超大面積清水混凝土結構清水混凝土配制及施工技術解析

高振淵

陜西建工第九建設集團有限公司 陜西 榆林 719000

1 清水混凝土砂漿性能指標要求

1.1 強度等級

C30砼的強度等級在C30砼性能指標要求中已包含，C30砼的強度等級要求在300～400MPa之間（抗折強度在300 MPa左右）。而在本工程設計時該強度等級已滿足《C50及以上混凝土結構工程施工質量驗收規范》要求。因此清水混凝土砼強度必須達到300 MPa以上，才能滿足清水混凝土施工設計及保證質量安全的要求。

1.2 粘聚性和易性

砂漿對混凝土材料的黏結能力與其黏結方式有關，砂漿中添加一定數量的水或乳液以提高C30砼的抗凍性和流動性，從而保證整體混凝土體系良好黏結性。目前普遍采用的混凝土拌合物是配合比設計的具體執行方法，由砂率、水泥用量、摻和料（外加劑）和外加劑體積比四個因素組成。試驗結果表明，采用膠凝材料取代部分水泥能夠提高砂漿的黏結性。但當膠泥漿漿體含量較低時，膠凝材料用量較高又不利于水泥漿與C30砼界面處形成整體結構，因此采用水泥加膨脹劑摻量（10%）代替膠凝材料是降低砂漿黏結能力最佳辦法。

1.3 流動性

隨著施工面積增大，混凝土體積穩定時間變長，施工縫變寬、砂漿流變大，對混凝土漿體流動性提出了較高要求。因此，在清水混凝土中要提高漿體的流動性必須采用改善砂漿流動性的技術措施，以提高混凝土質量和強度。在施工過程中由于溫度變化與水分揮發產生漿體表面與底部膨脹，漿體的流動性受到影響。因此，為了保證漿體流動性合理，在保證漿體塑性流動程度的同時，還要保證漿體內部結合面上的水分揮發程度不受影響。因此，在施工過程中要及時調整砂率和水膠比以保持漿體流動性。試驗結果表明：C30混凝土流動性指數大于1.5時為良好流動性指數，小于1.5時為中庸流動性[1]。

1.4 坍落度

坍落度是指混凝土達到規定強度所需要的最大振搗密實度。混凝土坍落度要求嚴格按照設計要求控制，并且試驗確定最大振搗密實度和坍落度分布狀況。如果砼中存在粉煤灰和礦渣微粉，則導致砼存在嚴重的坍落度損失；如果C30砼是清水結構，其砼坍落度損失應不大于10%。試驗方法是：取10m3C30砼在規定養護條件下自然養護24h后用水洗凈拌和，然后分別在40℃左右恒溫條件下拌和10min和30min后，再將拌和物進行均勻振搗，振搗完成后用清水洗凈并進行養護。試驗結果表明，C30砼坍落度損失一般為0.05～0.2mm之間，C36砼坍落度損失一般為2mm左右。

1.5 提升清水混凝土的抗裂能力

混凝土裂縫是由多種原因引起的，而修補工作又是一個復雜而又困難的過程。在此項目中，大型清水混凝土因溫差、干燥、塑性收縮等因素而產生裂縫，使其抗裂性能下降。因此，要提高混凝土的抗裂性，就需要采取相應的措施。①原料的選擇要嚴格，保證產品的品質.比如，在選擇外加劑、骨料、外加劑、水泥時，必須滿足降低混凝土溫度的要求；②提高混凝土配合比的設計標準，采用水泥用量、水泥用量、膠凝材料總量、膠膠比等方法，盡量減少混凝土的保溫溫度，提高混凝土的穩定性；③改善水混過凝土的和易性，防止混凝土中產生軟弱，提高其抗裂性；④為改善骨料和水泥群體的結構特性，選用適當的材料，以增加混凝土的粘接強度，增加其抗拉強度。

