【实践技术】华电仪化热电联产项目中清水混凝土的配制与应用

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本文选自《商品混凝土》杂志2024年第3期

华电仪化热电联产项目中清水混凝土的配制与应用

周卫，范建锋

［摘 要］本文以华电仪化热电联产项目为实例，主要介绍了清水混凝土原材料、配合比设计、生产过程等方面的质量控制措施以及在现场浇筑样板时不同模板和脱模剂的选择、振捣方式对清水混凝土外观质量的影响。最终通过样板效果优化配合比，确定模板、脱模剂的种类，达到了清水混凝土的质量要求。

［关键词］清水混凝土；配合比设计；模板

0 引言

清水混凝土要求混凝土表面平整光滑、颜色均匀一致，无气泡、麻面、砂线、水线等明显缺陷，以混凝土的自然质感作为饰面效果。清水混凝土比普通混凝土在表面质量方面要求高，它的最终效果取决于混凝土配制、浇筑、振捣、养护、模板、节点细部处理、钢筋绑扎、等多种因素，在成品保护、施工管理等方面也都有较高的要求。

1 工程简介

华电仪化热电联产项目位于仪征化工园区，于2022年8月开工，项目中多处主体（烟囱、厂房、灰库、输煤栈桥等）为清水建筑风格，清水混凝土浇筑量近2万方。施工伊始，甲方、施工单位对混凝土公司强调了该工程清水混凝土的重要性，通过样板柱、样板墙开展了清水混凝土配合比、原材料、施工工艺的试验。

2 清水混凝土的性能要求

清水混凝土强度等级为C40，根据不同部位坍落度要求控制在(200±20)mm（厂房结构200～220mm、灰库烟囱墙180～200mm），烟囱墙板要求24小时拆模强度不低于8MPa。清水混凝土外观质量要求见表1。

原材料的选择

3.1 骨料

（1）细骨料宜选用II区中砂，应严格控制砂子的泥含量、泥块含量，货源要求稳定。

根据货源情况，使用湖北产细度3.4机制砂及细度2.3的天然砂以1:1的比例混合，混合后整体细度2.8。对比同样细度2.8的天然砂，0.6mm以上颗粒累计多约15%，即混合砂中粗颗粒比天然砂略多，整体孔隙率降低，级配状况更合理，且降低了经济成本。天然砂、机制砂及两种砂混合后的物理性能见表2。

天然砂根据需求方量一次性采购，机制砂选用同一矿山，保证材料的一致性。机制砂入厂后由自家水洗设备水洗，水洗之后石粉含量4.0%MB0.8。天然砂含泥量1.5%、泥块含量0.5%

（2）粗骨料宜选用连续集配、针片状较少的石子，粒径适宜范围5～25mm。石子选用湖北产的5～25mm连续级配碎石，入厂后由水洗设备清洗后再使用，水洗后泥含量0.5%、泥块含量0.1%。

3.2 水泥

水泥硬化后的颜色基本决定了混凝土的颜色，因此为保证色差应选用同一厂家、同一品牌、同一强度等级的水泥。优先选择强度等级不低于42.5级的硅酸盐、普通硅酸盐水泥。我们备选了句容台泥、南京海螺、扬州绿杨三个厂家的42.5级普通硅酸盐水泥。主要参数如表3。

在初定好水泥品牌后，跟施工单位商议用基础柱作为样板，用纯水泥胶材来验证混凝土的强度、色泽、光洁度，对比试验结果见表。最终选取效果最优的水泥品牌。因烟囱清水混凝土工期较紧，实际浇筑以每天不低于模的进度施工，正常进度天要翻模。因此要确保混凝土的早期强度，施工单位要求24小时拆模强度不能低于10MPa。暂定配合比水泥用量为440kg/m，水灰比0.39

通过样板柱效果发现海螺水泥在拆模时颜色均匀度良好，但在20天后出现了点状黑斑，其他两家颜色均匀度良好。考虑到货源稳定性，跟施工单位商定选用就近的绿杨水泥。

3.3 掺合料

掺合料的加入可以有效改善混凝土的和易性、耐久性，降低经济成本，但矿物掺合料的品种、杂质含量、均匀性会影响清水混凝土的外观质量。根据施工方要求掺合料以不掺、少掺为原则，控制掺合料掺量在胶材用量的10%以内，减少因掺合料颜色、品种、杂质含量等不确定性因素对混凝土颜色一致性造成的影响。

