CL結構清水混凝土在水電站廠房中的應用

【摘要】清水混凝土是一次成型，不做任何外裝飾，直接采用現澆混凝土的自然色作為飾面的混凝土，顯得天然莊重。清水混凝土具有樸實無華，自然沉穩的韻味，看似簡單，擁有著一種高貴的樸素。清河消能電站位于遼寧省開原市，為引水式電站，電站裝機容量18000kw，主要水工建筑物有電站主副廠房，電站尾水渠，交通橋，鑒于清水混凝土的環保及天然莊重等優點，主副廠房將采用清水混凝土，由于地處東北，氣溫較低，考慮到保溫作用，決定采用墻體中間帶保溫板的“CL建筑結構體系”。

【關鍵詞】水電站廠房；清水混凝土；保溫；CL建筑結構體系

1、CL網架板制作及安裝

1.1CL網架板的定制

“CL建筑結構體系”主要由內側受力混凝土剪力墻、中間CL網架保溫板及現澆外側飾面清水混凝土保護層組成。CL網架擠塑板厚度為80mm，燃燒性能級別B1，CL網架包含雙面鋼筋焊接網、腹筋及水平拉筋，混凝土由兩側同時澆筑。

CL網架板為非標準塊，需要根據施工圖中CL復合剪力墻的布置情況，依據施工圖中的節點詳圖和相關技術規程結合施工縫留設情況對CL復合剪力墻進行分解。詳細表述出CL網架板的規格、尺寸、周邊節點特征、數量、位置等情況，通過定單形式提前與專業生產廠家溝通生產及供貨計劃。

CL網架板應根據使用進度提前進場。裝卸時嚴禁摔震、踩踏。CL網架板應按照使用順序存放在干燥平整的場地，搭設臨時護架，并且采用斜立式存放。當存放時間較長時應作好防雨、防潮、防風的防護措施。

1.2CL網架板安裝

1.2.1安裝前的準備工作

CL網架板安裝前，應在已經澆筑混凝土樓層面上根據施工圖紙進行軸線定位放線，然后用墨斗分別彈出剪力墻、暗柱、門窗洞口及模板控制線。

根據控制線進行普通剪力墻、邊緣構件（暗柱）鋼筋綁扎以及整理CL網架板附加綁扎鋼筋。

1.2.2CL網架板安裝

應根據施工段劃分安裝順序，利用塔吊集中將CL網架板吊到所需要安裝的樓層面，然后按編號進行分塊安裝就位。在CL網架板分塊安裝的過程中，較小的塊可以人工直接安裝到位。當CL網架板較大，人工安裝不便時，可采用塔吊輔助安裝。

墻板就位時，應對準墻板邊線，盡量一次就位，以減少撬動。如果就位誤差較大，應將墻板重新吊起調整，同時確保墻板垂直度。CL網架板吊裝就位后，應及時通過附加綁扎鋼筋與相連的暗柱綁扎固定。

安裝CL網架板時，以固定在CL網架板上的圓臺型墊塊外表面設置水平控制線，達到要求后將CL網架板與相近的鋼筋綁牢。

CL網架板吊裝就位并完成所有鋼筋工程后，采用鋼管搭設臨時護架，以保證墻板的穩定性。臨時護架可以采用操作平臺和工具式斜支撐法。

2、模板施工

2.1材料選用

模板采用2440㎜×1220㎜×14㎜雙面覆膜清水混凝土鏡面木膠合板；副龍骨采用5×10cm的方木，主龍骨采用10×10方木；模板加固采用ф14對拉螺栓和山形扣件緊固，螺栓穿Φ16PVC管重復使用；模板支撐采用ф48×3.5㎜扣件式鋼管腳手架。

2.2模板參數確定

電站廠房B軸水下墻，厚度為0.6m，外墻厚度為0.3m，內墻厚度為0.24m和0.37m，每節模板高1.22m，，擬采取分節澆筑混凝土，澆筑速度V=3m/h，混凝土重力密度為γc=25KN/m3，澆筑溫度為T=25度，采用14mm的木膠合板，確定主副龍骨間距及對拉螺栓的間距及型號。

