jì)技術(shù)要求， 應(yīng)立即檢查鋼模臺(tái)車支撐系統(tǒng)，針對(duì)出現(xiàn)問題， 立即采取相關(guān)措施進(jìn)行整改， 確保后續(xù)倉(cāng)位混凝土澆筑質(zhì)量；鋼模板原則上周轉(zhuǎn)兩次應(yīng)檢查校正一次。

4.4 盡量采用常態(tài)混凝土進(jìn)行入倉(cāng)澆筑

由于泵送混泥土用水量較大，且通過拌合物性能檢測(cè)數(shù)據(jù)可看出，泵送硅粉混凝土含氣量較高，容易形成氣泡，在具備條件的情況下應(yīng)優(yōu)先采用常態(tài)混凝土入倉(cāng)，如：大崗山泄洪洞工程采用先進(jìn)施工工藝，克服重重困難研發(fā)出了自帶提升系統(tǒng)的鋼模臺(tái)車，從而實(shí)現(xiàn)了鋼模臺(tái)車也可澆筑常態(tài)硅粉混凝土的先例， 既保證了混凝土澆筑質(zhì)量， 也提高了施工效率。

4.5 根據(jù)實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)情況及時(shí)調(diào)整配合比

由于一般拌合系統(tǒng)和沙石骨料倉(cāng)較大，料倉(cāng)底部與上部沙石含水率有較大出入，施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)出機(jī)口拌合物的性能檢測(cè)，根據(jù)各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)和骨料含水率調(diào)整施工配合比，確保入倉(cāng)的混凝土有較好的和易性，從而利于平倉(cāng)、振搗，保證混凝土澆筑質(zhì)量。

4.6 澆筑過程嚴(yán)格控制平倉(cāng)高度

澆筑過程應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土澆筑胚層厚度不得大于50cm，確保振搗密實(shí)并保證氣泡順利排出。另外鋼模臺(tái)車澆筑時(shí)還應(yīng)注意兩側(cè)澆筑高度必須一致，這樣才能保持鋼模臺(tái)車的平衡，原則上高差不得大于50cm，以免鋼模臺(tái)車出現(xiàn)側(cè)向位移引起錯(cuò)臺(tái)、掛簾等質(zhì)量缺陷。

4.7 加強(qiáng)振搗并進(jìn)行復(fù)振

大崗山泄洪洞工程硅粉混凝土澆筑使用振搗器以Φ100硬軸為主，Φ70軟軸輔助。初次振搗時(shí)間控制在60s左右，以防振搗時(shí)間過長(zhǎng)易引起離析；停滯一段時(shí)間后（在上層鋪料前）再進(jìn)行復(fù)振，復(fù)振時(shí)間一般控制在30s～60s之間，至肉眼觀察無平氣泡明顯排出即可。

4.8 嚴(yán)格控制無?；炷潦彰尜|(zhì)量

因泄洪洞底板采用無模施工工藝，澆筑采用常態(tài)混凝土，布料機(jī)入倉(cāng)。收面施工過程必須全程監(jiān)控，采用長(zhǎng)、短靠尺（4m靠尺和2.5m靠尺）結(jié)合收面軌進(jìn)行人工整平（因混凝土結(jié)構(gòu)體型要求為1cm，平整度要求為5mm，為保證后續(xù)工藝質(zhì)量，開倉(cāng)前收面軌安裝精度需嚴(yán)格控制在5mm以內(nèi)），然后采用磨光機(jī)磨光，最后人工精平，確保底板混凝土面“實(shí)、平、光”。

4.9 組合鋼模拉模筋采用錐形套固定

因采用組合鋼模需要拉模筋固定模板，所以混凝土表面易形成孔洞或鋼筋頭。為利于后期缺陷修復(fù)并達(dá)到良好的表觀質(zhì)量，采用組合鋼模澆筑部位應(yīng)避免在模板上隨意開孔，而應(yīng)統(tǒng)一采用臺(tái)鉆開標(biāo)準(zhǔn)孔并采用錐形套固定拉模筋。拆模后將錐形套拆除，并按照設(shè)計(jì)技術(shù)要求及時(shí)修補(bǔ)留下的孔洞，有效減少因使用拉模筋固定模板給混凝土表面帶來孔洞或鋼筋頭的缺陷。

