高寒气候条件下水电站混凝土外观质量控制探究

2020-03-08李朝晖

工程技术研究 2020年3期

李朝晖

（中国水电建设集团十五工程局有限公司，陕西西安 710016）

1 工程概况

某水电站位于新疆伊犁哈萨克自治州的喀什河中游峡谷，枢纽由发电厂房、发电引水建筑物、砼面板堆石坝、表孔溢洪洞以及深孔泄洪洞等建筑物组成。混凝土面板坝是利用河湾凸岸（右岸）来布置泄洪和发电引水系统，而坝线则位于河道转弯处。水库为不完全多年调节水库，总库容2.07 亿m3，导流、泄洪和发电引水系统均布置在右岸，发电引水洞采用“一洞三机”的布置方式，由引渠、进水口闸井、上平洞段、斜井段、下平洞段及岔管段组成。水电站厂房采用地面厂房，位于河道右岸，主厂房内安装3 台单机容量为45MW 的水轮发电机组，总装机容量为135MW，多年平均年发电量7.6亿kW·h。

工程所在地属于典型的高寒气候，气象资料显示，多年平均降雨量300mm，多年平均蒸发量1715mm，年最低气温-40.4℃，年平均最大风速40.0m/s。电站所在地的气候特点是昼夜温差大、降雨量少，气候干旱。这种气候类型对混凝土施工的影响非常大，所以把控混凝土的施工质量是工程施工的技术难点问题，也是保证工程质量的重要环节。针对以上特殊气候，项目部采取了一系列有效的措施，取得了比较好的效果，有效保证了混凝土的外观质量。

2 混凝土外观质量控制的具体做法

2.1 建立健全质量管理制度

（1）建立质量管理组织机构。以项目经理为第一责任人，围绕总工开展技术管理工作，配合生产经理强化执行力度，将项目管理层纳入组织机构，参与质量管理，为质量管理提供强有力的领导保障体系。

（2）成立质量管理部门。配备技术过硬的部门主任，依据质量管理体系，建立健全质量管理规章制度，编制质量管理措施，组织开展质量培训教育，在日常工作中按制度措施进行质量管理，做到有法可依，执法必严。

（3）严格质量会议制度。每周组织召开质量会议，由质量管理部点评质量管理工作中的亮点与缺点，提出表扬与批评。组织参会人员展开讨论，制定切实可行的整改措施，责任落实到人。

（4）强化质量检查跟踪制度。严格按照“三检制”进行过程控制，现场施工人员全面细致检查，质检人员跟踪问题部位整改落实，做到全面覆盖，不留隐患。

（5）严肃质量管理奖惩办法。在日常质量管理工作中，对于工作表现突出的人员给予奖励，对于质量意识淡薄、问题不断的人员给予处罚，做到有付出就有回报，并将其作为个人绩效考核成绩归入职工档案。

2.2 加强原材料的质量控制

水电工程普遍采用自建拌合站拌制混凝土，因此必须首先加强各种原材料的质量控制。根据施工工艺和仓位特性的要求，试验优化施工配合比和确定搅拌时间，拌制满足现场施工需要的优质混凝土，是保证混凝土外观质量的首要工作。

（1）设备物资部对各种原材料厂家进行考察、评价。原材料进场后，物资部门按规定的批量进行取样并索要质量证明文件（检测报告和合格证）及样品一同交试验室检验。

（2）水泥应按规范要求逐批检验。如果不能确定该水泥是否为同批水泥时，每进厂一次应检验一次。每次必须检验其安定性、凝结时间和强度指标，合格后方可使用。砂、石骨料质量应符合规范的规定，进场砂、石应附有检验报告，并至少每半年提供一次由行业主管部门认可的检验单位出具的抽样检验报告。冬季拌制混凝土所采用的砂、石应清洁，不得含有冰、雪、冻块及其他宜冻裂物质。当使用不同厂家、不同型号以及不同品种的外加剂复合时，应当熟悉了解其相容性以及对混凝土性能可能产生的影响，使用前应进行试验，满足要求方可使用。冬季拌合用水，水加热温度必须符合《建筑工程冬期施工规程》（JGJ/T 104）规定，加热水使用的水箱给予保温。对拌合水加热要求水温准确，有足够的热水量，保证先后用水温度一致。

（3）优化施工配合比。良好的施工性能，是确保混凝土施工质量的重要方面。通过优化混凝土配合比，试验出和易性、抗分离性、均匀性好的混凝土配合比，就可以减少混凝土裂缝的产生。电站厂房为单台机组设计，仓位少，工期紧，混凝土入仓采用溜槽配串桶的传统工艺，混凝土选用泵送混凝土。为了缩短拆模时间和保证混凝土外观质量，项目部在水泥用量、含砂率、塌落度上进行了优化调整。水泥用量比通常情况略为加大一点，但是，在混凝土搅拌过程中，绝对不允许通过增加用水量，即随意增加坍落度，从而加大水泥用量。在砂含率满足骨料级配要求的情况下，为了使混凝土达到均匀致密的质量并充分改善混凝土拌和物的和易性，与通常情况下混凝土中细骨料最佳含量相比，可以略微增加细骨料含量。将泵送混凝土塌落度由12 ～16cm，调整为11 ～14cm，增大混凝土拌和物粘稠度。此外，混凝土搅拌运送过程中，要按照上下限限差严格控制混凝土坍落度波动，从而使混凝土的塑性稳定性得到保障。

