趙 文 劍， 李 宗 宗， 山 繼 紅

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

1 概 述

水電站受其功能所限多數(shù)布置于深山峽谷中，水電站的廠房主要用于安裝水輪發(fā)電機組和升變壓設(shè)備，其內(nèi)部分層和結(jié)構(gòu)形狀依機組和設(shè)備的體型而定，加之需要考慮受力和安裝檢修的需要，導致其結(jié)構(gòu)設(shè)計異型多、標準結(jié)構(gòu)少，而且廠房具有結(jié)構(gòu)復雜、管線穿孔復雜多變、層間高差大、異型結(jié)構(gòu)突出等特點，導致清水混凝土的應用受到一定程度的限制。

以亞曼蘇水電站為例，闡述了清水混凝土技術(shù)在水電站廠房中的應用研究過程。該電站廠房位于新疆阿克蘇地區(qū)托什干河河谷中天山?jīng)_洪積臺地上，廠房基礎(chǔ)布置于下挖70 m的深基坑中，其地下水豐富，施工難度大。廠房總長度為87.54 m，寬22 m，水輪機安裝高程為1 491.6 m，廠內(nèi)安裝3臺單機容量為70 MW和1臺單機容量為34 MW的水輪發(fā)電機組，總裝機容量為244 MW。廠房蝶閥層、水輪機層、電氣夾層、尾水閘墩(外露面)等除地面外的部位均考慮采用普通清水混凝土施工工藝。

由上述情況可以看出：水電站廠房結(jié)構(gòu)具有一定的特點，“清水混凝土施工技術(shù)對整體水工建筑工程質(zhì)量有其相對的重要性與影響性”[1]，應用清水混凝土技術(shù)時需要綜合考慮。在亞曼蘇水電站廠房混凝土施工過程中，對原材料色差控制、脫模劑選用及工藝對比、模板選型等進行了一系列現(xiàn)場試驗研究，最終達到了普通清水混凝土施工效果，其具體的應用過程分述于后。

2 加強對原材料質(zhì)量進行控制

亞曼蘇水電站地處新疆偏遠地區(qū)，由于該地區(qū)常年風沙漫布，骨料處于露天環(huán)境下造成骨料表面浮積一層灰塵，倉中骨料表面有灰塵的和無灰塵的具有明顯色差。試驗室試驗和現(xiàn)場實踐取得的經(jīng)驗是：骨料表面無灰塵時，混凝土試塊和現(xiàn)場混凝土顏色均偏白；骨料表面有灰塵時，混凝土試塊和現(xiàn)場混凝土顏色均偏黑。至此，骨料的色差導致混凝土存在色差。為避免骨料色差造成清水混凝土表面色差，對砂石骨料倉增加了混凝土隔墻的高度，以確保骨料有足夠的儲存量，并在骨料倉上部增加了鋼結(jié)構(gòu)頂棚用于防止風沙、雨雪等對骨料造成污染，骨料運輸至骨料倉后及時采用彩條布進行覆蓋，后期采用色差儀對所覆蓋的骨料進行顏色檢查，檢查點數(shù)共40個，顏色偏差點數(shù)3個，占比為7%，最終認定其不影響混凝土整體外觀顏色。

對于膠凝材料，分別對進場的5批次水泥和粉煤灰采用色差儀進行顏色對比，結(jié)果顯示：其中4批次水泥和粉煤灰顏色偏灰、1批次水泥和粉煤灰顏色偏黑，混凝土試塊和現(xiàn)場混凝土顏色均與膠凝材料顏色接近，因此確定：膠凝材料的色差會造成混凝土存在色差。后期經(jīng)過對實際進場的膠凝材料顏色進行查看發(fā)現(xiàn)：水泥和粉煤灰顏色出現(xiàn)偏黑的情況很少，原材料質(zhì)量及色澤相對穩(wěn)定，不會影響清水混凝土的質(zhì)量。

對于粗骨料，其表面無明顯灰塵、級配連續(xù)，含泥量(%)≤1。細骨料不得含有泥土，色澤均勻，含泥量(%)≤2。

對于水泥、粉煤灰，除滿足常規(guī)混凝土各項指標外，對其色澤提出了較高的要求，同一部位盡量避免采用不同批次的材料，以免出現(xiàn)較大的色差。

3 施工方法

3.1 模板制安

3.1.1 模板的選擇

眾所周知：混凝土結(jié)構(gòu)的精度偏差取決于模板的選型，尤其在水利水電工程中，異型結(jié)構(gòu)多且復雜，特別是流道及轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)，對結(jié)構(gòu)線型的要求較高，采用木膠合板無法保證異型結(jié)構(gòu)的精度，因此決定主廠房異型結(jié)構(gòu)全部采用定型鋼模板。定型鋼模板在加工廠內(nèi)按照設(shè)計曲面及流線進行加工制造，其與理論數(shù)值的偏差可控制到毫米級。主體結(jié)構(gòu)采用定型鋼模板施工完成后，對水流和轉(zhuǎn)輪部件的影響將降至最低，從而最大限度地保證了電站出力和設(shè)備安全。

