如何提高水工过流建筑物硅粉混凝土表观施工质量

【摘要】目前硅粉混凝土在水利工程及高速公路工程施工中应用广泛，且水利工程中主要用于过流建筑物。混凝土表观质量直接影响过流效果和后期运维成本，笔者在本文中重点针对泄洪洞硅粉混凝土施工的表观质量控制展开阐述，其工艺控制方法值得后续同类工程参考和借鉴。

【关键词】提高；硅粉混凝土；表观质量

1、概述

1.1 工程概况

大岗山水电站坝址位于四川省大渡河中游上段雅安市石棉县挖角乡境内， 为大渡河干流规划的22个梯级的第14个梯级电站。水库正常蓄水位1130.00m，正常蓄水位以下库容约7.42亿m3，具有日调节能力。电站枢纽主要由拦河混凝土双曲拱坝、泄洪消能建筑物、引水发电建筑物等组成，最大坝高210.00m，电站装机容量2600MW（4（650MW），年发电量114.30亿kW.h。

大岗山水电站泄洪洞布置在大渡河右岸，主要包括进水口、洞身段及出口段及下游防护工程的施工。泄洪洞进水口堰顶高程1110.00m，引渠段底高程1100.00m，塔顶高程1135.00m，塔体尺寸为38.5m*27.0m*21.0m（长*宽*高）。进口溢流堰为“WES”典型堰，后接无压泄洪洞。无压隧洞段采用一坡到底的形式，洞长1077.50m，纵坡为i=0.1039。无压洞断面形式为圆拱直墙型，净空断面尺寸为14.00m～16.00m*18.00m～21.00m（宽*高）。泄洪洞出口底高程为990.00m。

泄洪洞混凝土设计总量为，15.3万m3，其中普通混凝土8.68万m3，硅粉C9050混凝土6.66万m3，硅粉混凝土量占混凝土总量的43.4%。

2、硅粉混凝土技术要求

2.1 硅粉及硅粉混凝土特性

硅粉是在冶炼工业硅或含硅合金时由高纯度的石英与焦炭在高温电弧炉（2000℃）中发生还原反应而产生的工业尘埃，并通过专用装置收集后而得。其掺入混凝土后，不仅能够减少环境污染，还能改善混凝土的性能，其SiO2含量越高、颗粒越细，对混凝土的改性效果越好。我国于1985年在四川渔子溪二级水电站厂房混凝土中首次使用硅粉混凝土（硅粉掺量3～7%），达到了预期效果。之后，硅粉混凝土在我国的安康、东风、二滩、小浪底和紫坪埔等水电站及高速公路路面工程中得到应用，取得了明显的技术经济效益和社会效益。目前，硅粉已成为生产高强度混凝土和高性能混凝土的重要原材料。

硅粉比表面积大，颗粒细。其需水量大于水泥，所以，混凝土掺入硅粉后，塌落度和含气量明显降低，因此，必须掺用减水剂（尤其是高效减水剂）和加倍引气剂掺量，以满足其和易性和含气量要求。另外硅粉改善了混凝土内部气泡结构性质，小气泡相对增加、大气泡减少、气泡间距系数下降。

2.2 硅粉混凝土设计技术要求

2.2.1 硅粉混凝土性能指标

硅粉混凝土指标：C9050W6F100，混凝土28d龄期极限拉伸值不小于0.85×10-4。

2.2.2 泄洪洞表面不平整度控制标准

2.3 混凝土配合比设计及拌合物特性

2.3.1 配合比设计

大岗山水电站泄洪洞工程C9050W6F100设计配合比选用水胶比为0.33，详细设计参数见表2.3.1-1

2.3.2 硅粉混凝土拌合物特性

为了有效指导施工，在施工前，对硅粉混凝土拌合物性能进行了全面检测，并对硅粉混凝土拌合物特性有了深入了解，为指导泄洪洞硅粉混凝土施工，改进施工工艺和措施，提供了依据。通过数据对比，我们发现硅粉混凝土含气量及塌落度损失较快。常温条件下，拌合物半个小时塌落度损失可达到15%～30%；含气量损失可达到10%～23%。

3、施工方案

泄洪洞进水塔边墙及出口挑坎边墙硅粉混凝土采用悬臂大模板，泵机加溜槽入仓；洞身段边墙硅粉混凝土采用钢模台车，自提升系统入仓，洞身底板硅粉混凝土采用布料机入仓，无模浇筑，机械（磨光机）加人工抹面；洞身掺气槽及其他异型结构采用组合钢模（以P6015为主），泵送入仓。

4、主要外观质量缺陷及采取的针对性措施

泄洪洞主要表观缺陷包括表面不平整、蜂窝、麻面、孔洞、气泡、错台、挂帘等。

4.1 优先选用大模板进行施工

应优先选用大模板进行浇筑，从而减少了模板拼接，有效减少因模板拼接不规范引起的错台和模板漏浆造成蜂窝、麻面等现象。

4.2 严格进行钢模台车和模板验收

钢模臺车及模板进场后应及时进行验收，特别是针对表面光洁度、不平整度、刚度、拼接错台和缝隙等方面进行详细检查验收，若达不到规范要求，严禁投入使用。

4.3 加强钢模台车运行期检查和模板使用过程中的检查校正工作

由于混凝土浇筑周期较长，浇筑过程中模板受压较大，在浇筑过程中加强钢模台车的运维检查，原则上钢模台车定期检查控制在一次/4仓；发现浇筑混凝土有异常时应立即进行针对性检查 ，如：出现搭接错台超出设计技术要求， 应立即检查钢模台车支撑系统，针对出现问题， 立即采取相关措施进行整改， 确保后续仓位混凝土浇筑质量；钢模板原则上周转两次应检查校正一次。

