高强清水镜面混凝土施工质量控制

高强清水镜面混凝土施工质量控制［摘要］火力发电厂百万千瓦级超超临界机组在以往电厂建设实践中主厂房均为钢结构，浙江国华宁海电厂二期工程（2*1000mw 超超临界机组）本着节约资源、降低造价的原则，在主厂房设计中首次大胆采用c55高强清水镜面钢筋混凝土结构。

新材料、新工艺的出现，必将给电力系统以往的常规混凝土施工作业带来冲击。

本人有幸参加了这一工程创举的全过程，结合工程实践，特撰本文对高强清水镜面混凝土框架结构施工中存在的一些问题进行全面剖析探讨，分别从原材料选择、配合比设计、施工过程控制、裂缝控制等方面进行论述并根据镜面高强混凝土的技术特点，提出一些值得借鉴的注意事项，以达到抛砖引玉的效果。

［关键词］百万千瓦超超临界机组；高强清水镜面混凝土框架结构；施工质量控制一工程概况浙江国华宁海电厂二期工程建设2×1000mw超超临界燃煤机组，同步建设脱硫、脱硝设施，建设单位为浙江国华浙能有限公司，设计单位为西南电力设计院，监理单位为河北电力建设监理有限公司（本人单位），施工单位为浙江火电建设公司和天津电力建设公司，工程建设目标为国家级优质工程（鲁班奖），争创国内百万机组示范工程。

宁电二期工程主厂房框架在国内同类机组中首次采用钢筋混凝土结构，该结构体系混凝土框架柱最大截面1000×2000mm，框架梁最大截面800×3000mm，混凝土一次浇筑高度达10m，混凝土强度等级为c55属高强混凝土范畴，hrb400（ⅲ）级高强钢筋也属于新材料，而且要求混凝土表面工艺达到清水镜面效果，给施工工艺提出了极高的要求，同时又没有以往成功的经验可以借鉴，具有很大的施工难度。

这使得该混凝土在施工过程中面临着一系列问题：1.c55高强度等级混凝土配合比设计十分困难，对原材料要求非常高，需经过多次试配，而且要精选原材料。

2.高强混凝土因早期强度增长快、水灰比小、水泥用量高，坍落度损失快，表面易出现裂缝，浇筑时泵送困难、易产生堵管，浇捣过程中浮浆多、容易离淅。

3.混凝土表面要求达到镜面效果，外观质量要求极高，业主要求取消对拉螺杆加固体系（施工缝特殊技术处理部位除外），改为型钢支撑体系，大大增加了模板支设的难度。

4.混凝土框架柱、梁截面大，柱最大截面达1m×2m，梁最大截面达0.8m×3m。

与一般民用建筑工程相比，该框架煤斗层布置6只70t/只重的钢煤斗，除氧器重量更是高达185t。

结构设计复杂、荷载很大，承重架搭设困难。

5.受力主筋均为hrb400ⅲ级高强钢筋，这在电厂工程建设中很少见，由于该等级钢筋强度高、脆性大，不宜焊接，制作、连接困难。

6.框架柱、梁的牛腿、挑耳特别多，预埋件量大，而且钢筋布置繁密，尤其是煤斗层框架梁底层受力主筋层数多达六层。

这给钢筋安装、混凝土浇筑带来了很大困难。

面对这些困难，工程参建各方有着清醒的认识，业主方组织设计、监理、施工等各参建单位质量主管及专业技术人员成立了“高强清水镜面混凝土qc攻关小组”，积极与中国建筑科学研究院建材所、北京城建混凝土有限责任公司等单位资深专家联系讨教，寻求技术支持，并到有关的施工现场实地考察，同时多次邀请国内相关专家莅临宁电工地讨论施工方案，现场指导施工。

