李 東 強(qiáng)， 成 奇, 郭 萬 里， 孟 凡 朋

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

1 概 述

新疆某河道因高速水流攜帶泥沙對(duì)前期上游修筑的過水箱涵面層混凝土破壞嚴(yán)重(已出現(xiàn)較為嚴(yán)重的漏筋現(xiàn)象)，在下游導(dǎo)流洞設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到高速水流攜帶泥沙對(duì)導(dǎo)流洞的沖刷破壞作用，對(duì)導(dǎo)流洞底板及1.1 m高矮邊墻采用了P.O52.5水泥、內(nèi)摻粉煤灰、硅粉及聚丙烯纖維的抗沖磨混凝土。導(dǎo)流洞底板Ⅱ、Ⅲ類圍巖的混凝土襯砌厚度為40 cm，Ⅴ類圍巖的混凝土襯砌厚度為55 cm，C50硅粉混凝土量約為3 500 m3。

2 硅粉混凝土具有的特性

有關(guān)研究資料表明，硅粉對(duì)混凝土性能的改善最突出地表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)強(qiáng)度顯著提高[1，2，3]。在普通混凝土中摻入硅粉后，其強(qiáng)度可提高40%～150%。硅粉混凝土的強(qiáng)度發(fā)展稍慢，硅粉對(duì)混凝土強(qiáng)度發(fā)展的作用主要在3～28 d，但適量的硅粉將使混凝土的絕對(duì)強(qiáng)度大大提高。硅粉摻量為20%以內(nèi)時(shí)，混凝土的強(qiáng)度一般隨硅粉摻量的增加而提高；當(dāng)摻量超過20%時(shí)，硅粉對(duì)混凝土強(qiáng)度的貢獻(xiàn)明顯下降。

(2)新拌混凝土的和易性顯著改善[1，2]。摻入硅粉后，硅粉的比表面積非常大，顆粒表面的濕潤需要大量的水分，使新拌混凝土中的大量自由水被硅粉粒子約束，混凝土內(nèi)部很難有多余的水分溢出；另一方面，硅粉微粒堵塞了新拌混凝土的毛細(xì)孔，因此，在混凝土中摻入硅粉，使混凝土的粘聚性和保水性得到了提高，但其流動(dòng)性大大降低。為了保證硅粉混凝土的強(qiáng)度和必需的流動(dòng)性，在混凝土摻入硅粉的同時(shí)，必需摻加一定數(shù)量的高效減水劑。

(3)由于硅粉的微填料效應(yīng)，摻入硅粉的混凝土孔隙小，密實(shí)度增強(qiáng)，抗?jié)B能力提高，抗凍能力改善，從有關(guān)試驗(yàn)資料得知：內(nèi)摻5%～10%的硅粉，其抗?jié)B性能提高6～11倍；當(dāng)摻量在15%以內(nèi)，抗凍性約提高2倍，均達(dá)到了普通混凝土水灰比為0.4時(shí)的抗?jié)B與抗凍能力。

(4)摻加硅粉后，混凝土的其他性能改善也較明顯，其抗化學(xué)侵蝕性、抗空蝕性、抗沖擊性等均有大幅度的提高[1，2，3]。

3 原材料及配合比

(1)水泥：采用天山P.O52.5普通硅酸鹽水泥(進(jìn)行檢測(cè))。

(2)河砂：采用查汗圖料場(chǎng)的河砂(進(jìn)行檢測(cè))。

(3)粗骨料：采用查汗圖料場(chǎng)的粗骨料(進(jìn)行檢測(cè))。

(4)水：施工區(qū)河水。

(5)硅粉：甘肅博城硅業(yè)有限公司生產(chǎn)的微硅粉。

(6)外加劑：新疆格輝化工有限公司生產(chǎn)的高效減水劑。

(7)粉煤灰：新疆瑪納斯電廠 I級(jí)粉煤灰。

(8)聚丙烯纖維：河北廊坊永興建材有限公司的聚丙烯纖維。

經(jīng)試驗(yàn)得出28 d強(qiáng)度要求的C50抗沖磨混凝土配合比[4]見表1。

表1 C50F300抗沖磨混凝土配合比表

4 硅粉混凝土施工

在距導(dǎo)流洞進(jìn)口上游約400 m處的左岸修建了一座HZS50拌和站，用以供應(yīng)整個(gè)導(dǎo)流洞澆筑所需的混凝土[4]。采用6 m3罐車將混凝土運(yùn)輸至工作面附近，采用HBT60混凝土泵機(jī)泵送入倉澆筑[5]。

