吉林臺(tái)一級(jí)水電站面板混凝土的質(zhì)量控制

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簡(jiǎn)介： 吉林臺(tái)一級(jí)水電站地處祖國(guó)西北邊陲，大壩工程是按抗9o地震和滿足嚴(yán)寒氣候條件設(shè)計(jì)的，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也是國(guó)內(nèi)最高的。結(jié)合工程實(shí)際和混凝土抗壓、抗?jié)B和抗凍強(qiáng)度的影響因素，總結(jié)了面板混凝土內(nèi)在和外在質(zhì)量控制要點(diǎn)，針對(duì)各個(gè)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行全過(guò)程質(zhì)量控制，確保面板混凝土工程質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵字：面板混凝土 質(zhì)量控制 吉林臺(tái)一級(jí)水電站

1．工程概述

　　吉林臺(tái)一級(jí)水電站混凝土面板砂礫堆石壩位于新疆伊犁喀什河上，由于歷史及地理位置的原因，該工程是新疆有史以來(lái)規(guī)模最大的水電站，倍受黨和國(guó)家及自治區(qū)黨政和人民的關(guān)注，設(shè)計(jì)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也是國(guó)內(nèi)最高的。大壩是按抗9^o地震和滿足嚴(yán)寒氣候條件設(shè)計(jì)的。當(dāng)?shù)囟練v史最低氣溫為-39.7^OC，因此混凝土面板的抗凍指標(biāo)要達(dá)到F300，而內(nèi)地一般為F100~F200；面板最大斜長(zhǎng)256.7m，分三期施工，為滿足抗震要求，二期面板設(shè)計(jì)更改為雙層配筋，并分別在與一期和三期面板接縫部位5m范圍內(nèi)向單層筋過(guò)度。混凝土面板是大壩的主體工程之一，一流的設(shè)計(jì)要有一流的施工，確?；炷撩姘骞こ痰氖┕べ|(zhì)量關(guān)系到百年大計(jì)，因此對(duì)面板混凝土工程質(zhì)量實(shí)施有效控制是保障大壩工程質(zhì)量的關(guān)鍵所在。

2．面板混凝土的質(zhì)量控制指標(biāo)

　　根據(jù)《水工混凝土施工規(guī)范》、《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》和《水電工程達(dá)標(biāo)投產(chǎn)考核辦法》，評(píng)定面板混凝土質(zhì)量有多項(xiàng)指標(biāo)，抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B強(qiáng)度、抗凍強(qiáng)度、面板厚度及平整度等。其中前三項(xiàng)是反映面板混凝土的重要指標(biāo)，因其需要通過(guò)檢測(cè)試驗(yàn)才能得到數(shù)據(jù)，我們將其列為內(nèi)在質(zhì)量控制指標(biāo)；其余指標(biāo)可以通過(guò)幾何測(cè)量得到數(shù)據(jù)，比較直觀，我們將其列為外在質(zhì)量控制指標(biāo)。

3．面板混凝土的內(nèi)在質(zhì)量控制

　　面板混凝土抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B強(qiáng)度和抗凍強(qiáng)度是反映面板內(nèi)在質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，通過(guò)參考大量文獻(xiàn)和一系列試驗(yàn)研究工作，我們認(rèn)為原材料的性能與配合比、施工方法與工藝和養(yǎng)護(hù)措施等是影響混凝土系列強(qiáng)度的主要因素。因此，要達(dá)到內(nèi)在質(zhì)量控制指標(biāo)，必須對(duì)施工全過(guò)程進(jìn)行控制，也就是注重從混凝土配合比試驗(yàn)到原材料選擇及混凝土生產(chǎn)、振搗、養(yǎng)護(hù)等全過(guò)程的質(zhì)量控制，使其質(zhì)量始終處于高標(biāo)準(zhǔn)的受控狀態(tài)。

　　3.1精心設(shè)計(jì)混凝土配合比．

　　依據(jù)規(guī)范，混凝土配合比應(yīng)根據(jù)水灰比與強(qiáng)度關(guān)系曲線及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和試配確定，原材料在經(jīng)濟(jì)適用質(zhì)量指標(biāo)等方面綜合考慮，配合比設(shè)計(jì)應(yīng)按抗壓強(qiáng)度控制，給各種原材料以量的界定。

