藏木水电站坝顶房屋及栏杆清水混凝土施工技术

靳娟娟, 郭志强

(中国葛洲坝集团第六工程有限公司，云南昆明 650000)



藏木水电站坝顶房屋及栏杆清水混凝土施工技术

靳娟娟, 郭志强

(中国葛洲坝集团第六工程有限公司，云南昆明 650000)

【摘要】藏木水电站坝顶房屋及栏杆采用清水混凝土施工，就清水混凝土施工技术应用从混凝土配合比、模板材料选择、细节处理、混凝土振捣以及成品保护等方面多角度、全方位的对清水混凝土施工技术进行探索和总结。

【关键词】藏木水电站；房屋；栏杆；清水混凝土；施工技术

1工程概况

藏木水电站枢纽布置格局为重力坝+坝后式厂房，由左右岸挡水坝段、溢流坝段、厂房坝段、冲砂底孔坝段、坝后式地面厂房、消力池和海漫等组成。大坝共分19个坝段，其中1#～2#为左岸挡水坝段， 3#～8#坝段为溢流坝段，9#、16#为左右冲砂底孔坝段，10#～15#坝段为厂房挡水坝段。17#～19#为右岸挡水坝段，大坝建基面高程3 198.00 m，最大坝高116 m，坝顶总长度387.50 m。

右岸大坝坝顶布置有单层房屋，坝肩布置有右岸闸首监测房。19#右岸挡水坝段坝顶布置有值班房、仓库等。18#右岸挡水坝段坝顶布置有配电房、鱼道取水泵房，17#右岸挡水坝段坝顶布置有电梯机房，9#、16#坝段坝顶布置有左、右冲砂底孔启闭机房，10#～15#厂房挡水坝段布置有冲砂廊道启闭机房及油泵房等建筑物，同时在坝顶上、下游侧及临空侧均布置有混凝土栏杆，总计右岸大坝坝顶建筑物12个，混凝土栏杆约550 m。

2清水混凝土施工技术

清水混凝土又称装饰混凝土，作为一种建筑表现形式，在国内已经广泛应用于建筑行业，水电工程也已有成功的工程建设实例。清水混凝土要求胶凝材料含量高、砂率较高、砂浆丰富，振捣后水泥砂浆与模板充分填充，气泡被充分排除，浇筑成型后的混凝土表面光洁度与模板表面一致，具有反光的镜面效果。且混凝土浇筑成型条件好、表面色泽一致。清水混凝土具有“免装修”效果，可以节约大量装修建筑材料，减少装修工序，节省建筑工程投资；此外还符合国家有关环保、节能降耗的政策法规。本文针对藏木水电站所处的高海拔大温差地区的特殊环境就混凝土配合比、模板材料选择、模板加固、混凝土振捣以及成品保护等方面对清水混凝土施工技术进行研究。

2.1混凝土配合比选择

2.1.1粗、细骨料的筛选

在混凝土的整个体积中，骨料至少要占3/4，所以骨料的质量对混凝土来说是相当重要的。骨料不仅能够限定混凝土的强度，其性质也能大大地影响混凝土拌合物性能。砂常称为细骨料，洁净、圆形颗粒的天然河砂以级配良好、细度模数控制在2.6～2.8之间的Ⅱ区中砂为清水镜面混凝土细骨料的最佳选择。在混凝土配合比设计中，当用水量和水泥用量一定的情况下，应选择能使混凝土拌合物获得最大流动性和良好粘聚性及保水性的最佳砂率。只有级配良好、砂率适中的混凝土拌合物，才能使粗骨料均匀悬浮在水泥砂浆之中，保证混凝土拌合物不分层、不离析，最终形成均匀致密的混凝土表面，达到镜面效果。碎石常称为粗骨料。碎石的级配、粒径大小和颗粒形状对混凝土拌合物的性能有较大影响。一般来说，连续的碎石级配应当是：空隙率、总表面积最小，以减少润湿表面所需的水泥砂浆量；有适当的细粒，以满足工作性的要求。碎石的颗粒形状若是立方体或是接近圆形的多面体比尖锐扁平的要好，因为混凝土拌合物的水份在上升过程中，易被后者阻碍形成水泡，增大了混凝土表面发生各种缺陷的机会。坝顶房屋清水镜面混凝土的碎石粒径要求为5～25 mm，因为较大的碎石虽然粘结面积小，却易造成混凝土拌合物的不连续性，从而加大了混凝土拌合物离析的风险。