2.2.1確定內楞間距

取β1=1.2 β2=1.15

F=0.22γct0β1β2V?=0.22×25×（200/（25+15）） ×1.2×1.15×3?=65.7KN/m2

F=γcH=25×1.22=30.5 KN/m2

取二者較小值30.5 KN/m2作為標準荷載計算。

有效壓頭高度 h= F/γc=30.5/25=1.22m

考慮傾倒混凝土時對側模產生的水平荷載標準值為4KN/m2，則其強度設計荷載為：

q1=30.5×1.2+4×1.4=42.2 KN/m2

按剛度要求，采用標準荷載，同時不考慮傾倒混凝土荷載，

q1=30 .5KN/m

按強度要求需要內楞間距由l=147.1h（1/q） ?得l=147.1×14×（1/41.6）?=342mm。

按剛度要求需要內楞間距由l=66.7h（1/q）1/3得l=66.7×14×（1/30）1/3=321 mm。

取其中較小值l=321mm，取300mm。

2.2.2橫楞木間距

q=42.2×300/1200=10.55N/mm

0.6qL=bh

0.6×10.55×L=50×80

L=632mm，取L=600mm

2.2.3確定對拉螺栓直徑和間距

q=42.2×0.6=25.32 N/mm

由剪力控制得：

0.6qL=bh=0.6×25.32×L=100×100

L=658mm，取L=600mm

對拉螺栓的拉力 F=42.2×0.6×0.6=15.19KN

需要選用螺栓凈截面積 A=15.19×103/170=89.3mm2

由《建筑施工模板安全技術規范（JGJ162-2008）》中表5.2.3得，M14的螺栓的凈截面積為105 mm2，105>89.3，滿足要求。

經過上述計算，模板副龍骨間距300mm，主龍骨間距600mm，對拉螺栓采用ф14鋼筋，間排距600×600mm，對拉螺栓穿Φ16PVC管。為確保清水混凝土澆筑質量，對模板副龍骨間距進行加密，間距為150mm×150mm。

3、模板設計

3.1B軸水下墻模板分縫設計

B軸水下墻上游側墻體為一平面，擬從9軸墻體內側向1軸排列模板，禪縫豎直間距1.22米，水平間距2.44m，最后到1軸處水平間距為2.36m。

B軸水下墻下游側墻體被排架柱分隔為8個平面，每個平面單獨進行模板接縫設計，設計原則為排架柱一側向另一側排列。

3.2外墻模板分縫設計

D軸外墻設有窗戶，水平分縫以窗戶上下口為準，豎向分縫從9軸向1軸方向排列模板。

B軸墻在200.23高程以下分縫與B軸水下墻模板分縫設計一致，B軸墻在200.23高程以上部分與D軸外墻分縫設計一致。

A軸外墻設有窗戶，水平分縫以窗戶上下口為準，豎向分縫從1軸向9軸方向排列模板。

A-D軸與D-A軸外墻，水平分縫與A軸外墻分縫平齊，豎向分縫從A軸向兩側排列模板。

3.3隔墻模板分縫設計

電站廠房內隔墻排列按照一塊長2440mm、高1220mm膠合板為單元進行排列，高度及長度不夠1220mm及2440mm時對模板進行切割處理。

3.4陰陽角模板設計

墻體陰角使用木模板切割成45度切口對接，拼接成90度后固定100*100mm方木；墻體陽角使用木模板錯位對接，即一塊模板超出另一塊模板100mm（一塊方木寬度）；

3.5柱子模板設計

500×500獨立柱模板使用木模板裁鋸而成，2塊寬度為500mm，另2塊寬度為530mmm。

排架柱與墻體合在一起，所形成陰陽角按陰陽角模板構造進行設計。

3.6明縫條設計

墻體明縫條采用木板進行加工，使用20mm排釘固定在模板上，為防止模板拆除時將明縫條帶出，在明縫條上鉆2mm孔，每隔1m使用扎絲將明縫條與鋼筋綁扎連接。

4、模板安裝

模板在安裝之前檢查對拉螺栓孔間距及背楞方木間距，符合要求后方可投入使用。為避免混凝土澆筑后產生較多氣泡，新模板安裝前對其表面進行處理，并用水處理即可投入使用；二次使用模板在支設前將板面清除干凈，刷好脫模劑，脫模劑用量不宜過多，面板表面薄薄一層即可。

模板安裝就位后安裝對拉螺栓，采用φ14mm螺栓，外套φ16mmPV套管，PVC套管兩端設置錐形堵頭，防止在混凝土澆筑時水泥漿液進入PVC套管。

墻上有門窗洞口或其他留洞部位，在洞底的模板上留出排氣泌水孔，以免在洞的底部出現比較集中的明顯氣泡。

墻體陽角部位兩側分別設置5×10cm木枋進行加固，木枋兩側設置對拉螺栓，模板上部采用鋼管進行固定，陰角處設置一塊10×10cm木枋進行支撐，采用鋼管進行加固。具體做法見附圖4。