　　3.1.1水灰比的選擇．

　　水灰比是混凝土配合比設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，其值過(guò)小就會(huì)增加混凝土的單方水泥用量，提高混凝土的工程造價(jià)，過(guò)大則難以滿足混凝土強(qiáng)度及耐久性等的技術(shù)要求；水泥用量少則混凝土的和易性差、易離析，水泥用量過(guò)高則會(huì)增加滑模施工時(shí)的輸送阻力；相同水灰比的混凝土，單方用水量越大，早期自由收縮越大。本工程試驗(yàn)過(guò)程中，水灰比的選定除考慮混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B、抗凍耐久性的等級(jí)外，還考慮了使用的水泥品種與標(biāo)號(hào)、砂石骨料的質(zhì)量、外加劑的品種及摻量等影響因素。結(jié)合以往工程施工經(jīng)驗(yàn)，試驗(yàn)確定其水灰比為0.35，水泥用量為310Kg/m³。

　　3.1.2坍落度的選定．

　　由于采用溜槽輸送滑?；炷恋年P(guān)鍵是混凝土坍落度的選定是否恰當(dāng)，施工應(yīng)用表明，混凝土的坍落度控制在5~7cm比較合適，。這樣可使混凝土更富于塑性和流動(dòng)性。當(dāng)坍落度>9cm時(shí)，混凝土的粘聚性降低，在施工中會(huì)增大混凝土的下滑速度，且在滑行過(guò)程中易造成混凝土的分離；當(dāng)坍落度<4cm時(shí)，混凝土呈干松狀態(tài)，滑模滑行阻力增大，使滑行速度減慢，影響施工進(jìn)度和施工質(zhì)量；而坍落度在5~7cm范圍內(nèi)時(shí)，石料與砂漿粘結(jié)牢固，澆筑的混凝土質(zhì)量?jī)?yōu)良。

　　3.1.3砂率的選擇．

　　砂率是砂子質(zhì)量占骨料總質(zhì)量的百分率，最佳砂率是在滿足和易性條件下，用水量最小時(shí)所對(duì)應(yīng)的砂率。在固定水灰比和選定的坍落度范圍內(nèi)條件下選擇3~5個(gè)砂率進(jìn)行混凝土試拌，試驗(yàn)確定最佳砂率為34%。

　　3.1.4集料級(jí)配比例的選擇．

　　集料級(jí)配比例對(duì)混凝土的和易性、強(qiáng)度和耐久性等都有較大影響，合理的石子級(jí)配比例應(yīng)是在相同體積條件下混合料的比表面積小、孔隙率小、水泥和砂子用量少、混合料密實(shí)度大、強(qiáng)度高。根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求，面板混凝土為二級(jí)配，為了防止混凝土在溜槽中產(chǎn)生集料離析，減小模板在滑動(dòng)過(guò)程中的阻力和避免面板混凝土表面產(chǎn)生蜂窩、麻面和裂紋，我們采用倒級(jí)配比例進(jìn)行小石與中石的摻配試驗(yàn)，利用最大密度法測(cè)算出每個(gè)配合比的緊密堆積密度，以緊密堆積密度最大的石子組合（小石：中石=50：50）作為最優(yōu)比例。

　　3.1.5摻合料比例的選擇．

為降低混凝土的水泥水化熱溫升，減少混凝土單方水泥用量，增加混凝土的和易性，通過(guò)試驗(yàn)選用15%的粉煤灰做摻合料。

　　3.1.6外加劑摻量的選擇．

　　根據(jù)《混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，寒冷及嚴(yán)寒地區(qū)的混凝土應(yīng)有4%~6%的含氣量，在面板混凝土中摻用減水劑和引氣劑，可以降低混凝土的水灰比，提高混凝土強(qiáng)度及抗凍等耐久性。外加劑在使用中配制成一定濃度的液體，可使外加劑得到充分溶解，保證其在混凝土中的均勻性。

　　3.1.7摻加聚丙烯纖維．

　　混凝土面板既薄又高，防裂難度較大。聚丙烯纖維具有直徑小、數(shù)量多和纖維間距小等特點(diǎn)，能減小混凝土因溫度及干縮等作用因素引起的裂縫。劈裂抗拉試件破壞試驗(yàn)證明，普通混凝土為脆性破壞，完全斷裂；而聚丙烯纖維混凝土為延性破壞，所以聚丙烯纖維能大大提高混凝土的抗裂能力和韌性，對(duì)克服混凝土的脆性有較理想的效果。