2.1.2水泥

水泥具有粘着和内聚性质，是能够使矿质碎块粘结成密实整体的一种胶凝材料。为保证清水混凝土达到镜面效果，混凝土表面必须致密，这就要求水泥用量必须适中。因为水泥用量偏少时，混凝土表面粗糙，不够细致；水泥用量过多时，混凝土表面颜色暗淡，镜面效果不理想，经济也不合理。坝顶房屋及栏杆清水混凝土施工所需水泥采用业主统供的同一生产厂家、同一批次的P.O.42.5普通硅酸盐水泥，为保证镜面效果水泥含量控制在350～400 kg/m3范围较为理想，但是不能低于350 kg/m3。

2.1.3外加剂

高效减水剂是混凝土中最常用、也极为重要的化学外加剂。高效减水剂的主要成分是表面活性剂，其主要作用在于降低水的表面张力以及水和其他液体与固体之间的表面张力，最终使水泥水化产物形成的絮凝结构分散开来，释放出包裹着的游离水，从而达到改善混凝土拌合物流动性的目的。镜面混凝土由于水泥用量偏大，必须选用高效减水剂来改善混凝土拌和物的流动性能。并且，尽可能选用泌水率低的外加剂，尽量减少因水分上升、气泡排除不尽造成混凝土表面麻点的缺陷。因此外加剂统一采用业主提供的同一厂家，同一批次生产的博特牌高效外加剂作为坝顶房屋及栏杆清水镜面混凝土的外加剂。

2.1.4拌和

坝顶房屋清水镜面混凝土的拌制统一采用同一拌合系统拌制，且拌制时拌合用水不得低于饮用水的标准。

2.1.5粉煤灰掺合料

粉煤灰的活性效应、形态效应和微集料效应的发挥，对改善混凝土拌合物的性能是不言而喻的。但是由于燃烧条件不同以及粉煤灰的组成、细度、含水量等变化，粉煤灰的颜色可以从乳白色变到灰黑色，因此对表观和色调要求严格的清水混凝土应选择浅色和匀质的Ⅰ级优质粉煤灰。而且，由于粉煤灰的密度比水泥小，在混凝土振捣时，易于上浮，因此应控制混凝土中粉煤灰的掺量。根据清水混凝土室内试验成果分析可知，清水混凝土中粉煤灰的掺量应控制在62 kg/m3左右为宜，以确保混凝土的镜面效果，防止混凝土表面产生色差。

2.1.6混凝土配合比

坝顶房屋及栏杆清水混凝土施工统一采用强度等级为C30的一级泵送清水镜面混凝土浇筑，塌落度控制在14～18 cm之间，配合比选用见表1。

表1　混凝土配合比

2.2模板施工技术

2.2.1清水混凝土模板技术要求

根据清水混凝土施工要求，坝顶房屋及栏杆清水混凝土施工所需模板制作允许偏差应符合表2的规定：

表2　模板制作的允许偏差

2.2.2模板选择

2.2.2.1坝顶房屋清水混凝土模板选择

通过试验模板规格尺寸为60 cm×60 cm×60 cm的木盒子，分别在胶合板内贴3种不同材料做成木盒子，共计5组试验。通过5组试验出模后混凝土的密实度、光泽度等特性的对比，选择清水混凝土施工适合的模板。通过对不同类型模板、不同振捣时间以及不同拆模时间的对比，研究清水混凝土的振捣工艺以及清水混凝土施工所需模板类型。试验成果见下表3。