通过一步步学习取经，我们对高强清水镜面混凝土有了较全面的认识，对相应的施工工艺也有了较深的了解。

从原材料选择、配合比确定、搅拌站生产到现场泵送浇捣、养护等一系列过程进行了严格控制、科学施工，最终取得了较好的成果。

二混凝土配合比设计高强清水镜面混凝土配合比设计不同于普通混凝土配合比设计，至今为止，还没有比较规范的高强镜面混凝土配合比设计方法。

由于该混凝土配合比设计要求高，考虑因素多，原材料的选择与组合范围宽，因此，其配合比设计及试验工作量大。

配合比参数主要有水胶比、水胶比确定下的浆骨比、水胶比和浆骨比确定下的砂率和高效减水剂、矿物掺合料的种类及用量等。

作为监理单位，我们督促施工单位通过大量的试配分两步总结出该混凝土配合比试验的经验：第一步前期试验主要通过多种掺和料之间的对比，优选掺和料品种与掺量，选出适宜生产高强镜面混凝土的最佳掺和料品种与掺量；第二步后期试验是在前期试验的基础上，改善混凝土工作性能以便于施工操作。

c55高强高性能清水混凝土配合比现场试验调整如下：第一次试配：日烟道支架（设计为c35）6只短柱用c55混凝土试验，每方用水量水158kg减到135kg，混凝土坍落度还是偏大，骨浆离淅，浮浆严重。

第二次试配：集控楼基础短柱浇筑柱混凝土，试拌c55混凝土3方，每方用水量调整为125kg，骨浆离淅现象改善但泵送有些困难，特别是停顿后再泵送就发生堵管现象，接头处橡皮卷基本爆裂。

通过这次试验，暴露出此混凝土配合比还不便于工程实际操作，在技术交底中必须强调泵管接头严密牢固，防止喷浆，磨损的泵管不可再用，弯管处挂警示牌，严禁人员靠近；在泵送间隙，司泵员必须有规律进行反泵正泵反复运转，防止泵内混凝土下沉，管内上部吸入空气引起堵管；混凝土输送车必须连续运转。

第三次试配：除氧间c列3、4轴框架柱正式浇筑c55混凝土26方（9：26～12：29），增大砂率，减少外加剂掺量，混凝土浇筑前我监理人员到现场参加了施工单位的技术交底，并提出一些要求和注意事项，泵送问题已基本解决，但混凝土浇筑到位后，浮浆问题依然严重，配合比调整如下：第四次试配：浇筑除氧间框架b列1、2、3、4、5、6、7、8轴及c列5、6、7、8轴柱，配合比调整如下：第五次试配：浇筑除氧间框架b、c列梁，由于各龄期同条件试块强度已出具试验报告，在满足强度的条件下，试用进一步提高砂率的方法来吸收多余的浆料，避免浮浆困扰，结果效果显著，骨料不会下沉。

配合比调整如下：通过多次试验调整，最终确定配合比如下：c55高强镜面混凝土配合比三原材料选择1、胶凝材料选择水泥——水泥是提供活性，使混凝土产生强度的胶凝材料，高强度的水泥是配制高强度混凝土的必要条件，并不是所有水泥都适合配制高强镜面混凝土，配制镜面高强混凝土的水泥除考虑水泥活性外，应考虑其化学成分、细度、粒径分布等的影响。

经过综合考虑，我们选用了世界前十强、国内最大的水泥生产商海螺水泥，品种、强度等级为po 42.5,细度达0.5。

粉煤灰——选用国华宁海电厂一期ⅱ级粉煤灰，烧失量≤1.4%，需水量比≤101%，细度45um方孔筛筛余量≤19%。

矿粉——掺入矿粉可改善混凝土的流动性和后期强度，并可替代部份水泥，要求比表面积≥4000cm2/g，活性指数（28天）≥95%，流动度比≥95%，密度≥2.8。

综合考虑，选用安徽马钢嘉华新型建材有限公司的s95级粒化高炉矿渣粉。

外加剂——选用山西黄腾化工有限公司生产的ht－hpc聚羧酸第三代高效减水剂，减水率>20%。

2、骨料选择细骨料（砂）——选用级配区属ⅱ区中砂，细度模数2.6～2.8，含泥量小于1%，不含有杂物的福建闽江砂。

粗骨料（碎石）——经多方查找对比，决定选用针、片状颗粒含量≤5%，含泥量≤0.5%，压碎指标值≤7%，5～25mm粒径、连续级配好、同颜色、不带杂物的、吸水率几乎为零的宁波北仑郭巨塘湾石料厂的碎石。