柱模板固定在背楞方木上，背楞間距150mm，橫向圍檁采用φ48mm鋼管，采用φ14mm的對拉螺栓，豎向間距500mm。

施工上層結構時，模板伸入下層構件的長度至少30mm，且模板與下層構件之間采用雙面膠帶密封，以免施工上層結構漏出水泥漿液。

模板質量控制

5、混凝土的澆筑與養護

5.1 混凝土配合比

混凝土按照電站廠房已批準的混凝土配合比進行拌制，開倉前試驗員結合現場實際情況在已批復的混凝土配合比上進行適當的調整，報送現場監理工程師復核后方可開倉。

5.2 拌和

混凝土拌合嚴格按照計量偏差進行，攪拌清水混凝土時每次攪拌時間比普通混凝土延長20～30s，但不得低于90 s。嚴格控制混凝土配合比，不得隨意增減用水量，混凝土坍落度控制在160～180之間。第一盤混凝土攪拌后，對其坍落度、含氣量、泌水率等指標進行測定，符合要求后繼續進行攪拌，否則對配合比進行調整。

5.3 運輸

清水混凝土拌和后迅速利用混凝土罐車（10m3）運達澆筑地點，嚴禁出現分離、漏漿﹑泌水現象，拌合物從攪拌結束到入模前不超過90min。

清水混凝土使用混凝土汽車泵送入倉，下料時泵管直接插入混凝土墻內，下料高度不得大于2m。

5.4 澆筑

采用插入式振動器（50型）來振搗混凝土，嚴格按400～500mm左右分層厚度來分層澆筑混凝土，振搗器插入點成梅花型布置，逐點移動，移動間距不得大于振搗棒作用半徑的1.5倍。振搗器在每一插點上振搗延續時間，以混凝土表面出現水泥漿和不再出現氣泡、不再顯著沉落為準，每一插點的振搗時間約為25s。振搗棒的插入深度大于澆筑層厚度，插入下層混凝土50mm。混凝土先后兩次澆筑的間隔時間不超過30min，第二次澆筑前，將下層混凝土頂部的150mm厚的混凝土層重新振搗，澆筑過程中避免靠近模板、套管，防變形移位。

門窗洞口的混凝土澆筑，應從洞口兩側同時澆筑，避免門窗側面模板偏位或壓力不均勻而產生變形。

5.5 清水混凝土的養護和成品保護

混凝土拆模后立即進行保濕蓄熱養護。采用彩條布進行覆蓋，使新澆的混凝土處于潮濕的環境中，安排專人觀測混凝土的內外溫差、降溫速率，發現問題，及時進行處理。

清水混凝土豎向結構，為確保混凝土外觀質量，不能直接對澆筑面進行淋水養護，采用噴灑霧狀水形式進行養護。

澆筑混凝土時對已澆筑的相鄰清水混凝土妥善地進行保護，在后續的施工活動中，不污染、損傷成品清水混凝土。

拆模后對清水混凝土易磕碰的陽角部位采用塑料進行保護，避免出現缺欏掉角情況。當掛架、腳手架、吊籃等與成品清水混凝土表面接觸時，在接觸部位使用墊襯保護，防止碰撞、擦傷清水混凝土表面。

5.6 清水混凝土表面處理

氣泡處理：清理混凝土表面，用與原混凝土同配比減砂石水泥漿刮補墻面，待硬化后，用細砂紙均勻打磨，用水沖洗潔凈。

螺栓孔眼處理：清理螺栓孔眼表面，將原堵頭放回孔中，用專用刮刀取界面劑的稀釋液調制同配比減石子的水泥砂漿刮平周邊混凝土面，待砂漿終凝后擦拭混凝土表面浮漿，

取出堵頭，噴水養護。

漏漿部位處理：清理混凝土表面松動砂子，用刮刀取界面劑的稀釋液調制成顏色與混凝土基本相同的水泥膩子抹于需處理部位。待膩子終凝后用砂紙磨平，刮至表面平整，陽角順直，噴水養護。

脹模、錯臺處理：用鏟刀鏟平，打磨后用水泥漿修復平整，明縫處拉通線，切割超出部分，對明縫上下陽角損壞部位先清理浮渣和松動混凝土，再用界面劑的稀釋液調制同配比減石子砂漿，將明縫條平直嵌入明縫內，將砂漿填補到處理部位，用刮刀壓實刮平，上下部分分次處理；待砂漿終凝后，取出明縫條，及時清理被污染混凝土表面，噴水養護。

螺栓孔的封堵：螺栓孔用補償收縮水泥砂漿和專用模具封堵，取出堵頭后，噴水養護。

參考文獻：

[1]《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB50204-2002），北京：中國建筑工業出版社，2002

[2]《清水混凝土應用技術規程》（JGJ169-2009），北京：中國建筑工業出版社，2009

[3]《清水混凝土施工工藝標準》（中國建筑工程總公司），北京：中國建筑工業出版社，2005。