2 混凝土配合比及配制技術要點

本工程采用的清水混凝土是目前國內最高等級的清水混凝土，其性能指標高于普通混凝土。因此，在水泥、水膠比、骨料種類及其比例結構上都進行了調整。本工程骨料摻量為40%～50%，膠凝材料的比例按國家規定進行調整采用普通硅酸鹽水泥，粉煤灰用量為300～400kg/m3，并嚴格控制各組成料對混凝土粘聚性。該清水鋼材基體結合強度、抗滲性能好，不存在滲水開裂現象。為確保混凝土的耐久性和均勻性，本次試驗選取水膠比為4∶1且不低于4∶1、水泥用量及水用量按試驗確定分別約為350kg/m3、300kg/m3進行試驗，通過該方法調整混凝土水膠比后各項性能指標均符合規范要求。

2.1 混凝土配合比

對普通混凝土進行優化，試驗選用《普通混凝土性能試驗方法》（JGJ45-2012）中D502-2004《清水混凝土技術規程》中A版進行配合比優化，根據規范要求適當調整水泥用量及外加劑用量，骨料摻量30%,主要有粗砂、中砂和細砂。粗砂指用于生產混凝土中較少使用的細砂，它對混凝土強度有一定影響，細砂的顆粒大、孔隙率大又易形成骨料顆粒間的吸水率大、孔隙率小又易形成離析、粒徑過大易產生內聚現象等問題，進而導致混凝土坍落度損失嚴重。中沙指用于生產混凝土中粉狀、顆粒狀或粉狀混凝土時所用的含泥量在20%～30%之間的中粉細骨料以及粉狀凝土中摻入粉煤灰、礦渣粉等組成的微量外加劑。細砂主要指用于生產混凝土用礦物摻和料。石子采用當地5-25mm級配，河沙采用細沙與中砂搭配，水泥采用蒙西PO42.5水泥，粉煤灰采用錦界國華Ⅱ級粉煤灰，外加劑采用陜西紅墻外加劑。水膠比0.42，砂率44，其中外加劑摻量根據氣溫波動及原材料波動，或有一定的調整[2]。

表1 C35清水混凝土基準配合比

2.2 骨料種類及其比例結構

根據混凝土配合比要求，并結合現場實際施工，在砂石骨料中增加了細骨料。細骨料使用普通水泥碎石，要求細度模數≥4.0；同時應根據工程需要合理調整石粉用量，滿足清水混凝土要求。水泥采用普通硅酸鹽水泥，采用優質的石子，確保清水混凝土強度滿足規范要求。為了滿足清水混凝土性能要求，本工程在骨料種類上增加了細骨料，并調整了骨料與石粉用量比例結構為2∶1，在骨料種類上對石子種類進行了優化，主要以普通碎石與河砂（含湖砂）混合顆粒構成；在砂漿礦物摻和料占比上對砂的摻量進行了優化，其中砂為含泥量較低；根據現場施工條件及砂石強度要求對混凝土摻量進行了優化，根據設計要求合理調整砂率及石粉摻量。

2.3 水泥、水、骨料要求

水膠比采用4∶1且不低于4∶1、水泥用量按試驗確定，該比例下的水膠比控制在11.5～14.5。根據試驗確定水膠比值為10.5、10.5時即確定所需水量。由于清水混凝土用水量較大，為了控制水泥用量，提高混凝土強度，必須對水泥品種及配比進行調整，同時還要考慮不同施工方法對水膠比值之間的影響。骨料種類按要求配置合理。根據施工方法對水泥品種及配比進行調整后對混凝土強度起到良好作用。

3 施工技術要點

水泥：采用水泥熟料及抗滲水泥作為骨料，并與粉煤灰配合組成骨料配方。粉煤灰：選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。骨料應均勻分布，最大粒徑不得大于3mm，一般采用2～3mm/m；表面應平整潔凈，不得有皺皮、離析、麻面等現象。模板制作采用C40硅酸鹽水泥加膨脹劑組合的“S”型模板。模板采用C20普通水泥加膨脹劑組合配制而成。模板應設置足夠的錨固長度（30cm）；模板兩端使用鋼絲繩或彈性套固定在模板上每隔一定距離設置有固定孔；模板應安裝后方可拆除；底板上覆蓋用膠帶或塑料薄膜包裹嚴密；模板應定期清掃，及時涂刷脫模劑；底板嚴禁滴水；模板高度一般在2.2～2.3m之間比較合適；在模板安裝完畢后將模板整體固定于底板上或用木條支撐穩固在底板上，即可開始澆筑鋼筋混凝土。