　　3.2原材料的質(zhì)量控制與檢測(cè)．

　　面板混凝土原材料主要包括水泥、砂石骨料、摻合料及混凝土外加劑等，其中水泥由業(yè)主指定供貨商供應(yīng)，砂石骨料選用本工程砂石骨料加工廠生產(chǎn)的C2料場(chǎng)天然砂礫石集料，摻合料選用新疆獨(dú)山子電廠的I級(jí)粉煤灰，根據(jù)混凝土的具體技術(shù)要求和試驗(yàn)結(jié)果，外加劑選用山西凱迪外加劑公司生產(chǎn)的KDNOF-1型高小減水劑和河北石家莊外加劑公司生產(chǎn)的DH-9型引氣劑，同時(shí)摻加江蘇丹陽(yáng)合成纖維廠生產(chǎn)的小包裝水解紙袋“丹強(qiáng)絲”纖維。

　　3.2.1原材料質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)．

　　水泥采用伊犁南崗水泥有限責(zé)任公司生產(chǎn)的南崗牌P.Ⅱ42.5普通硅酸鹽水泥，技術(shù)要求除符合《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》（GB175-1999）標(biāo)準(zhǔn)外，還要保證出廠28天強(qiáng)度不低于水泥標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度的1.18倍。

　　根據(jù)《混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL/T5016-1999）和工程監(jiān)理部的要求，細(xì)骨料吸水率不大于3.0%，含泥量小于3.0%，細(xì)度模數(shù)在2.3~3.0范圍內(nèi)；粗骨料吸水率不大于2.0%，含泥量不大于1.0%。其他技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685-2001）的有關(guān)規(guī)定。

　　外加劑產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)符合《混凝土外加劑應(yīng)用規(guī)程》（GB8076-87）和《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GBJ119-88）的有關(guān)規(guī)定。

　　3.2.2原材料檢測(cè)程序．

　　工地試驗(yàn)室充分發(fā)揮職能，首先聯(lián)合物資部門對(duì)原材料進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收，審查出廠合格證和質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告，水泥運(yùn)至工地應(yīng)有除28天強(qiáng)度以外的各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果，28天強(qiáng)度資料在水泥出廠32天內(nèi)補(bǔ)報(bào)；然后是對(duì)原材料按照批次、品種和數(shù)量等進(jìn)行抽樣檢測(cè)，結(jié)果報(bào)監(jiān)理工程師審批，對(duì)不合格產(chǎn)品按照“降低級(jí)使用、不能使用和退返”的方式處理。見原材料試驗(yàn)檢驗(yàn)程序框圖。

原材料試驗(yàn)檢驗(yàn)程序框圖

　　3.3嚴(yán)把施工過(guò)程質(zhì)量關(guān)．

　　在施工過(guò)程中，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)與施工規(guī)程規(guī)范的要求組織實(shí)施，圍繞混凝土生產(chǎn)和澆筑兩個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量控制。

　　3.3.1混凝土生產(chǎn)．

　　混凝土攪拌前現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定砂石的含水量，并由工地試驗(yàn)室根據(jù)砂石的含水量和配合比以及氣溫情況，調(diào)整水砂石的用量。采用混凝土拌和樓進(jìn)行生產(chǎn)，確保混合料的均勻，采用計(jì)算機(jī)控制的電子計(jì)重稱嚴(yán)格控制混合料配合比，保證攪拌時(shí)間，在混凝土出機(jī)口和澆筑現(xiàn)場(chǎng)分別進(jìn)行混凝土坍落度和含氣量試驗(yàn)檢測(cè)。

　　3.3.2混凝土澆筑．

　　澆筑現(xiàn)場(chǎng)按照板邊、邊角和板中的順序進(jìn)行均勻布料，層厚250mm~300mm，止水片周圍輔以人工布料，布料過(guò)程中不能拋擲或耬耙，避免大骨料集中，振搗器在模板前沿振搗，插入下層混凝土的深度為50mm，止水片附近采用小振搗器仔細(xì)振搗，提高混凝土密實(shí)度，減少混凝土的干縮變形。