3、模板选择不同材质的模板对混凝土硬化拆模后表面观感有很大的影响。

通过对玻璃钢竹胶板、玻璃钢木胶板、双覆面三聚氰氨胶竹胶板、双覆面环氧酚醛胶竹胶板进行多组对比试验，在相同施工条件下，混凝土硬化后拆模效果为：双覆面三聚氰氨胶竹胶板>双覆面环氧酚醛胶竹胶板>玻璃钢竹胶板>玻璃钢木胶板。

因此，最终选择浙江德清莫干山“三兔”牌双覆面三聚氰氨胶竹胶板，得到了很好的清水镜面混凝土效果。

四施工过程控制1、原材料控制所有进场的材料我监理人员都对其进行了见证取样试验，复试合格后方允许使用。

由于ht－hpc聚羧酸第三代高效型减水剂对泥粉特别敏感，所以要求施工单位对所有进场的碎石进行了严格的冲洗，并且由我监理人员进行现场见证监督。

聚羧酸高效减水剂活性大，如存放不当很容易失效，现场存放必须选择通风阴凉处，防止日晒雨淋。

2、混凝土搅拌控制本工程混凝土均采用现场集中搅拌，两家施工单位均有自己的搅拌站，针对此高强镜面混凝土，为严格控制搅拌时间，要求施工单位搅拌站微机室特别安装了搅拌系统电流表，用以控制搅拌时间。

常规混凝土搅拌时间一般在25s至35s，此混凝土搅拌时间必须控制在120s-180s。

计量允许偏差严于普通混凝土：水泥和掺合料±1%，通常宜取正偏差，粗细骨料±2%，水和外加剂±1%，为使混凝土取得较好的镜面效果，应严格控制加水量，水宜取负偏差。

另外，由于南方地区多雨，砂石含水量应及时测定，并按测定值调整用水量和砂石用量，砂含水率一般考虑3%，雨天考虑7%，碎石含水率较小，所以基本不作考虑。

由于该混凝土坍落度损失快，当搅拌车在现场停留时间较长时，可在搅拌车中二次添加外加剂，其掺量约为0.5kg/m3。

3、混凝土运输和浇筑混凝土的运输采用混凝土搅拌运输车，在运输过程中，必须保持筒体按一定的速度连续旋转。

运送至浇筑地点卸料前，应中高速旋转搅拌筒，使混凝土拌合均匀，然后卸料，泵送间隙严禁停转，以免骨料下沉引起设备故障。

强调泵管接头必须严密牢固，防止喷浆，磨损的泵管严禁再用，弯管处挂警示牌，严禁人员靠近，防止发生意外。

混凝土浇筑自由下落高度超过3米时，泵管要尽量接长，若条件不具备，泵管出料口必须避开箍筋，避免成型缺陷，局部碎石堆积。

由于主厂房框架结构钢筋密，各类牛腿、埋件遍布框架各处，有的梁顶面通长安置埋件，混凝土根本无法下落，操作难度大于常规的高层建筑，因此必须高度重视，反复跟操作人员交底，保证下料均匀。

因该混凝土配合比调整恰当，无多余自由水，所以责令混凝土班振捣工从下料浇筑开始，要连续不停地振捣。

框架柱截面为1000×1800mm或1000×2000mm，每次浇筑高度约为10m左右，需用5根振捣棒上下来回不停地振捣，该混凝土坍落度损失快，混凝土浇筑速度宜快；高强镜面混凝土低水胶比，十分粘稠，难于被抹光，表面会很快形成一层硬壳，容易产生收缩裂纹，宜在浇筑后30分钟内抹光。

4、混凝土养护对于高强镜面混凝土，由于水胶比小，浇筑以后泌水量很少，胶凝材料用量大，水化温升高块，容易在凝结过程或浇筑后不久就出现表面干缩裂缝，因此加强对高强混凝土养护尤为重要。

在高强混凝土浇筑过程中，应及时进行湿养护，安排专人喷雾营造潮湿环境。

拆模后立即涂刷维持镜面效果的养护剂，然后尽快覆盖一层塑料薄膜，对阳角进行护角处理。

5、模板工程采用双覆面三聚氰氨胶竹胶板，型钢加固体系，取消传统的对拉螺杆，使混凝土表面更加美观。

模板安装时接缝高差≤2mm，框架柱角采用半圆弧阳角线条，线条安装时必须注意与模板间粘贴密封条，密封条必须平直，以免混凝土流入其间隙，拆模后影响外观。