1、清水混凝土施工技术在公伯峡水电站厂房工程中的应用中国葛洲坝集团公司 王章忠 汪 洁 摘 要：本文从清水混凝土的原材料选择、模板选配/维护、配合比设计、拌和、振捣、养护、修补等全过程出发，较系统地介绍了清水混凝土施工技术在公伯峡水电站厂房中的应用情况及使用效果，充分体现了清水混凝土施工技术在水电行业的广阔应用前景。关键词：清水混凝土 质量标准 技术要求 工艺措施 1概述11清水混凝土(as-cast finish concrete)定义目前工程界对清水混凝土尚无标准定义。一般认为清水混凝土(as-cast finish concrete)系一次成型，不做任何外装饰，直接采用现浇混凝土的自然色作为2、饰面混凝土，所以又称装饰混凝土（俗称镜面混凝土）。据国内外清水混凝土施工成功的案例表明，清水混凝土是优良稳定的混凝土原材料、科学的混凝土配合比设计、高质量的模板和脱模剂、精细的混凝土施工及养护的集合，是一种高贵、朴素的混凝土自然品质的体现。它表面非常光滑，棱角分明，只需在表面涂上透明的保护剂即能达到自然、庄重的效果。以往这一建筑形式常运用于艺术类的公共建筑，近年来清水混凝土也已成功应用于水电行业，如青海公伯峡水电站厂房、云南小湾地下厂房、三峡输变电工程中的龙泉变电站等工程都应用了清水混凝土施工技术。下面结合青海公伯峡水电站厂房工程施工，介绍清水混凝土的施工情况。12公伯峡水电站概况公伯峡水电站3、位于黄河上游青海省境内，座落在循化撒拉族自治县与化隆回族自治县交界处的黄河干流上。公伯峡水电站坝址处海拔高程19002000m，属高原寒冷地区。坝址河道上游76km处是已建的李家峡水电站，下游148km处是已建的刘家峡水电站。公伯峡水电站的主要任务是发电，兼顾灌溉、供水。枢纽由拦河大坝、引水发电系统、开关站、溢洪道、右岸深孔泄洪洞、左岸泄洪洞、灌溉取水口等建筑物组成。发电厂房位于坝脚下游右岸岸边，为地面式厂房，共布置有5台单机容量30万KW的HL230-LJ-570型水轮机，SF300-48/12800型发电机组。沿机组中心线由右向左依次布置有安装间、1#5#机组段、主厂房左边块。每个机组段长4、约30m，机组段间设有伸缩缝。顺流水方向依次布置的厂房结构有主变平台、主厂房、下游副厂房、尾水闸墩平台、尾水渠护坦。13公伯峡水电站厂房清水混凝土应用部位根据施工合同要求主厂房上、下游承重墙高程1909.2m（发电机层）以上部位采用清水混凝土施工工艺施工，由葛洲坝集团公伯峡项目部组织实施。2清水混凝土的质量标准及技术要求目前国内尚无统一的清水混凝土质量验收标准和规范，根据招标文件的技术要求、本集团公司的施工经验和国内清水混凝土施工技术的应用情况，并参考国外有关建筑混凝土的技术标准，在普通结构混凝土验收标准的基础上，制定了清水混凝土施工的质量标准和技术要求。21质量标准 柱、墙、梁轴线位移6mm5、；层高标高8mm，全高标高25mm；柱、墙、梁截面尺寸+6-4mm；柱、墙垂直度：全高H，且不大于15mm；表面平整度5mm（2m直尺量测）；预埋件中心线位移8mm；预埋管、预留孔中心线位置位移4mm；预埋螺栓中心线位置位移4mm；预留孔洞中心线位置位移4mm，对角线偏差10mm；电梯井井筒长、宽、对角线+200mm，全高垂直度H，且不大于25mm。 22技术要求 轴线通直、尺寸准确；棱角方正、线条顺直；表面平整、清洁、色泽一致；表面无明显气泡，无砂带和黑斑；表面无蜂窝、麻面、裂纹和露筋现象；模板接缝、对拉螺栓和施工缝留设有规律性；模板接缝与施工缝处无挂浆、漏浆。3清水混凝土施工技术工艺控制为6、保证清水混凝土的装饰效果，必须从混凝土原材料及配合比、模板体系的设计、模板的制作与安装、混凝土浇筑、养护和修补等全过程采取有效措施，抓全过程各个工序的预控。31混凝土配制 清水混凝土施工配合比是确保混凝土能否形成细腻精致的纹理，颜色一致的关键。清水混凝土要颜色一致，则要求所用的材料一致。水泥应选用厂家、标号、品种相同且安定性好、强度好的水泥；砂石也应按规定选用合格材料；外加剂不仅要满足混凝土施工性能的要求，而且要有利于提高混凝土的内在质量和外观效果。进行清水混凝土施工初期，根据现场的原材料、施工环境反复进行混凝土施工配合比试验，以选择最优配合比和外加剂。