　　3.4深入現(xiàn)場(chǎng)，旁站監(jiān)督，跟蹤檢查．

　　面板混凝土的施工是面板工程的關(guān)鍵工序，項(xiàng)目部組織質(zhì)檢及技術(shù)人員深入現(xiàn)場(chǎng)，從開工之日起直到所有工序完工為止，實(shí)行全天候跟蹤旁站監(jiān)督，并實(shí)行嚴(yán)格的交接班制度，詳細(xì)記錄施工過(guò)程發(fā)生的問(wèn)題并提出處理措施，對(duì)每一個(gè)工序的施工工藝、測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查和復(fù)測(cè)，看其是否滿足相應(yīng)的施工規(guī)程規(guī)范的要求。在施工方法和質(zhì)量控制上，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員與監(jiān)理、設(shè)計(jì)人員經(jīng)常進(jìn)行交流溝通，以達(dá)成共識(shí)，力爭(zhēng)創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)工程。

4．面板混凝土的外在質(zhì)量控制

　　混凝土外在質(zhì)量控制主要是針對(duì)相應(yīng)的施工環(huán)節(jié)，并且在內(nèi)在質(zhì)量控制良好的基礎(chǔ)上組織進(jìn)行。

　　4.1編制面板混凝土質(zhì)量控制計(jì)劃．

　　混凝土質(zhì)量控制計(jì)劃的優(yōu)劣將直接影響混凝土施工質(zhì)量，它是指導(dǎo)施工質(zhì)量控制的技術(shù)文件和現(xiàn)場(chǎng)施工的法規(guī)。編制詳細(xì)可行的質(zhì)量控制計(jì)劃，明確工程設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵部位和薄弱環(huán)節(jié)，分析質(zhì)量控制要點(diǎn)和技術(shù)要求以及注意事項(xiàng)等，并對(duì)可能出現(xiàn)的意外情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，制定相應(yīng)的處理措施，做到有備無(wú)患。

　　4.2對(duì)面板體型的控制．

　　面板體型主要是由模板來(lái)控制的，混凝土面板的模板包括側(cè)模和無(wú)軌滑模兩種。側(cè)模為木模板，兼作滑模支撐，所以是按受力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的，高度順應(yīng)面板厚度而漸變，分塊長(zhǎng)度為2m，便于在斜坡面上安裝和拆卸，側(cè)模固定于鋼筋網(wǎng)上，兩塊模板接頭處用螺栓擰緊，保證接頭平順無(wú)臺(tái)階，施工中派專人跟蹤檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)糾正，當(dāng)然側(cè)模安裝偏差必須在規(guī)范要求的范圍內(nèi)；無(wú)軌滑模要有足夠的強(qiáng)度、剛度、自重和配重，適應(yīng)面板條塊寬度和滑模平整度要求，并能為澆筑振搗和收光抹面提供工作平臺(tái)。

　　4.3對(duì)面板平整度的控制．

　　嚴(yán)格控制滑模提升速度，滑模提升速度是由混凝土入倉(cāng)速度、入倉(cāng)坍落度和混凝土坍落度歷時(shí)損失速度決定的。在坍落度控制穩(wěn)定的情況下，每次滑升距離不大于300mm，每次滑升間隔時(shí)間不超過(guò)30min，以出?；炷翢o(wú)光澤，用手輕按有指印，手上不粘混凝土為標(biāo)準(zhǔn)。若出模過(guò)早，混凝土?xí)霈F(xiàn)波紋狀表面；若出模過(guò)晚，混凝土對(duì)滑模的粘結(jié)力較大，影響收光工作。

　　混凝土出模后立即進(jìn)行修整和壓面，待混凝土初凝結(jié)束前完成二次壓面，對(duì)接縫兩側(cè)各50cm內(nèi)的混凝土表面及時(shí)整平，用2m長(zhǎng)直尺檢查，確保平整度符合設(shè)計(jì)要求。

　　4.4養(yǎng)護(hù)和拆模．

　　當(dāng)面板混凝土完成二次壓面，混凝土開始凝結(jié)（用手指按壓無(wú)痕跡）時(shí)，及時(shí)噴灑養(yǎng)護(hù)液，并覆蓋無(wú)紡?fù)凉げ拣B(yǎng)生，均勻?yàn)⑺?，保持潮濕狀態(tài)；遇到氣溫較低時(shí)，及時(shí)用塑料薄膜覆蓋保溫?；炷翞⑺B(yǎng)護(hù)持續(xù)至少90天或至水庫(kù)蓄水混凝土被水淹沒(méi)。