4.1 原材料的添加與防護(hù)

骨料、水泥、粉煤灰利用已由博州質(zhì)監(jiān)站校核、率定的拌和站計(jì)量系統(tǒng)，按照配合比的要求進(jìn)行摻加。硅粉、聚丙烯纖維按照配合比的要求人工稱量添加。外加劑按照配合比的要求添加。進(jìn)料順序見圖1。

圖1 進(jìn)料順序框圖

材料添加完成后進(jìn)行充分的拌和，直至各種材料攪拌均勻、無干粉現(xiàn)象將坍落度控制在120～160 mm范圍。

為防止下雨及太陽光對(duì)配合比的影響，骨料倉頂部全部采用彩鋼棚遮擋，拌和機(jī)由彩板封閉。硅粉等原材料全部采用搭棚遮擋。

由于C50硅粉混凝土初期凝固快且堅(jiān)固，因此，在拌和料完成后必須及時(shí)沖洗并清理拌和站。

4.2 硅粉混凝土的運(yùn)輸

硅粉混凝土采用6 m3混凝土罐車在拌和站接料運(yùn)輸至工作面附近，再由HBT60混凝土泵機(jī)泵送入倉。

4.3 硅粉混凝土的澆筑

4.3.1 倉面清理

底板清理先采用60型挖掘機(jī)挖除多余的渣料， 5人并排一起清理多余的渣料，然后采取高壓風(fēng)吹、結(jié)合水管的方式清洗巖面，必需達(dá)到倉面驗(yàn)收要求。

4.3.2 鋼筋制安

鋼筋統(tǒng)一在制作場(chǎng)制作完成后，采用車輛轉(zhuǎn)運(yùn)至工作面；鋼筋安裝采用散裝方法。鋼筋安裝前，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙每12 m一倉進(jìn)行測(cè)量放線定位，先固定定位筋，再按間距進(jìn)行排列。鋼筋的安裝位置、間距、保護(hù)層及各部分鋼筋的大小、尺寸均按照施工圖紙的規(guī)定進(jìn)行，并將其允許偏差控制在《水工混凝土鋼筋施工規(guī)范》(DL/T5169-2013)要求的范圍內(nèi)。鋼筋的錨固長度必須滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。鋼筋的連接采用焊接，位置及搭接長度必須滿足《水工混凝土鋼筋施工規(guī)范》(DL/T5169-2013)的要求，單面焊接的焊縫長度不小于10倍鋼筋直徑，雙面焊的焊接長度不小于5倍鋼筋直徑。為確?；炷帘Ｗo(hù)層的必要厚度，在鋼筋和模板之間設(shè)置強(qiáng)度不小于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的混凝土墊塊，在墊塊中埋設(shè)鐵絲并與鋼筋扎緊，墊塊位置互相錯(cuò)開，分散布置。各排鋼筋之間用短鋼筋支撐，以保證位置準(zhǔn)確。

4.3.3 模板的安裝

由于底板及1.1 m高的小邊墻采用的是C50硅粉混凝土，以上部分為C30混凝土，所以先進(jìn)行底板及1.1 m高的小邊墻施工，再進(jìn)行邊頂拱的施工。底板及1.1 m高的小邊墻采用定型模板施工。鋼筋完成后根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙測(cè)量定位，在其內(nèi)側(cè)安裝邊墻及底板的固定定位筋進(jìn)行定型模板的固定，外側(cè)采用架管橫向支撐加固。倉號(hào)端頭的模板采用1.5 cm厚的木板制作。上部邊墻及頂拱采用鋼模臺(tái)車進(jìn)行澆筑。