表3　试验成果

通过清水镜面混凝土室内试验，清水镜面混凝土模板先期选用双面覆膜胶合板内贴亚克力板作为施工模板。但是由于未充分考虑西藏地区高寒大温差的气候特征，在应用于坝顶配电房和左、右冲砂底孔启闭机房的清水混凝土施工后，发现亚克力板在高温和低温状态下其物理性质均发生显著变化，其中尤其在中午正温时段由于西藏太阳直射光强、升温迅速，双面覆膜胶合板内贴的亚克力板会出现鼓包、翘曲及胶水流淌等现象，致使拆模后的混凝土平整度达不到要求；而此时即将进入冬季，昼夜温差加剧，夜间温度骤降，双面覆膜胶合板内贴的亚克力板在温度骤降时出现炸裂现象，整个板面呈“龟裂状”分布，导致拆模后的混凝土面存在大量的裂状禅缝。因此按照清水混凝土模板施工要求，重新选取光洁度、光滑度以及平整度符合要求的15 mm厚双面覆膜的竹胶板作为后续坝顶房屋的清水混凝土施工模板。

2.2.2.2坝顶栏杆清水混凝土模板选择

考虑坝顶栏杆体积小，且异型结构复杂，同时为满足清水混凝土对表观平整度的施工要求，因此坝顶栏杆模板采用定型钢模板，定型钢模板采用5 mm厚为面板，[8槽钢为肋板加工而成，每榀定型钢模板由正反两面模板拼装而成，利用对角螺栓加固，单榀定型钢模板长4.25 m，施工时可周转使用。定型钢模的制作加工满足表2中的要求。

2.3细节处理

2.3.1坝顶房屋模板细节处理

2.3.1.1坝顶房屋模板支撑形式

梁板采用扣件式φ48×3.5钢管满堂脚手架支撑 ，底部平稳、垫好方木,顶部采用可调顶撑，横竖杆间距≤1.2 m；框架梁采用帮包底式支撑方式，利用搭设的满堂脚手架设置模板顶撑；柱采用双钢管瓦斯定型柱箍 (用φ16通丝螺杆拉结 )及φ48×3.5钢管顶撑；墙体则采用φ48×3.5钢管作为横围檩(用φ16通丝螺杆拉结)及顶撑；同时在模板底口以上三排对拉螺栓进行加密，形式按500 mm×500 mm间排距布置，其余按600 mm×600 mm间排距布置；且模板上的木背楞间距严格按300 mm净宽控制，对于间距大于300 mm净宽的木背楞中间应再增加1根方木。木方背楞与胶合板及外楞均采用100 mm×50 mm(制作成形后尺寸)木方。其含水率不大于12 %，材料质量符合国家标准规定的二级木材标准。木方弯曲度不大于l/200。

2.3.1.2木模板拼接及细部处理

在板、梁、柱及墙体施工时，由于跨度或高度较大且要求一次浇筑成型，因此对于模板拼接其竖向拼缝应设置在受力背对背楞上，横向拼缝处用短背楞连接，同时双面胶带纸粘贴在板面下口3 mm处。在模板接触面粘贴双面胶带纸，双面胶带纸与模板之间缝隙严密，其中对于局部拼缝不严的部位做刮原子灰处理，处理时在对模板缝隙不应批太厚，填满缝隙即可，之后将缝隙两侧竹胶板上的浮灰清理干净，再粘贴50 cm透明胶带，对于透明胶带里的气泡可用针戳破再压紧，而对于有褶皱的透明胶带则需要撕掉重新粘贴。模板拼缝处粘50 mm 宽胶带纸，使混凝土表面光滑，既防止漏浆，板面又不露痕迹，保证清水镜面效果。为确保拆模后混凝土面满足清水混凝土要求以及提高材料的利用率，在对于墙体模板采用对拉螺栓加固时，要求穿墙部分的对拉螺栓加螺栓保护套，同时模板螺栓孔处在螺栓护套端头加塑料堵头，避免螺栓孔周围漏浆起砂。对于阴阳角模板拼缝处则利用泡沫填缝剂以及木楔子使其缝隙封闭严密；