　　4.5施工期的防護(hù)．

　　面板混凝土施工受天氣影響較大，為保證面板混凝土施工質(zhì)量，在混凝土澆筑前，現(xiàn)場(chǎng)必須準(zhǔn)備必要的防雨、防曬措施。

　?。?）混凝土施工前，備好每臺(tái)班混凝土施工寬度和必要長(zhǎng)度的防雨、防曬工作棚，以保證突然下雨或炎熱天氣下有足夠的遮蓋工具。

　　（2）混凝土施工過(guò)程中，隨時(shí)與氣象部門保持聯(lián)系，掌握天氣的變化情況，避開雨天施工；如遇突降大雨，立即停止施工，對(duì)已澆筑部位用防雨棚遮蓋，并及時(shí)對(duì)混凝土施工縫進(jìn)行處理。

　?。?）在施工過(guò)程中，如果遇到氣溫太高，盡量調(diào)整施工時(shí)段，保證混凝土質(zhì)量。

　　4.6施工縫的處理．

　　面板混凝土的施工縫產(chǎn)生主要有兩種情形，一是面板分期澆筑而在連接部位產(chǎn)生的施工縫，二是面板澆筑過(guò)程中的意外情況造成的施工縫。施工縫屬于混凝土面板的薄弱環(huán)節(jié)，處理不好將嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、防滲性能及耐久性。應(yīng)用人工鑿毛的方法依次鑿去混凝土表面乳皮和砂漿，是石子外露，在鋼筋下部按水平方向，上部按面板法線方向處理，用壓力水將混凝土表面沖洗干凈，澆筑開始前使混凝土結(jié)合面保持濕潤(rùn)狀態(tài)2~3h，結(jié)合面用常規(guī)配合的一級(jí)配混凝土做結(jié)合漿。每道工序開工前，都對(duì)此部位的處理情況進(jìn)行嚴(yán)格檢查，達(dá)不到要求的責(zé)令返工。

　　4.7裂縫處理．

　　面板混凝土澆筑完成3天后，仔細(xì)對(duì)其表面進(jìn)行檢查，記錄裂縫條數(shù)、寬度、產(chǎn)狀和是否貫通等資料，提出專門報(bào)告，分析裂縫產(chǎn)生的原因，然后定期對(duì)裂縫情況進(jìn)行檢查比對(duì)，研究發(fā)展規(guī)律，為后期面板混凝土澆筑質(zhì)量控制提供參考，及早做好預(yù)防準(zhǔn)備工作。

　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需要處理的裂縫包括下面三種類型：

　?。?）貫通裂縫；

　?。?）寬度δ≥0.15mm的裂縫；

　?。?）0.10mm≤寬度δ＜0.15mm，長(zhǎng)度ｌ＞2m的裂縫。

　　裂縫采用水溶性聚氨酯進(jìn)行深度鉆孔灌注處理，孔間距由縫的暢通性而定，一般在15cm~25cm，孔深不低于混凝土厚度的1/3。水溶性聚氨酯有異氰酸酯與水性聚醚等經(jīng)一定加工合成而得的單組分灌漿材料，遇水先分散乳化，進(jìn)而凝膠固結(jié)，與周圍的混凝土有較強(qiáng)的粘結(jié)能力，具有止水和加固補(bǔ)強(qiáng)的雙重效果?？卓谟酶邚?qiáng)封堵材料-水不漏封填密實(shí)，表面恢復(fù)原狀。

5．結(jié)語(yǔ)

　　本文將面板混凝土質(zhì)量控制分解為內(nèi)在質(zhì)量控制和外在質(zhì)量控制兩個(gè)方面，并結(jié)合吉林臺(tái)大壩面板工程實(shí)際情況，對(duì)施工關(guān)鍵工序提出了控制要求?；炷猎牧稀⑴浜媳仍囼?yàn)、生產(chǎn)檢測(cè)、配制工藝、澆筑和養(yǎng)護(hù)等，任何一個(gè)環(huán)節(jié)都不能忽視，整個(gè)質(zhì)量控制過(guò)程必須制度化管理。通過(guò)有效的質(zhì)量控制手段和系列控制措施，吉林臺(tái)大壩面板混凝土各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均達(dá)到了優(yōu)良，滿足設(shè)計(jì)和達(dá)標(biāo)投產(chǎn)要求。