5、現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制

（1）全程監(jiān)控拌合物質(zhì)量。試驗(yàn)人員在拌合樓全過程監(jiān)控出機(jī)口溫度和塌落度檢測(cè)，每4h一次。另外觀察混凝土和易性，依據(jù)砂石含水率及時(shí)調(diào)整施工配合比，根據(jù)骨料預(yù)冷溫度及時(shí)調(diào)整加冰量，保證出機(jī)口溫度和塌落度滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）混凝土澆筑過程全程旁站。及時(shí)測(cè)定溫度回升情況和塌落度損失情況，對(duì)于不符合要求的拌合物嚴(yán)禁入倉(cāng)；及時(shí)檢測(cè)混凝土入倉(cāng)和澆筑溫度，及時(shí)督促承包人進(jìn)行胚層覆蓋，避免熱交換時(shí)間過長(zhǎng)，從而保證澆筑溫度符合設(shè)計(jì)要求；督促承包人作業(yè)人員規(guī)范振搗并及時(shí)復(fù)振，確保氣泡及時(shí)排出，避免形成質(zhì)量缺陷；底板混凝土澆筑時(shí)還要重點(diǎn)監(jiān)控收面質(zhì)量，按照工藝試驗(yàn)掌握的時(shí)間參數(shù)及時(shí)、有序進(jìn)行收面施工。

（3）監(jiān)控養(yǎng)護(hù)及溫控施工。混凝土澆筑完成后及時(shí)進(jìn)行流水養(yǎng)護(hù)并保證每天巡查不少于兩次（早晚各一次），發(fā)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)不規(guī)范或流水管堵塞情況及時(shí)進(jìn)行整改。監(jiān)控通水冷卻施工情況，測(cè)定各項(xiàng)溫控?cái)?shù)據(jù)，反應(yīng)真實(shí)情況，及時(shí)分析溫控?cái)?shù)據(jù)，通過分析數(shù)據(jù)中反映的溫控問題，對(duì)溫控措施進(jìn)行調(diào)整，從而有效指導(dǎo)施工，保證混凝土澆筑質(zhì)量。

（4）及時(shí)測(cè)定混凝土平整度和體型數(shù)據(jù)并進(jìn)行外觀檢查及質(zhì)量評(píng)定。

（5）發(fā)現(xiàn)問題，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，采取整改措施。一倉(cāng)澆筑結(jié)束及外觀檢查完成后，及時(shí)總結(jié)本倉(cāng)出現(xiàn)的問題并開展“一倉(cāng)一總結(jié)”活動(dòng)，集思廣益，對(duì)出現(xiàn)的問題采用針對(duì)性處理措施，并切實(shí)落實(shí)，從而避免問題重復(fù)出現(xiàn)。

6、硅粉混凝土澆筑效果

（1）大崗山水電站泄洪洞工程硅粉混凝土表面光滑，色澤統(tǒng)一鮮亮，氣泡、麻面得到有效控制。

（2）洞身段硅粉混凝土錯(cuò)臺(tái)95%以上均控制在3mm以內(nèi)。

（3）泄洪洞硅粉混凝土表面不平整度合格率為94.3%，體型合格率為92%，混凝土單元工程評(píng)定優(yōu)良率為94.1。

（4）泄洪洞表觀質(zhì)量驗(yàn)收一次通過，且經(jīng)四方聯(lián)合驗(yàn)收泄洪洞表觀質(zhì)量為優(yōu)良

7、結(jié)束語(yǔ)

硅粉混凝土在水利工程和高速公路工程應(yīng)用日趨廣泛，目前在建的多個(gè)水利樞紐工程的過流建筑物采用硅粉混凝土施工。由于過流建筑物對(duì)混凝土表觀質(zhì)量要求較高，若過程控制不到位，進(jìn)行缺陷修復(fù)成本較高，且直接增加后期運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)及成本。

通過大崗山水電站泄洪洞工程實(shí)踐，我們看到，通過優(yōu)選施工工藝和施工方案，采用常態(tài)砼入倉(cāng)，加強(qiáng)平倉(cāng)、振搗的過程控制和嚴(yán)格的混凝土拌合質(zhì)量控制及后期溫控措施和養(yǎng)護(hù)手段的改進(jìn)，并通過現(xiàn)場(chǎng)開展“一倉(cāng)一總結(jié)”質(zhì)量管理活動(dòng)等一系列控制措施和手段，水工過流建筑物硅粉混凝土表觀質(zhì)量可得到較大提高，取得良好的效果。

作者簡(jiǎn)介：侯戰(zhàn)鵬（1984- ），男，河南新鄉(xiāng)人，工程師，住建部監(jiān)理工程師，主要從事水利水電工程技術(shù)和建設(shè)管理工作。