经多次现场试验，采用聚羟酸盐类混凝土高效7、减水剂，效果比较理想。在材料和浇筑方法允许的条件下，采用尽可能低的坍落度和水灰比，坍落度一般为90土10mm，以减少泌水的可能性。同时控制混凝土含气量不超过1.7%，初凝时间68h。混凝土拌和必须严格按照配合比进行配料，搅拌一要均匀，二要保证时间。拌和时间比常态混凝土延长3060s，以确保混凝土熟料质地均匀，保证混凝土外露面色泽一致。32模板配置（1）选配原则清水混凝土施工在模板选用、设计、制作时，考虑模板的选材问题，不仅要考虑模板在拼装和拆除方面的方便性，支撑结构的牢固性和简便性以及模板的强度、刚度、稳定性、整体拼装后的平整度，而且还要考虑混凝土的浇筑速度、建筑物的结构形式、模板重复使用的次8、数、模板的拼接方式、脱模剂的使用等因素。对于清水混凝土的施工模板绝不可选用易造成混凝土表面染色，或影响混凝土的均匀凝固而颜色不一, 或拆板时木质纤维容易粘在混凝土表面上的模板。（2）模板配置模板设计、选型的合理与否，直接影响清水混凝土的质量。为实现清水混凝土的目标，在模板方案设计时，既要严格针对不同部位的结构特点，设计不同类型模板，还要针对典型结构充分考虑模板的通用性和互换性，尽可能选用通用模数模板进行组合安装，减少模板的投入。在公伯峡水电站厂房混凝土施工的模板配置中，根据招标技术文件，对公伯峡主厂房上、下游承重墙高程1909.2m以上部位要求墙体混凝土达到符合清水混凝土的质量要求的情况，项目9、部专门聘请葛洲坝多卡模板公司的专业技术人员进行了模板配置设计。现场全部采用大型多卡模板，配多卡D22支架系统和锚固系统。对保证清水混凝土的重中之重的面板则采用21mm厚WISA板，并用H20木工字梁作竖向强筋，210槽钢作水平围檩，以保证模板面板的质量和整体稳定性。多卡模板结构见图1。图1 多卡模板结构示意图对一些特殊部位，如墙体和柱体阴阳角、门洞等孔口、浇注分层过渡位置等部位，为保证结构成型规整，接缝平整不漏浆，则针对这些部位的模板节点进行了特别设计。为使混凝土浇筑分层处接缝线平整美观，达到整齐划一，在模板上口混凝土收仓部位设置收仓线控制装置，调整控制装置使收仓线外观上看起来是在同一水平线上10、，模板与老混凝土搭接时，在模板下口贴薄橡皮或海棉条止浆。模板内的缝隙用腻子刮平。左右模板之间的使用多卡模板拼缝板，调整模板竖向拼缝，使成型后的混凝土面垂直缝在同一铅垂线上，增加建筑物的高大宏伟感。门洞等孔口部位，两个方向模板的搭接面填海棉条止浆。墙上预留洞采用泡沫塑料板覆盖，在板四周用胶带纸粘贴。穿墙管道用水泥袋包裹，铁丝绑扎封口。板上预留洞在20cm以内，先用砖盖上，再抹水泥浆，大于20cm的则采用木板覆盖。为防止漏浆出现挂帘现象，在模板安装就位后，混凝土浇筑前，对模板与下层混凝土之间可能出现的缝隙进行封堵，对模板内板缝用油膏批嵌，外侧用硅胶或发泡剂封闭，以防漏浆，确保混凝土外观质量。（3）11、 模板放样、固定、拆模与维护根据以往工程的施工实践经验，清水混凝土表面效果的好坏，很大程度上取决于模板的好坏。发挥多卡模板将模板作为设备进行管理的优势，对模板的安装、拆除和维修等方面严格按照多卡模板的作业指导书进行操作，并对模板进行周期性维护和重点整修，保证了模板的质量。放样：在需要进行立模浇筑混凝土的部位，根据施工图纸、模板配板设计图，利用精度比较高的测量控制网，进行精确放样，确定每块模板的具体位置，同时放出模板固定、校正的校核线。模板就位、固定：在模板就位前，清理仓面杂质、整平底边线、设置模板样架并检测其准确度，安装模板时严格照配板图以及模板编号对号入座，定点使用。严格控制预埋锚固螺栓的安12、装精度，并不得随意改变，确保所有预埋螺栓位置整齐。检测模板支撑、定位螺栓的预紧力，确保模板在承受混凝土浇筑的施工荷载时其变形在允许范围内；检查模板与老混凝土面、模板板面间是否有缝隙；模板制作时应保证几何尺寸精确，拼缝严密，材质一致，D22模板组装质量标准见表1。仓面冲洗不得将浮碴堆积在模板边缘。检查模板容易变形部位的变形余量是否控制在设计范围以内。