超大面积清水混凝土结构清水混凝土配制及施工技术解析

高振渊

陕西建工第九建设集团有限公司 陕西 榆林 719000

1 清水混凝土砂浆性能指标要求

1.1 强度等级

C30砼的强度等级在C30砼性能指标要求中已包含，C30砼的强度等级要求在300～400MPa之间（抗折强度在300 MPa左右）。而在本工程设计时该强度等级已满足《C50及以上混凝土结构工程施工质量验收规范》要求。因此清水混凝土砼强度必须达到300 MPa以上，才能满足清水混凝土施工设计及保证质量安全的要求。

1.2 粘聚性和易性

砂浆对混凝土材料的黏结能力与其黏结方式有关，砂浆中添加一定数量的水或乳液以提高C30砼的抗冻性和流动性，从而保证整体混凝土体系良好黏结性。目前普遍采用的混凝土拌合物是配合比设计的具体执行方法，由砂率、水泥用量、掺和料（外加剂）和外加剂体积比四个因素组成。试验结果表明，采用胶凝材料取代部分水泥能够提高砂浆的黏结性。但当胶泥浆浆体含量较低时，胶凝材料用量较高又不利于水泥浆与C30砼界面处形成整体结构，因此采用水泥加膨胀剂掺量（10%）代替胶凝材料是降低砂浆黏结能力最佳办法。

1.3 流动性

随着施工面积增大，混凝土体积稳定时间变长，施工缝变宽、砂浆流变大，对混凝土浆体流动性提出了较高要求。因此，在清水混凝土中要提高浆体的流动性必须采用改善砂浆流动性的技术措施，以提高混凝土质量和强度。在施工过程中由于温度变化与水分挥发产生浆体表面与底部膨胀，浆体的流动性受到影响。因此，为了保证浆体流动性合理，在保证浆体塑性流动程度的同时，还要保证浆体内部结合面上的水分挥发程度不受影响。因此，在施工过程中要及时调整砂率和水胶比以保持浆体流动性。试验结果表明：C30混凝土流动性指数大于1.5时为良好流动性指数，小于1.5时为中庸流动性[1]。

1.4 坍落度

坍落度是指混凝土达到规定强度所需要的最大振捣密实度。混凝土坍落度要求严格按照设计要求控制，并且试验确定最大振捣密实度和坍落度分布状况。如果砼中存在粉煤灰和矿渣微粉，则导致砼存在严重的坍落度损失；如果C30砼是清水结构，其砼坍落度损失应不大于10%。试验方法是：取10m3C30砼在规定养护条件下自然养护24h后用水洗净拌和，然后分别在40℃左右恒温条件下拌和10min和30min后，再将拌和物进行均匀振捣，振捣完成后用清水洗净并进行养护。试验结果表明，C30砼坍落度损失一般为0.05～0.2mm之间，C36砼坍落度损失一般为2mm左右。

1.5 提升清水混凝土的抗裂能力

混凝土裂缝是由多种原因引起的，而修补工作又是一个复杂而又困难的过程。在此项目中，大型清水混凝土因温差、干燥、塑性收缩等因素而产生裂缝，使其抗裂性能下降。因此，要提高混凝土的抗裂性，就需要采取相应的措施。①原料的选择要严格，保证产品的品质.比如，在选择外加剂、骨料、外加剂、水泥时，必须满足降低混凝土温度的要求；②提高混凝土配合比的设计标准，采用水泥用量、水泥用量、胶凝材料总量、胶胶比等方法，尽量减少混凝土的保温温度，提高混凝土的稳定性；③改善水混过凝土的和易性，防止混凝土中产生软弱，提高其抗裂性；④为改善骨料和水泥群体的结构特性，选用适当的材料，以增加混凝土的粘接强度，增加其抗拉强度。