除異型結(jié)構(gòu)以外的部位全部采用組合木膠合板，其單塊尺寸為244 cm×122 cm×1.2 cm。木膠合板采用全整芯優(yōu)質(zhì)楊木片板材數(shù)層膠合而成，鋸開無空洞，從而保證了模板的韌性。從芯板到面板全部采用高濃度三聚氰胺膠水，層層過膠，全面粘合，保證了模板膠合的強度。木膠合板相對鋼模板而言其剛度稍顯不足，安裝時可采用10 cm×5 cm的標準背枋進行加強，間距30 cm。面板經(jīng)過兩次砂光后再覆膜，確保了模板的平整光滑，無毛刺溝痕，施工時在其表面再涂刷一層水性高分子材料。水性脫模劑具有平滑、耐磨、光澤度高等特點，在平整度方面亦滿足清水混凝土要求。木膠合板具有重量輕、幅面大、減少接縫數(shù)量、易于裁切加工、小幅度彎曲變形等特點，作為清水混凝土平板或微曲面模板效果優(yōu)良。兩種模板相互結(jié)合，可以實現(xiàn)大面積清水混凝土的施工效果。

對于墻面、板梁柱模板主要采用木膠合板，根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸拼裝出各種形狀。由于墻面和板梁柱模板對于支撐固定的要求較高，因此，木膠合板主要在現(xiàn)場制作拼裝并需要注意邊角接縫的密封性，必須嚴絲合縫，避免出現(xiàn)漏漿等問題。

3.1.2 模板制安

(1)木膠合板的制作與安裝。木膠合板裁切過程中必須確保其四周橫平豎直，無鋸齒狀和波形邊線。鉆孔過程中，螺栓孔眼采用記號筆按照結(jié)構(gòu)尺寸劃線、對拉孔眼對稱設(shè)置，鉆孔過程中保護板面無起皮、劃痕等影響混凝土外觀的現(xiàn)象出現(xiàn)。

木膠合板制作拼裝初步成型后，對于存在的模板接縫錯角、線性差等問題，主要采用有針對性的裁切條狀木膠合板進行拼接的方法，必要時采用膠帶粘貼等方法。

組合木膠合板由三塊尺寸為244 cm×122 cm×1.2 cm的模板拼裝而成，木膠合板的安裝加固系統(tǒng)采用10 cm×5 cm的標準木材作為背枋，間距30 cm。加固時用Φ48 mm×3.5 mm壁厚的鋼管做背管和腳手架，使模板側(cè)壓力傳遞均勻、支撐牢固。對于墻體、柱等部位采用φ12 mm圓鋼作為對拉桿，對拉桿的孔眼采用在混凝土中預埋細PVC管的方法以確保其外觀質(zhì)量，對于孔眼布置的位置需要統(tǒng)一設(shè)計，整齊美觀。模板拆除后，采用與混凝土原色相同的砂漿對對拉孔眼進行修補。

現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)清水混凝土模板安裝的允許偏差為：截面內(nèi)部尺寸為±4 mm(柱、梁、墻)，模板不平整度不超過3 mm(采用2.5 m靠尺檢查)，相鄰面板高差為2 mm，陰陽角的方正不超過3 mm(采用方正尺)，模板高度不大于5 m時，模板的垂直度不超過4 mm，模板高度大于5 m時，模板的垂直度不超過6 mm。

(2)異型鋼模的制作及安裝。亞曼蘇水電站主廠房異型結(jié)構(gòu)全部采用定型鋼模板，定型鋼模主要采用在專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)廠家訂制的方式。根據(jù)設(shè)計圖紙，機墩風罩整體為圓柱型，下部為機墩，上部為風罩，中部為1∶1的圓臺過渡。機墩高245 cm、半徑為425 cm，圓臺部位高81.4 cm，風罩高360 cm、半徑為510 cm。根據(jù)施工縫的留置原則，施工縫應留置在結(jié)構(gòu)受剪力較小的位置，再結(jié)合該部位因機電設(shè)備管路預埋件多而復雜的實際情況，將機墩頂部的施工縫留置在圓臺下部20 cm處。圓臺頂部按照設(shè)計圖紙為電氣夾層板梁，板梁施工完畢再進行風罩的施工，因此，將圓臺頂部施工縫留置在電氣板梁底部。