4.3.4 混凝土入倉、振搗及抹面[4]

(1)混凝土入倉及振搗。底板及1.1 m高的小邊墻C50硅粉混凝土采用HBT60混凝土泵機(jī)泵送入倉。由于高標(biāo)號(hào)硅粉混凝土凝固較快且早期強(qiáng)度升高較快，在澆筑底板混凝土?xí)r，從一端進(jìn)行鋪料，鋪料厚度不超過50 cm，然后采用φ50軟軸振動(dòng)棒振搗密實(shí)，每一位置的振搗時(shí)間以水泥漿不再下沉、不出氣泡并開始泛漿為準(zhǔn)。如經(jīng)振搗后還沒有達(dá)到設(shè)計(jì)高度，則需采用人工鏟料回填并輕微振搗即可。

(2)抹 面。鑒于在混凝土中摻加硅粉會(huì)提高混凝土的粘滯性并大幅度減少泌水，且因混凝土內(nèi)部水的分泌率較低，混凝土表面因缺少水分而使抹面變得困難，因此，在硅粉混凝土澆筑振搗密實(shí)后刮去浮漿，快速完成抹面工作，并在混凝土終凝前1～2 h(手指按稍軟、抹子能抹光)進(jìn)行二次抹面，能夠有效避免混凝土塑性裂縫的產(chǎn)生。

4.3.5 所采取的溫度控制及養(yǎng)護(hù)措施

(1)溫度控制。①由于陽光直曬對(duì)混凝土拌和溫度影響較大，故對(duì)砂石料及拌和樓采取搭設(shè)頂棚防曬并噴水霧降溫(細(xì)骨料除外)的方式控制溫度。②水池頂部設(shè)隔熱層，防止太陽暴曬使水升溫。③混凝土施工避開高溫時(shí)段澆筑，每天在高溫時(shí)段只作澆筑前的準(zhǔn)備工作，盡量將其安排在早晚低溫時(shí)段進(jìn)行澆筑。④對(duì)混凝土運(yùn)輸車輛實(shí)施灑水降溫并進(jìn)行遮擋。

(2)養(yǎng)護(hù)措施。由于C50硅粉混凝土澆筑完成后水化熱較高，為防止混凝土開裂，混凝土初凝后應(yīng)及時(shí)覆蓋麻袋或氈布灑水保濕養(yǎng)護(hù)，派專人對(duì)已澆筑的混凝土定時(shí)灑水并保證所覆蓋的麻袋或氈布濕潤。養(yǎng)護(hù)至少需要21 d。邊頂拱在模板表面灑水，通過模板縫滲入內(nèi)部進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

4.3.6 硅粉混凝土澆筑過程中出現(xiàn)的問題及采取的措施

在導(dǎo)流洞洞身出口段澆筑的第一倉硅粉混凝土初凝后沒有及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)，在其表面發(fā)現(xiàn)了不同程度的裂縫，影響了施工質(zhì)量。

為了在后續(xù)的施工中避免裂縫的產(chǎn)生，項(xiàng)目部在選擇澆筑第二倉混凝土?xí)r進(jìn)行了溫度及裂縫觀測(cè)。在混凝土澆筑完成、初凝后及時(shí)采用麻袋覆蓋并灑水確保麻袋全部濕潤，并不定時(shí)地灑水以確保其一直處于濕潤狀態(tài)。經(jīng)過2、3、5 d觀測(cè)混凝土表面沒有發(fā)現(xiàn)裂縫。養(yǎng)護(hù)21 d后取掉麻袋，發(fā)現(xiàn)混凝土表面光滑平整，沒有裂縫。由此可見，硅粉混凝土前期釋放了大量的熱量，但將養(yǎng)護(hù)工作做好也可以有效地避免因混凝土早期收縮產(chǎn)生的裂縫。