2 混凝土配合比及配制技术要点

本工程采用的清水混凝土是目前国内最高等级的清水混凝土，其性能指标高于普通混凝土。因此，在水泥、水胶比、骨料种类及其比例结构上都进行了调整。本工程骨料掺量为40%～50%，胶凝材料的比例按国家规定进行调整采用普通硅酸盐水泥，粉煤灰用量为300～400kg/m3，并严格控制各组成料对混凝土粘聚性。该清水钢材基体结合强度、抗渗性能好，不存在渗水开裂现象。为确保混凝土的耐久性和均匀性，本次试验选取水胶比为4∶1且不低于4∶1、水泥用量及水用量按试验确定分别约为350kg/m3、300kg/m3进行试验，通过该方法调整混凝土水胶比后各项性能指标均符合规范要求。

2.1 混凝土配合比

对普通混凝土进行优化，试验选用《普通混凝土性能试验方法》（JGJ45-2012）中D502-2004《清水混凝土技术规程》中A版进行配合比优化，根据规范要求适当调整水泥用量及外加剂用量，骨料掺量30%,主要有粗砂、中砂和细砂。粗砂指用于生产混凝土中较少使用的细砂，它对混凝土强度有一定影响，细砂的颗粒大、孔隙率大又易形成骨料颗粒间的吸水率大、孔隙率小又易形成离析、粒径过大易产生内聚现象等问题，进而导致混凝土坍落度损失严重。中沙指用于生产混凝土中粉状、颗粒状或粉状混凝土时所用的含泥量在20%～30%之间的中粉细骨料以及粉状凝土中掺入粉煤灰、矿渣粉等组成的微量外加剂。细砂主要指用于生产混凝土用矿物掺和料。石子采用当地5-25mm级配，河沙采用细沙与中砂搭配，水泥采用蒙西PO42.5水泥，粉煤灰采用锦界国华Ⅱ级粉煤灰，外加剂采用陕西红墙外加剂。水胶比0.42，砂率44，其中外加剂掺量根据气温波动及原材料波动，或有一定的调整[2]。

表1 C35清水混凝土基准配合比

2.2 骨料种类及其比例结构

根据混凝土配合比要求，并结合现场实际施工，在砂石骨料中增加了细骨料。细骨料使用普通水泥碎石，要求细度模数≥4.0；同时应根据工程需要合理调整石粉用量，满足清水混凝土要求。水泥采用普通硅酸盐水泥，采用优质的石子，确保清水混凝土强度满足规范要求。为了满足清水混凝土性能要求，本工程在骨料种类上增加了细骨料，并调整了骨料与石粉用量比例结构为2∶1，在骨料种类上对石子种类进行了优化，主要以普通碎石与河砂（含湖砂）混合颗粒构成；在砂浆矿物掺和料占比上对砂的掺量进行了优化，其中砂为含泥量较低；根据现场施工条件及砂石强度要求对混凝土掺量进行了优化，根据设计要求合理调整砂率及石粉掺量。

2.3 水泥、水、骨料要求

水胶比采用4∶1且不低于4∶1、水泥用量按试验确定，该比例下的水胶比控制在11.5～14.5。根据试验确定水胶比值为10.5、10.5时即确定所需水量。由于清水混凝土用水量较大，为了控制水泥用量，提高混凝土强度，必须对水泥品种及配比进行调整，同时还要考虑不同施工方法对水胶比值之间的影响。骨料种类按要求配置合理。根据施工方法对水泥品种及配比进行调整后对混凝土强度起到良好作用。

3 施工技术要点

水泥：采用水泥熟料及抗渗水泥作为骨料，并与粉煤灰配合组成骨料配方。粉煤灰：选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。骨料应均匀分布，最大粒径不得大于3mm，一般采用2～3mm/m；表面应平整洁净，不得有皱皮、离析、麻面等现象。模板制作采用C40硅酸盐水泥加膨胀剂组合的“S”型模板。模板采用C20普通水泥加膨胀剂组合配制而成。模板应设置足够的锚固长度（30cm）；模板两端使用钢丝绳或弹性套固定在模板上每隔一定距离设置有固定孔；模板应安装后方可拆除；底板上覆盖用胶带或塑料薄膜包裹严密；模板应定期清扫，及时涂刷脱模剂；底板严禁滴水；模板高度一般在2.2～2.3m之间比较合适；在模板安装完毕后将模板整体固定于底板上或用木条支撑稳固在底板上，即可开始浇筑钢筋混凝土。

