水工“镜面”混凝土施工技术

湖南安化株溪口水电站为径流式电站，枢纽工程等别为Ⅲ等工程，装机4×18.5MW灯泡机组，发电厂房主厂房(含安装场)平面尺寸为109.28m×18.0m(长×宽)，顺水流向流道长74.96m，主厂房上游侧布置拦污栅、清污机及检修门检修平台，下游侧尾水平台布置两层下游副厂房及尾水启闭台。主厂房右侧布置31m长安装场，安装场平面尺寸31.00m×18.00m(长×宽)。厂房主要建筑物混凝土方量总共约13万方。
　　当前常规水工混凝土施工主要采用组合钢模板或胶合板及大钢模板，普遍存在混凝土根部漏浆、烂根、混凝土面模板接缝明显、混凝土错台、柱梁线角漏浆、起砂与不顺直、混凝土表面起皱、混凝土表面存在气泡、混凝土表面颜色不一致、无光泽、对拉螺栓孔周围漏浆、起砂等质量通病，其抗风化、抗碳化程度低，不仅影响了混凝土的耐久性，而且突出表现在表面粗糙，外观工艺相对较差，影响了混凝土的美观。不少地方为了达到美化工程，提高混凝土外观质量，对混
凝土结构的外露表面进行了二次处理，但易剥皮脱落，未使混凝土的生产工艺得到根本性提高，混凝土外观质量也难以满足要求。
　　随着建筑市场对产品外观质量的要求越来越高，通过模板体系重新设计、优化配合比设计、混凝土外加剂使用、以及研究与改进混凝土浇筑工艺等方面技术，探索改善混凝土外观质量的施工方法，实现水工混凝土的“镜面”效果，成为当前水工建筑施工必须面对的课题。
　　1、课题目标
　　目前国家尚未制定有关清水镜面混凝土的技术规程及施工质量验收规范，使得清水镜面混凝土的施工处于一种探索阶段。业内人士普遍认同的清水混凝土标准是混凝土结构工程的质量达到不需抹灰，刮腻子即可罩面(建筑工程要求)。针对水工常规混凝土低胶材、低标号的特点，以及施工工艺表现出来的种种质量通病，提出以下课题目标，水工“镜面”混凝土必须满足以下要求：
　　(1)混凝土表面平整(平顺)度好，表面无皱褶；
　　(2)混凝土表面光洁度高，表面光滑，有光泽，甚至反光，不起砂；
　　(3)无明显接槎痕迹，无蜂窝麻面，无气泡；
　　(4)几何尺寸准确。
　　2、施工工艺改进与优化
　　2.1优化模板体系设计
　　模板表面光洁度是影响混凝土表面光洁度的一个主要因素。改进模板的施工工艺，是克服混凝土表面缺陷达到镜面效果的途径之一。
　　常规水工混凝土施工主要采用组合钢模板、大钢模板、木胶合板等。钢模板强度、刚度能较好的满足施工要求，施工平直度较好，但钢模板表面抛光程度有限，特别是在钢模板周转使用几次以后，模板表面光洁度就难以保证了，施工出来的混凝土表面光洁度也随之较差，容易起砂。钢模板周转使用几次后，模板结合处容易出现缝隙，造成混凝土浇筑时漏浆，以致造成混凝土麻面等现象。
　　同时，水工结构存在很多水工曲面结构物，如发电厂房进、出口流道、廊道等结构多为方圆互变异形曲面或相贯曲面。通常施工时采用方木加工木模架拼接成异形曲面。然后在木模板表面钉贴胶合板作为模板光面。存在胶合板遇水容易变形，影响混凝土的平顺度，同时，胶合板容易与混凝土黏结，拆模后，混凝土表面光洁度差。
　　综合考虑以上各种因素，经过对各种板材进行了排查和试验，选择高光PVC平板作为模板内衬面板，对曲面模板原采用胶合板的地方采用PVC平板代替，对结构外露面使用钢模板的地方贴PVC平板内衬，确保模板面光洁度。该平板以聚氯乙烯树脂为主要原料，辅以UV紫外线剂和其它化上原料配比生产而成。厚度1mm，防火性氧指数OI>32，属于难燃材料。具有一定的抗冲击、抗拉伸性能，小易脆裂，耐化学腐蚀性能和耐温性能较好，单面具有较好的光洁度，柔性较好，能方便沿曲面模板绕曲，能够满足本项目对模板面的要求。
　　PVC平板的黏贴，对于钢模板考虑采用万能胶，黏贴前按照设计模板尺寸裁剪好PVC平板，打磨清洗钢模板面，清除钢模板表面的锈迹或油污，然后涂刷胶水，将PVC平板从一端向另一端贴在模板面，黏贴过程中防止PVC平板起拱或翘曲，黏贴好后压紧。对于木模板主要采用射钉枪在PVC平板四周射钉加固，中间可使用胶水黏贴。模板接缝考虑采用包装胶带或透明胶带黏贴，这样就可以避免模板缝隙。
　　2.2优化配合比设计
　　组成混凝土的卞要胶材是水泥，常用硅酸盐水泥的主要成分为硅酸三钙3CaO?SiO2(简称为CзS)、硅酸二钙2CaO?Si02(简称为C2S)、铝酸三钙3CaO?A12Oз(简称为CзA)、铁铝酸四钙4CaO?A12Oз?Fe20з(简称为C4AF)，水泥与水拌合后，其颗料表面的熟料矿物立即与水发生化学反应，各组分开始溶解形成水化物并放出一定热量。
　　混凝土外观产生镜面效果的内因主要是水泥水化时产生的水化硅酸钙和水化铁酸钙凝胶及氰氧化钙、水化铝酸钙和水化硫酸钙晶体。设计配合比时，必须保证水泥浆能产生足够的上述凝胶和晶体，并保证水泥浆在光滑模板表面均匀分布。在镜面混凝土中，掺加粉煤灰会导致水泥的份额不足以及在振实混凝土过程中粉煤灰与水泥分离、使分布不均匀，影响混凝土的镜面效果，故应避免或少掺粉煤灰