在后續(xù)的施工過程中，混凝土初凝后及時(shí)進(jìn)行麻袋覆蓋并灑水養(yǎng)護(hù)，亦沒有出現(xiàn)因早期干裂收縮導(dǎo)致裂縫的現(xiàn)象發(fā)生。

5 質(zhì)量保證措施

(1)嚴(yán)格執(zhí)行“三檢制”，各工序嚴(yán)格執(zhí)行班組自檢，作業(yè)隊(duì)復(fù)檢，項(xiàng)目部終檢。

(2)工程所用的鋼筋品種、數(shù)量符合設(shè)計(jì)要求；加工使用前，對(duì)其上附著的油污、浮銹等清除干凈，確保其與混凝土的握裹力；嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求測(cè)量放點(diǎn)安裝。采用橫撐、混凝土預(yù)制塊等手段固定鋼筋，以確保其滿足設(shè)計(jì)位置的要求。

(3)各原材添加前嚴(yán)格按照配合比進(jìn)行稱量，確保所拌制的混凝土滿足要求。

(4)采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌制高強(qiáng)度的抗沖磨混凝土，拌和時(shí)間比普通混凝土延長0.5倍。硅粉應(yīng)在加入水泥的前后相繼加入。

(5)硅粉混凝土要確保其早期潮濕養(yǎng)護(hù)，澆筑完畢，立即在硅粉混凝土表面不間斷噴霧養(yǎng)護(hù)或覆蓋濕透的麻袋、氈布進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，使其表面始終處于飽和水潮濕狀態(tài)21 d以上。如遇干燥氣候條件，應(yīng)至少延長至28 d。

(6)硅粉混凝土澆筑后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行一次收面，待初凝前幾分鐘進(jìn)行二次收面，確保底板混凝土表面光滑平整。

(7)硅粉混凝土入倉后按照振搗規(guī)范進(jìn)行，不能漏振、過振，以確?；炷恋拿軐?shí)。

6 安全保證措施

(1)對(duì)所有高空作業(yè)的部位均設(shè)置防護(hù)欄、安全網(wǎng)等安全防護(hù)設(shè)施，及時(shí)清除安全網(wǎng)內(nèi)的雜物，嚴(yán)禁雜物積墊，高空作業(yè)人員必須戴安全帽、系安全帶(繩)、穿防滑鞋，防止高空墜落事故的發(fā)生。

(2)離地2 m以上進(jìn)行混凝土澆筑施工時(shí)應(yīng)有操作平臺(tái)，施工人員必須佩戴安全帶等防護(hù)設(shè)備。

(3)各種機(jī)械操作人員和車輛駕駛員必須持有操作證，對(duì)機(jī)械操作人員建立檔案并由專人管理，不準(zhǔn)操作人員操作與其所持有的操作證不相符的機(jī)械；不準(zhǔn)將機(jī)械設(shè)備交給無操作證的人員操作。

(4)各種電纜線、照明線有序鋪設(shè)；按作業(yè)機(jī)組設(shè)配電柜，規(guī)范用電接線；對(duì)供電用電系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)常性的檢查、維護(hù)和更換，確保施工用電安全。

(5)振動(dòng)棒應(yīng)外接漏電保護(hù)器。

(6)硅粉混凝土拌和后，對(duì)拌和機(jī)、混凝土輸送泵、混凝土罐車等設(shè)備要及時(shí)清洗，避免混凝土凝結(jié)堵塞管道。

7 結(jié) 語

通過硅粉混凝土的施工，使我們對(duì)硅粉混凝土的特性有了更清楚的認(rèn)識(shí)。通過采取適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)措施，可有效防止混凝土表面產(chǎn)生早期裂縫。在類似的后續(xù)項(xiàng)目施工中可以參考并不斷改進(jìn)所取得的經(jīng)驗(yàn)，更進(jìn)一步地防止硅粉混凝土施工過程中出現(xiàn)地相關(guān)不利影響，提高混凝土的澆筑質(zhì)量。