（4）严格控制搅拌时间。电站采用1.0m3强制式拌合机，混凝土拌合时间经过多次实验测定，最终确定了拌合时间为2.5min，严格对拌和过程进行控制，达到消除水泥砂浆分布不均现象的目的，从而保证混凝土外观色泽的一致。

2.3 优化模板制作安装工序

电站厂房与房屋建筑有很多相似之处，也包含了大量的板梁柱结构，不同之处就是板梁柱结构尺寸比较大，所有墙体均为钢筋混凝土结构，孔洞和埋件数量大，各功能层的结构形状各不相同，采用的混凝土都是清水混凝土。因而，针对模板的制作和安装，需要提出更高的要求。

（1）模板制作。考虑到电站厂房复杂的外形结构，不同部位需要选用不同模板，并且尽量设计成大块模板，从而更好地体现清水效果；尾水闸墩端头模板选用定型圆弧钢模板，易于安装，弧度精确。板梁柱模板选用1.2cm的竹胶板，整片制作，易于加固，板面光洁平整。大面积墙体选用6015 大块钢模板，拼装快速，板间缝少。

（2）模板安装。在模板安装时，要保证位置和几何尺寸正确，并且严密、牢固，从而避免浇注时发生跑浆和胀模现象，严格控制模板安装的各个环节：第一，挑选合格的模板，确保支撑有足够的强度、刚度和稳定性，淘汰损坏和变形的模板。第二，打磨清理每块模板，现场质检人员验收合格后方可使用。第三，均匀涂刷脱模剂，脱模剂采用新机油与柴油按3 ∶7 的比例配制。严禁随意更改比例和使用废机油。第四，模板缝间粘贴双面胶带，防止漏浆。第五，钢模板用环形扣联接，环形扣数量不得随意减少。第六，模板加固要求所有围囹采用双钢管，并且横围囹间距不能大于1.0m，竖围囹间距不能大于0.75m。

2.4 认真规范地进行混凝土铺料振捣

混凝土的铺料振捣是出成果的关键阶段，在这个阶段若操作不当，最易出现蜂窝、麻面、狗洞。而铺料方法、振捣器选择、振捣人员水平，是浇筑过程中影响混凝土外观质量的三个主要因素。

（1）铺料方法。电站厂房主体混凝土采用溜槽配合串桶入仓，框架柱混凝土采用塔机入仓，均为泵送混凝土配合比，浇筑速度快，层间间歇时间短，所以混凝土铺料方法采用分层顺序连续铺料，自由倾落高度不不超过2m，逐层铺料，逐层振捣。

（2）振捣器。根据仓面大小，配置合适的振捣器。梁柱由于钢筋密集，空间狭小，选用φ50 振捣器振捣。板层由于混凝土厚度小，面积大，选用平板振捣器振捣。大体积混凝土厚度大，面积大，选用φ100 振捣器振捣。

（3）振捣人员。选择有振捣经验的专业人员组成振捣班组，进行岗前技术培训和技术交底，按照振捣质量标准操作，施工过程中淘汰责任心不强的振捣施工人员，强化班组力量。为防止漏振和过振，必须控制好振捣间距、速度及时间。

2.5 加强混凝土拆模和养护工作

（1）拆模时间和方法。电站厂房混凝土梁板柱混凝土标号C25,基础和墙体混凝土标号C20，施工时段集中在4—8 月，该时段平均气温25℃。基础和墙体在24h后即可拆除模板，梁板柱要求强度达到75%时方可拆除模板，实验测定C25 混凝土7d 即可达到75%强度。严格遵守从上而下的原则进行拆除，严禁使用撬杠等其他利器从中间强行拆除，划伤混凝土表面。

（2）混凝土养护。拆除模板后，应及时进行养护，以减少混凝土表面的色差、收缩裂缝等现象。混凝土的养护应从混凝土的初凝后开始，并且养护应使用洁净水，养护所用的覆盖层不得掉色，以防止养护过程中污染混凝土的表面颜色。要控制好洒水养护时的水温，使表面温度与混凝土内部温度之间的温差不超过20℃，以免因混凝土内部和外部温差大而引起温度裂缝。在顶面洒水之前，应将混凝土结构的侧面和底面充分润湿。由于水在混凝土顶面上的蒸发，会析出一定量的碱和外加剂，洒水时会被冲掉。如果侧面和底面混凝土干燥，则从顶部表面流下的水会渗入，从而污染侧面和底部混凝土的外观。对于不能保水养护的部位，应当采用养护剂进行养护，或拆除模板后在混凝土表面直接喷涂保护膜，既可免去养护，又能提高混凝土的视觉效果和耐久性。在砼初凝后采用覆盖毛布的方法进行养护，正常气温下的养护时间应不少于7d，而在冬季施工，则养护时间不少于14d。

2.6 重视混凝土表面修复工作

为了确保浇筑后的混凝土色泽自然光洁、线条平顺优美，对原材料、配合比设计、模板加工到混凝土施工的各个环节进行了严格的控制，但是由于施工过程中存在诸多不可预见的因素，任何环节的失误都将直接影响混凝土的外观质量，导致出现色差、气泡、砂痕、毛细裂缝以及麻面等现象。因此，有必要通过细致地修复外观缺陷来恢复浇铸混凝土的自然美。在修补过程中，应当配置与混凝土浆体颜色相同的修补浆并均匀地涂在混凝土表面上。如有必要，应将适量的建筑胶掺入浆体中以增加粘结力，并充分利用混凝土前期强度发展过程中的水化加热过程进行养生，以便将修补浆体和混凝土主体部分结合为整体，以达到色泽一致的效果。