2.3.1.3板、梁、柱及墙体模板拼接

对于墙体和立柱的模板施工，在加工厂拼接完成后，到现场整体吊装支模，在拼装时要注意在模板同一面内的两种材料的拼接缝不应在同一线上，以防止在拼缝处漏浆；对于梁和板的模板拼接则在现场进行拼装，拼装时对于拼缝的要求与墙、柱基本相同。但是在模板拼接时，需在模板上设置略大于对应螺钉直径的孔洞，在拼接模板时用螺钉将模板与木背楞牢固连接，连接时螺钉需拧入竹胶板不小于1 mm，之后在其上刮原子灰使其与模板面平直，并粘贴玻璃胶带保证板面光滑。

2.3.1.4坝顶房屋工业电视预埋处理

电线安装盒 、预留洞等部位防漏浆措施的关键是使其形成密实且不吸水的实体。使砂浆无处可漏。在顶板电线安装盒内衬超薄塑料袋。袋内用锯末塞实，袋口拧紧，盖板封严。立面结构电盒则通过在模板上穿细小孔洞由铁丝固定在模板上同时可通过设置部分辅助钢筋通过墙体内的拉结钢筋进一步加固电盒，待电盒固定配管后，用黑胶带将盒内管口包好。用塑料布包油灰将盒内空间填充密实，不留缝隙，用1.2 mm厚镀锌铁皮盖板将盒口盖严。固定铁盖的螺帽端面凹进盒口1 mm。对于盖板与盒口四周的缝隙，用δ=3 mm双面胶挤严密封。保证盒内既密实，又能与模板面软接触，收到良好的防漏浆效果。

2.3.2坝顶栏杆定型钢模板细节处理

对将栏杆部位的铺装层混凝土浇筑至EL.3 314.00 m高程，并对栏杆底部的铺装层混凝土进行找平处理，在栏杆定型钢模板的底部和采用螺栓连接的模板拼缝处粘贴δ=3 mm双面胶，使其与混凝土面及模板之间挤严密封；同时对于栏杆内预留的方形排水孔，亦选用5 mm厚的钢板加工成型件，在成型件与面板连接处粘贴δ=3 mm双面胶，在拧紧对拉螺栓时，使其与面板挤严密封，保证预留孔内既密实，又能与模板面软接触，收到良好的防漏浆效果。为避免在整体模板上预留过多的孔洞，对于对拉螺栓的设置则是采用在模板外布置对拉螺栓的方式进行，有效的保证清水混凝土面的完整性以及避免拆模过程中对孔洞周边薄弱混凝土的破坏，增强清水混凝土的整体效果，减少缺陷处理。

2.4清水混凝土施工

2.4.1清水混凝土浇筑

在浇筑过程中，先在底面铺设一层5 cm厚的同水灰比水泥砂浆或富浆混凝土；混凝土要分层下料，层厚控制在100～150 cm。每层振捣时，振捣棒要遵循“快插慢拔”的原则，振捣顺序应“先中间后两边”，振捣时振捣棒须垂直插入至下层混凝土5 cm。对混凝土的振捣时间适当延长保证混凝土表面光滑、无麻面、无气泡。因模板的密封很好，侧面几乎不透气，因此振捣不怕跑浆，气泡必须从混凝土顶溢出。一般每点振捣30～35 s，但根据现场实际，每一振点延续时间以表面出现浮浆和不再沉落为度。

对于墙体和栏杆混凝土的浇筑，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。混凝土振捣时仍然遵循“快插慢拔”的原则，使用3～5台振动棒按对称或梅花状布置, 垂直插入混凝土中振捣时间5～10 s使混凝土中的气泡,特别是附在竹胶板上的小气泡充分排尽,确保混凝土振捣密实。同时振捣时每处每次复振时间控制在10～20 s之间，避免出现过振现象；需要注意的是在振捣时要“活振”即随振随提，避免出现“死振”，从而导致过振的发生。