3.1 施工準備

根據施工方案，清水混凝土結構施工時將底板底模下端向下延伸約300mm、水平延伸300mm、高度延伸400mm,澆筑完成后將底板上端向下延伸約300～400mm即可澆注完畢，完成后及時對模板及支撐進行清理和維護，直至其達到設計要求尺寸后方可拆除模板。拆除模板時應在模板兩端使用鋼絲繩或彈性套進行固定，并用膠帶或塑料薄膜包裹嚴密；每隔一定距離設置有固定孔；模板上覆蓋用膠帶或塑料薄膜包裹嚴密；底板上覆蓋用膠帶或塑料薄膜包裹嚴密。混凝土澆筑前，需要對底板表面進行處理或對模板進行維護，以保證模板表面良好；混凝土澆筑后及時清理模板及支撐上覆蓋物并對模板進行加固。對于底板上端向下延伸至底板中間位置的模板與底板之間應留出200～300mm距離（此距離可以利用預留孔洞或在混凝土澆筑后使用混凝土封堵），并對模板進行調整以滿足混凝土結構的設計要求[3]。

3.2 鋼筋焊接

采用鋼筋與混凝土共同澆筑方式，且鋼筋表面與混凝土表面需要緊密接觸進行焊接。鋼筋端頭焊接應平整、無焊瘤、棱角分明、無露筋等缺陷。鋼筋端頭應進行無損檢測、有條件時進行搭接筋檢測，搭接時間一般為10min以上。在鋼筋焊接過程中搭接位置及寬度不小于50mm。在鋼筋焊接過程中進行人工輔助焊接，過程中若發現焊接變形或有裂紋，應及時調整或進行修補。對焊接質量進行檢測并記錄。鋼筋焊接完成后將鋼筋表面清洗干凈、晾曬干透后方可進行鋼筋接頭以及端部鋼筋接頭焊接工作。

3.3 澆筑施工

混凝土澆筑前應先進行預應力鋼絲繩錨固，使用直徑為15cm鋼絲繩錨固長度為100cm。澆筑時，每組鋼筋搭接長度不小于10m,采用兩組鋼筋同時澆筑，保證鋼筋間距均勻；先澆筑外側鋼筋，后澆筑內側鋼筋；當模板內混凝土達到設計強度時，再根據需要增加強度等級；如構件表面未達到設計強度，則可適當減少鋼筋數量或延長鋼筋截面高度。澆筑過程中要保持混凝土表面濕潤，并且每天用適量清水沖洗模板表面及模板四周。當出現模板局部收縮開裂時要及時采取補救措施。如出現表面開裂、泛堿等現象時則需用水泥砂漿進行修補，后必須在表面用密封膠封嚴；若發現出現泛堿現象及時向設計單位提出處理意見。由于清水混凝土澆筑時不需要底板澆筑鋼筋錨固和模板加固，因此鋼筋保護層厚度應控制在1.5m2以內，保護層應具備良好的抗水性能[4]。

3.4 養護

清水混凝土養護應采用養護機械和養護辦法，養護設備應滿足工程施工的需要，溫度和濕度應控制在混凝土強度達到設計強度的75%左右，溫度控制在5～8℃之間（夏季和冬季氣候條件惡劣時可適當降低）。如在低溫地區，可在混凝土表面覆蓋一層塑料薄膜，避免結冰導致混凝土表面失水收縮而開裂。冬季氣溫較低時，可采取覆蓋防寒措施；夏季氣溫較高時，應采取灑水降溫措施。混凝土養護期間內禁止澆注帶水混凝土，否則會影響混凝土強度。一般每10d檢查一次養護效果，若表面出現不平整現象及時進行補強。若遇冰凍天氣應進行臨時措施防凍融循環。

4 結束語

綜上所述，通過改進技術能夠減少混凝土用量，提高混凝土和易性和強度。通過混凝土膠凝材料和水泥漿體中的化學反應可以減少混凝土的坍落度損失；通過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。提高成本可以從降低混凝土的成本著手，也可以從原材料方面入手；對于不同品種建筑材料有不同技術方案。只有技術措施和材料選擇符合實際情況才能保證工程的質量和安全，使超大面積清水混凝土結構能夠達到理想效果。