根據(jù)施工縫留置情況，機墩模板高225 cm、每塊寬121.3 cm、共22塊，模板背肋包括豎肋和橫肋，背肋采用鋼板制作，設(shè)置豎肋4根、橫肋6根，在兩端豎肋和頂部橫肋上設(shè)置螺栓孔，孔徑2 cm、間距15 cm；圓臺部位的模板高125 cm、分22塊與機墩模板對應，設(shè)置豎肋4根、橫肋4根，在兩端豎肋和底部橫肋上設(shè)置螺栓孔，孔徑為2 cm、間距15 cm；風罩模板分兩層制作，每層高180 cm、每塊模板寬123.1 cm、共26塊(兩層共52塊)，設(shè)置豎肋4根、橫肋5根，在兩側(cè)豎肋、頂部和底部橫肋上均設(shè)置螺栓孔，孔徑為2 cm、間距15 cm，待風罩兩層模板全部安裝完成后一次澆筑成型。

尾水閘墩的高度達2 200 cm，定型8個半徑為50 cm的異型弧形鋼模板連接平板大塊鋼模板進行施工，模板高150 cm，平板鋼模板長度為327 cm，設(shè)置豎肋10根、橫肋5根，在兩側(cè)豎肋、頂部和底部橫肋上均設(shè)置螺栓孔，孔徑為2 cm，間距15 cm。

模板面板全部采用Q235鋼板，厚度為3.5 mm，背肋采用Q235鋼板，寬8 cm，厚6 mm。

異型鋼模板主要采用φ16 mm和φ18 mm圓鋼對拉，高強度螺栓連接，外部采用Φ48 mm×

3.5 mm壁厚的鋼管進行固定以確保模板支撐牢固、澆筑過程不發(fā)生位移變形。

(3) 脫模劑。脫模劑噴涂在清水混凝土施工中起著關(guān)鍵性的作用。亞曼蘇水電站經(jīng)試驗后選用水性脫模劑，水性脫模劑經(jīng)多次調(diào)整稀釋比例后發(fā)現(xiàn)：濃度過濃采用油漆刷涂刷時，脫模劑吸附于模板表面出現(xiàn)小顆粒狀而使清水面呈現(xiàn)出不規(guī)則的坑洼狀；濃度太稀又不利于脫模工作的進行且對模板周轉(zhuǎn)次數(shù)有影響，故通過試驗確定脫模劑的稀釋比例為1∶1，即1 kg脫模劑加入1 kg水進行充分稀釋，涂刷方式采用農(nóng)用噴霧器噴涂兩次以達到清水混凝土效果。

施工時，首先向噴霧器中加入一半水，水質(zhì)干凈且無雜質(zhì)，再倒入一半脫模劑攪拌均勻，經(jīng)稀釋的脫模劑不易放置太久且在短時間內(nèi)必須用完，應做到隨拌隨用。模板首次使用前，采用噴霧器直接將脫模劑噴涂在模板表面，待風干后在模板表面進行二次噴涂，噴涂必須均勻，不得漏噴，鋼模板二次使用噴涂脫模劑前，采用鋼絲刷和角磨機將鋼模板表面的雜質(zhì)清除干凈，再用濕抹布將表面灰塵擦拭干凈后再噴涂。木膠合板二次使用前，用濕抹布將其表面雜質(zhì)和灰塵清理干凈后再噴涂脫模劑，采用以上措施方可保證清水混凝土效果的實現(xiàn)。

(4)模板拼縫。模板拼縫的嚴實程度直接影響到混凝土的外觀質(zhì)量。拼縫不嚴容易出現(xiàn)漏漿而導致混凝土表面出現(xiàn)不平整、麻面等質(zhì)量缺陷，清水混凝土施工的模板拼縫主要采取以下措施：

在木膠合板豎向拼縫和橫向接縫處粘貼高密度海綿密封條和外側(cè)加固豎向外楞以防漏漿，在鋼模板豎縫和水平縫拼縫處均粘貼高密度海綿密封條以防漏漿，在現(xiàn)澆板梁木膠合板拼縫處用膠帶紙粘牢，柱、墻模板固定對拉螺栓與模板周圍結(jié)合處、機電設(shè)備管路與模板交接處均采用發(fā)泡劑或橡皮泥堵塞，待發(fā)泡劑和橡皮泥完全固結(jié)后對模板內(nèi)側(cè)采用刀片將多余的發(fā)泡劑或橡皮泥鏟除，與模板持平即可。

粘貼密封條前，應將模板兩側(cè)邊緣擦拭干凈。模板安裝必須擠緊壓實，確保模板拼縫無空隙，待模板加固完畢、混凝土澆筑前再用高壓風槍將模板表面的灰塵清理干凈，用5 cm寬的透明膠帶在模板內(nèi)側(cè)粘貼拼縫進行封閉，粘貼透明膠帶時應確保一次成功，如果粘貼不平整、有褶皺必須重新粘貼時，“須更換膠帶紙，要從一邊往另一邊趕貼”[2]，確保其平整度。