2.4.2清水混凝土拆模时间及成品保护

2.4.2.1清水混凝土拆模时间

室内试验采用同一搅拌机拌制，每次拌和体积为50 L，混凝土级配为一级配。本次试验分2次浇筑，试验于2014年6月30日至2014年7月4日拆模为止，首先浇筑1#～3#试模；2014年7月16日至2014年7月19日拆模为止,再次浇筑4#～5#试模。2次浇筑的振捣工艺对比见表4。

表4　两次浇筑工艺对比

通过室外试验，在不同时间间隔内试模拆模后混凝土表面效果的对比，可以看出对于1#～3#试模拆模时间约96 h，拆模后局部混凝土表面粘结了模板面上的薄膜，对混凝土表面有一定污染；而4#～5#试模拆模时间约48～72 h之间，拆模后混凝土表面光洁干净，没有污染；同时通过在坝顶配电房和左、右冲启闭机房的施工对比，可知拆模时间控制在72 h左右较为合适。

2.4.2.2拆模后清水混凝土的成品保护

模板拆除后，全高范围包裹塑料薄膜进行混凝土养护，塑料薄膜必需严密，包裹牢靠, 再用保温被包裹，塑料薄膜覆盖既可起到自然蒸汽养护的作用, 也可避免水泥浆及灰尘污染混凝土外观。施工时搭设的脚手架及其他材料均不得靠在混凝土结构表面，未经允许，混凝土表面的覆盖材料不得拆除。严禁在混凝土结构表面乱写、乱画及刮、碰、擦、划混凝土表面。施工用的铁件、脚手架扣件等不得放在浇筑成型的窗台或栏杆上，防止雨后生锈污染墙面，造成不必要的污染，破坏清水混凝土的表观效果。

2.5清水混凝土保护剂施工

施工中不可避免地存在局部缺陷，为了更好的保持清水混凝土的自然纹理以及感观效果，同时又能消除瑕疵，体现混凝土本身的质地，需在清水混凝土上进行保护修补。清水混凝土保护剂用于混凝土表面集混凝土表面保护与修补装饰为一身，即能对混凝土表面的各种瑕疵进行修补，又能保留混凝土的本色与质地。清水混凝土保护剂施工工艺见表5。

表5　清水混凝土保护剂施工工艺

施工中需注意：5℃以下的低温或80 %以上的高湿度将使材料的性能长时间无法发挥，涂膜、主材性能低下，应避免施工。同时在下雨、下雪及其前后施工，将发生涂膜流失，造膜不良；若施工中遇下雨、下雪时应立即停止施工，用保护膜保护涂装面；遇强风时会发生涂装不均，涂料飞散，应避免施工。由于气象条件的变化而引起底材、涂装面结露时，会引发涂膜粘结不良，应立即终止施工。

3结束语

通过藏木水电站坝顶房屋及栏杆清水混凝土的施工，不仅从清水混凝土配合比选择、高寒大温差气候下的模板择取、施工过程中为满足清水混凝土表观效果所需的细节处理、混凝土振捣工艺以及保护剂施工等方面对清水混凝土施工技术进行了总结，同时也为高原高寒大温差地区清水混凝土施工积累了经验。

参考文献

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[4]朱林.清水镜面混凝土技术的研究与应用[J].施工技术,2007(8).

[5]赵斌.清水混凝土保护剂施工技术[J].科技视界，2012(22).

[作者简介]靳娟娟(1988～)，女，学士，助理工程师，主要从事水利水电施工技术管理；郭志强(1987～)，男，学士，助理工程师，主要从事水利水电施工技术管理。

【中图分类号】TU755.2+2

【文献标志码】B

[定稿日期]2015-11-17