4.4 尽量采用常态混凝土进行入仓浇筑

由于泵送混泥土用水量较大，且通过拌合物性能检测数据可看出，泵送硅粉混凝土含气量较高，容易形成气泡，在具备条件的情况下应优先采用常态混凝土入仓，如：大岗山泄洪洞工程采用先进施工工艺，克服重重困难研发出了自带提升系统的钢模台车，从而实现了钢模台车也可浇筑常态硅粉混凝土的先例， 既保证了混凝土浇筑质量， 也提高了施工效率。

4.5 根据实验监测情况及时调整配合比

由于一般拌合系统和沙石骨料仓较大，料仓底部与上部沙石含水率有较大出入，施工时应加强出机口拌合物的性能检测，根据各项检测指标和骨料含水率调整施工配合比，确保入仓的混凝土有较好的和易性，从而利于平仓、振捣，保证混凝土浇筑质量。

4.6 浇筑过程严格控制平仓高度

浇筑过程应严格控制混凝土浇筑胚层厚度不得大于50cm，确保振捣密实并保证气泡顺利排出。另外钢模台车浇筑时还应注意两侧浇筑高度必须一致，这样才能保持钢模台车的平衡，原则上高差不得大于50cm，以免钢模台车出现侧向位移引起错台、挂帘等质量缺陷。

4.7 加强振捣并进行复振

大岗山泄洪洞工程硅粉混凝土浇筑使用振捣器以Φ100硬轴为主，Φ70软轴辅助。初次振捣时间控制在60s左右，以防振捣时间过长易引起离析；停滞一段时间后（在上层铺料前）再进行复振，复振时间一般控制在30s～60s之间，至肉眼观察无平气泡明显排出即可。

4.8 严格控制无模混凝土收面质量

因泄洪洞底板采用无模施工工艺，浇筑采用常态混凝土，布料机入仓。收面施工过程必须全程监控，采用长、短靠尺（4m靠尺和2.5m靠尺）结合收面轨进行人工整平（因混凝土结构体型要求为1cm，平整度要求为5mm，为保证后续工艺质量，开仓前收面轨安装精度需严格控制在5mm以内），然后采用磨光机磨光，最后人工精平，确保底板混凝土面“实、平、光”。

4.9 组合钢模拉模筋采用锥形套固定

因采用组合钢模需要拉模筋固定模板，所以混凝土表面易形成孔洞或钢筋头。为利于后期缺陷修复并达到良好的表观质量，采用组合钢模浇筑部位应避免在模板上随意开孔，而应统一采用台钻开标准孔并采用锥形套固定拉模筋。拆模后将锥形套拆除，并按照设计技术要求及时修补留下的孔洞，有效减少因使用拉模筋固定模板给混凝土表面带来孔洞或钢筋头的缺陷。

5、现场质量控制

（1）全程监控拌合物质量。试验人员在拌合楼全过程监控出机口溫度和塌落度检测，每4h一次。另外观察混凝土和易性，依据砂石含水率及时调整施工配合比，根据骨料预冷温度及时调整加冰量，保证出机口温度和塌落度满足设计要求。

（2）混凝土浇筑过程全程旁站。及时测定温度回升情况和塌落度损失情况，对于不符合要求的拌合物严禁入仓；及时检测混凝土入仓和浇筑温度，及时督促承包人进行胚层覆盖，避免热交换时间过长，从而保证浇筑温度符合设计要求；督促承包人作业人员规范振捣并及时复振，确保气泡及时排出，避免形成质量缺陷；底板混凝土浇筑时还要重点监控收面质量，按照工艺试验掌握的时间参数及时、有序进行收面施工。

（3）监控养护及温控施工。混凝土浇筑完成后及时进行流水养护并保证每天巡查不少于两次（早晚各一次），发现养护不规范或流水管堵塞情况及时进行整改。监控通水冷却施工情况，测定各项温控数据，反应真实情况，及时分析温控数据，通过分析数据中反映的温控问题，对温控措施进行调整，从而有效指导施工，保证混凝土浇筑质量。

（4）及时测定混凝土平整度和体型数据并进行外观检查及质量评定。

（5）发现问题，总结经验，采取整改措施。一仓浇筑结束及外观检查完成后，及时总结本仓出现的问题并开展“一仓一总结”活动，集思广益，对出现的问题采用针对性处理措施，并切实落实，从而避免问题重复出现。

6、硅粉混凝土浇筑效果

（1）大岗山水电站泄洪洞工程硅粉混凝土表面光滑，色泽统一鲜亮，气泡、麻面得到有效控制。

（2）洞身段硅粉混凝土错台95%以上均控制在3mm以内。

（3）泄洪洞硅粉混凝土表面不平整度合格率为94.3%，体型合格率为92%，混凝土单元工程评定优良率为94.1。

（4）泄洪洞表观质量验收一次通过，且经四方联合验收泄洪洞表观质量为优良

7、结束语

硅粉混凝土在水利工程和高速公路工程应用日趋广泛，目前在建的多个水利枢纽工程的过流建筑物采用硅粉混凝土施工。由于过流建筑物对混凝土表观质量要求较高，若过程控制不到位，进行缺陷修复成本较高，且直接增加后期运维风险及成本。

通过大岗山水电站泄洪洞工程实践，我们看到，通过优选施工工艺和施工方案，采用常态砼入仓，加强平仓、振捣的过程控制和严格的混凝土拌合质量控制及后期温控措施和养护手段的改进，并通过现场开展“一仓一总结”质量管理活动等一系列控制措施和手段，水工过流建筑物硅粉混凝土表观质量可得到较大提高，取得良好的效果。

作者简介：侯战鹏（1984- ），男，河南新乡人，工程师，住建部监理工程师，主要从事水利水电工程技术和建设管理工作。