3.2 混凝土施工

3.2.1 混凝土拌制

配合比是決定清水混凝土外觀顏色、色差的重要指標。倉號開倉前，應嚴格控制骨料質(zhì)量，同時保證各種原材料有足夠的儲量。膠凝材料應確保為同一廠家，進場時嚴格控制色澤，混凝土拌制必須嚴格按試驗室配合比進行配料，材料的計量必須準確。

由于清水混凝土對坍落度有較高的要求，坍落度過高容易產(chǎn)生離析泌水及浮漿，過低則汽車泵無法泵送，因此，攪拌完成的清水混凝土拌合物和易性應穩(wěn)定。亞曼蘇水電站廠房混凝土澆筑采用泵機結(jié)合汽車泵的方式進行澆筑，“清水混凝土坍落度嚴格控制在 150 mm±20 mm”[3]，拌合攪拌時間比普通混凝土延長30 s。

3.2.2 混凝土運輸

清水混凝土運輸時，應做到運輸速度快、距離短、倒運次數(shù)少，以使混凝土工作性能穩(wěn)定。運輸設(shè)備不得使用未清洗干凈的渾水混凝土運輸工具和澆筑工具(汽車泵)運輸澆筑用的清水混凝土，同時，罐車內(nèi)應無積水，以避免改變清水混凝土的配合比，增大浮漿水紋產(chǎn)生的概率。

混凝土罐車從攪拌站到施工現(xiàn)場過程中，必須保持慢慢轉(zhuǎn)動，保證混凝土不離析、不分層，滿足坍落度要求，控制初凝時間。出料前應快速轉(zhuǎn)動2 min以確?；炷猎谶\輸過程中不會產(chǎn)生離析現(xiàn)象，出料必須干凈。

3.2.3 混凝土澆筑過程控制

混凝土澆筑前，采用高壓風槍將模板表面的灰塵清理干凈。外墻柱合模前應將水平施工縫剔鑿并清除干凈，模板內(nèi)表面不得有污物。

在混凝土澆筑過程中，操作人員應嚴格控制澆筑的地點、澆筑方式、振搗棒插入的半徑范圍、分層澆筑的厚度、振搗的密實情況等。混凝土振搗應插點均勻，梅花形布置，以“快插慢拔”為振搗的原則[4]，按順序進行，嚴禁漏振、過振、欠振。

3.2.4 清水混凝土的養(yǎng)護

“混凝土拆模后應及時進行養(yǎng)護”[5]，保持其濕潤狀態(tài)。對板梁混凝土面采用覆蓋無紡布的方式，然后澆水養(yǎng)護；對墻、柱及其它立面結(jié)構(gòu)采用包裹塑料薄膜澆水保濕養(yǎng)護的方式，養(yǎng)護時間均不小于28 d。當塑料薄膜妨礙上層施工需拆除時，使用噴霧器及時噴水養(yǎng)護以保證混凝土表面的濕潤，保證面層的濕潤時間不小于28 d。

3.2.5 清水混凝土成品的保護

待上層混凝土拆模后進行上層模板支模、搭設(shè)腳手架等施工時，不得損壞或污染下一層已澆筑的混凝土。澆筑上一層混凝土時，不允許有漿液或污水流淌或噴灑在已澆好的混凝土墻面上。如有污染，必須清洗干凈，但不得使污染面積增大。

拆除外腳手架時應輕拿輕放，不得碰壞墻面。吊裝其它部位材料時應派專人看守，嚴禁刮蹭清水混凝土部分而造成破壞。

澆筑上層混凝土過程中，安排專人全過程監(jiān)控，對從澆筑部位流淌下的水泥漿和灑落的混凝土應及時清理干凈。

4 結(jié) 語

清水混凝土直接以素顏裝飾，體現(xiàn)出一種現(xiàn)代簡約的裝飾手法，原生態(tài)、簡約而不簡單。與普通混凝土相比，其表面無任何裝飾，顯得十分天然、莊重。清水面是最純粹的，沒有任何多余的雜質(zhì)，有返樸歸真的感覺。

清水混凝土自身具有的優(yōu)越結(jié)構(gòu)性能在使用過程中減少了大量資源的使用，同時亦簡化了施工程序，從而為水利水電工程相關(guān)各方帶來了很大的經(jīng)濟效益。對于施工單位，節(jié)省了進行二次抹灰的施工成本和時間成本，提高了施工效率，減少了很多施工材料的使用，從而為施工單位降低了施工成本。亞曼蘇水電站通過對原材料色差進行控制，采用木膠合板和定型鋼模板運用于廠房清水混凝土施工中，達到了清水混凝土效果，所取得的經(jīng)驗對類似水電站建設(shè)具有借鑒作用。