表1 D22大模板组装质量标准 序号项 目允许偏差（mm）检 查 方 法量 具1两块模板之间的拼缝宽1.5用1.5mm塞尺插拼缝通不过塞尺2相邻模板面的高差2.0用平尺靠模板拼缝，2mm塞尺通不过2m平尺、塞尺3组装模板板面平整度2.0用2m长平尺靠13、板面，可见缝用2mm塞尺通不过2m平尺、塞尺4组装模板长度组装模板宽度+1.0，2.0+1.0，2.0用3.55m长钢尺检查两端和中间部位3.55m 钢尺5组装模板两对角线长度差3.0用钢尺检查组装模板两对角线钢尺6组装模板厚度1.0用钢尺检查模板边框钢尺7组装模板孔距中心偏差1.0用钢尺检查模板边框孔距中心钢尺8组装竖围令轴线偏差1.5用5m钢尺检查竖围囹2m钢尺9组装支架轴线偏差1.5mm用5m钢尺检查支架5m钢尺检查合格后涂刷脱模剂。根据公伯峡的经验，使用的脱模剂应品种固定，且要喷涂均匀。实践中感觉使用固化剂的效果更好。拆模：清水混凝土拆模尽可能避免使用撬杠，拆模时按支撑的倒顺序进行，利14、用模板本身的支撑系统使面板与混凝土面脱离，要保护板面，严禁强行砸撬模板。 模板维护：模板维护是保证清水混凝土质量和节省投入的重要措施。因清水混凝土质量要求，模板面板优先选择吸水性好的优质木胶合板（如WISA板），但其容易损坏，在施工过程中要加强面板的保护。模板拆除后，及时进行面板清理、表面平整度检查、结构件检查，发现有损坏的及时整修。严格控制模板的周转次数，一般周转3次后进行全面检修并抛光打磨一次。面板清理完成后涂刷脱模剂备用。33清水混凝土的浇筑工艺混凝土浇筑前要进行模板内部清理，干净后用水润湿，模板验收合格后开始浇筑混凝土。浇筑过程中注意避免对模板产生冲击，同时巡视、检查模板各部件的工作情15、况。混凝土分层布料高度控制在30cm以内，振捣密实后，再进行第2层浇筑，每层捣实时振捣器必须插入下层5cm，严格控制振捣时间和振捣棒插入下一层混凝土的深度，以防止出现明显的分层界面。手持式振捣棒避免抵住模板进行振捣，且距模板的垂直距离不宜小于振捣器有效半径的1/2。对大体积及墙体混凝土，采用自然流淌，按“一个坡度、薄层浇筑，顺序推进、一次到顶”的原则进行。振捣时间以混凝土翻浆不再下沉和表面无气泡泛起为止，一般为15s左右。为了减少混凝土表面的气泡，清水混凝土浇筑采用二次振捣工艺，在第一次在混凝土浇筑后静置3040min，覆盖第二层混凝土之前进行第二次振捣，严禁过振，造成混凝土离析。34清水混凝16、土的养护由于公伯峡水电站所在地属寒湿类高山气候地区，一年中夏短冬长（其冬季期为本年11月份至次年的4月份，历时6个月），且干旱少雨，寒潮出现频繁，全年平均出现13.6次，全年冻融次数77.2次。冬季期间平均气温为-5，多年平均最低气温在-17.3-19.3。而厂房上部结构多为薄壁结构，抗冻能力差，因此要确保清水混凝土的外观质量，防止产生裂缝，混凝土的养护、保温工作十分重要。为此，在冬季施工时，先在仓位里搭设保暖棚、用暖风机升温，拆模后在侧面利用多卡模板的钢框安装5cm厚的阻燃型高发泡聚乙烯泡沫塑料板（EPE保温片）材料和用牦牛绒保温被进行覆盖，以减少热量的散失。为避免形成和减小清水混凝土表面色17、差，则派专人负责混凝土养护，使混凝土始终处于湿润状态。混凝土拆模后，先用塑料薄膜封闭混凝土表面，再用5cm厚的双层高发泡聚乙烯泡沫塑料或牦牛绒保温被覆盖，每隔2m用木条将保温材料压贴固定在混凝土墙面上，形成保温层。同时拆模时间一般安排在白天进行，为防止拆模时浇筑块温度与外界温差大，产生裂缝，先将模板预先撬缝1015cm，适当改变混凝土边界环境，减少混凝土内外温差，防止产生混凝土表面裂缝，确保混凝土的外观质量。35清水混凝土表面缺陷修补措施实际施工中尽管采取了各种措施，但由于混凝土的泌水性、模板的漏浆和混凝土本身的含气量等因素，其局部表面可能会产生一些小的气泡、孔眼和砂带等缺陷。拆模后若发现存在质量缺陷，立即清除表面浮浆和松动的砂子，采用相同品种、相同强度等级的水泥拌制成水泥浆体，修复和批嵌缺陷部位，待水泥浆体硬化后，用细砂纸将整个构件表面均匀地打磨光洁，并用水冲洗洁净，确保表面无色差。4结束语公伯峡水电站厂房清水混凝土施工已于2004年6月全部完成，整个厂房混凝土外露面平整光洁、无气泡，混凝土颜色纯正、美观，施工质量受到国内水电专家及公伯峡水电站业主、监理、设计的一致好评。清水混凝土以其特有的质朴品质，预示着清水混凝土施工技术在水电行业的将有广阔的应用前景。