3.1 施工准备

根据施工方案，清水混凝土结构施工时将底板底模下端向下延伸约300mm、水平延伸300mm、高度延伸400mm,浇筑完成后将底板上端向下延伸约300～400mm即可浇注完毕，完成后及时对模板及支撑进行清理和维护，直至其达到设计要求尺寸后方可拆除模板。拆除模板时应在模板两端使用钢丝绳或弹性套进行固定，并用胶带或塑料薄膜包裹严密；每隔一定距离设置有固定孔；模板上覆盖用胶带或塑料薄膜包裹严密；底板上覆盖用胶带或塑料薄膜包裹严密。混凝土浇筑前，需要对底板表面进行处理或对模板进行维护，以保证模板表面良好；混凝土浇筑后及时清理模板及支撑上覆盖物并对模板进行加固。对于底板上端向下延伸至底板中间位置的模板与底板之间应留出200～300mm距离（此距离可以利用预留孔洞或在混凝土浇筑后使用混凝土封堵），并对模板进行调整以满足混凝土结构的设计要求[3]。

3.2 钢筋焊接

采用钢筋与混凝土共同浇筑方式，且钢筋表面与混凝土表面需要紧密接触进行焊接。钢筋端头焊接应平整、无焊瘤、棱角分明、无露筋等缺陷。钢筋端头应进行无损检测、有条件时进行搭接筋检测，搭接时间一般为10min以上。在钢筋焊接过程中搭接位置及宽度不小于50mm。在钢筋焊接过程中进行人工辅助焊接，过程中若发现焊接变形或有裂纹，应及时调整或进行修补。对焊接质量进行检测并记录。钢筋焊接完成后将钢筋表面清洗干净、晾晒干透后方可进行钢筋接头以及端部钢筋接头焊接工作。

3.3 浇筑施工

混凝土浇筑前应先进行预应力钢丝绳锚固，使用直径为15cm钢丝绳锚固长度为100cm。浇筑时，每组钢筋搭接长度不小于10m,采用两组钢筋同时浇筑，保证钢筋间距均匀；先浇筑外侧钢筋，后浇筑内侧钢筋；当模板内混凝土达到设计强度时，再根据需要增加强度等级；如构件表面未达到设计强度，则可适当减少钢筋数量或延长钢筋截面高度。浇筑过程中要保持混凝土表面湿润，并且每天用适量清水冲洗模板表面及模板四周。当出现模板局部收缩开裂时要及时采取补救措施。如出现表面开裂、泛碱等现象时则需用水泥砂浆进行修补，后必须在表面用密封胶封严；若发现出现泛碱现象及时向设计单位提出处理意见。由于清水混凝土浇筑时不需要底板浇筑钢筋锚固和模板加固，因此钢筋保护层厚度应控制在1.5m2以内，保护层应具备良好的抗水性能[4]。

3.4 养护

清水混凝土养护应采用养护机械和养护办法，养护设备应满足工程施工的需要，温度和湿度应控制在混凝土强度达到设计强度的75%左右，温度控制在5～8℃之间（夏季和冬季气候条件恶劣时可适当降低）。如在低温地区，可在混凝土表面覆盖一层塑料薄膜，避免结冰导致混凝土表面失水收缩而开裂。冬季气温较低时，可采取覆盖防寒措施；夏季气温较高时，应采取洒水降温措施。混凝土养护期间内禁止浇注带水混凝土，否则会影响混凝土强度。一般每10d检查一次养护效果，若表面出现不平整现象及时进行补强。若遇冰冻天气应进行临时措施防冻融循环。

4 结束语

综上所述，通过改进技术能够减少混凝土用量，提高混凝土和易性和强度。通过混凝土胶凝材料和水泥浆体中的化学反应可以减少混凝土的坍落度损失；通过提高混凝土和易性可以提高混凝土和易性；使用更好的耐久性混凝土可以降低材料成本。提高成本可以从降低混凝土的成本着手，也可以从原材料方面入手；对于不同品种建筑材料有不同技术方案。只有技术措施和材料选择符合实际情况才能保证工程的质量和安全，使超大面积清水混凝土结构能够达到理想效果。