粉煤灰选用华证热电厂的II级灰，主要参数如表5；矿粉选用绿杨牌S95级，主要参数如表6。

3.4 外加剂

因清水混凝土对外观质量要求高，外加剂宜选用减水率高、与胶材适应性好、保坍效果好的聚羧酸高效减水剂。经过试验对比，选用安徽中铁产RAWY101型聚羧酸高效减水剂。其含固量13.2%、减水率20%、含气量2.6%。

4 配合比参数的确定

4.1 砂率

对于清水混凝土，砂率的选择非常重要，特别是掺合料掺量较少的情况。砂率偏低时，混凝土的包裹性、和易性较差，坍落度较大时混凝土容易离散；砂率偏高时，虽状态及工作性能提升，但随着砂的表面积增大所需的包裹水泥浆增多，单位用水量也增加，混凝土振捣后容易出现泌水现象，影响混凝土的外观质量。因此在试配过程中，应比较不同砂率对混凝土外观及状态的影响。

试验过程中以39%、41%、43%、45%的砂率进行比较。经试验结果看出39%砂率时，混凝土和易性较差、容易泌水，制作的试块有蜂窝气泡；砂率45%的混凝土用水量增加、强度最低且气泡较多；41%和43%的砂率状态良好、气泡较少、表面较光滑。因厂房柱有部分柱为高支模，高度9米，振捣比较困难，为防止出现蜂窝、麻面，因此需要混凝土和易性、流动性好。根据施工情况选取43%的砂率作为最优砂率。

4.2 减水剂掺量

聚羧酸减水剂对原材料泥含量较敏感，掺量过高宜因砂石含水率波动引起离析、泌水现象；掺量过低坍落度易控制，但流动性、和易性达不到要求。根据砂石含泥量及与胶材的适应性，确定1.4%为外加剂最优掺量。

4.3 胶材用量

胶凝材料是影响清水混凝土的颜色、光洁度的最主要因素，胶材的总量越低混凝土光泽程度、色泽均匀性越差。对于清水混凝土胶材总量不宜低于400kg/m。试验过程中以420、440、460kg/m的胶材总量进行比较。

设计时考虑混凝土以水泥颜色为主色，单掺少量掺合料改善混凝土的颜色、状态和工作性能，分别单掺胶材总量8%的粉煤灰和8%的矿粉进行比较。对比试验的混凝土配合比及性能见表7。

根据试验结果发现，单掺矿粉时混凝土白度增加，颜色亮白光泽感良好；胶材用量增多时混凝土表面光泽感强，但粘度增加，不利于气泡的排出，因此有少量气泡存在。最终选取A5为最优配合比。样板效果如图1。

依据《普通配合比设计规程》JGJ 55—2011计算确定最终配合比，见表8。

5 模板、脱模剂的对外观质量的影响

在现场制作样板的过程中发现不同模板跟脱模剂的选择对于混凝土表面质量影响较大。

项目中根据施工工艺的不同厂房结构使用胶合木模、烟囱使用的是铝合金模板。用两种模板现场制作样板时发现胶合木模成型后的混凝土整体外观质量良好，没有明显缺陷；铝合金模板则出现大量不可控的气泡，光洁度也较差。

针对铝合金模板出现的问题，对混凝土配合比、原材料进行了调整。其中包括调整外加剂含气量、消泡剂的掺量；不同的坍落度；更换原材料厂家。进行了大量的试验后还是不能有效解决气泡大量存在的问题。

之后查阅资料得知，铝合金模板中裸露的铝会跟混凝土中的碱发生化学反应产生氢气：

2Al+2Ca(OH)+2HO=2CaAlO+3H

且铝合金模板密封程度比木模强，产生的氢气不宜排出、导致了表面大气泡的形成。使用铝合金模板时需要求生产厂家喷涂隔离层处理，防止混凝土与铝合金模板表面裸露的铝产生化学反应。

在怀疑是模板的原因导致气泡的形成后，重新制作样板，一面使用木模，另一面使用铝模来比较成型效果。拆模后验证了设想：木模面没有可见大气泡，铝模面则大量不规则大气泡。拆模后效果如图2。

确定了是由于模板的原因导致了气泡的产生，建议施工单位更换模板。由于烟囱施工工艺的特殊性，木模的刚度不满足烟囱滑模的施工要求，决定使用钢模代替铝模。钢模制作的样板效果气泡量数量较铝模明显减少，但还是有少量可见气泡，没有达到理想效果。制作样板时气温较低，平均温度5℃。考虑到由于钢模保温效果差导致表面油性脱模剂粘度较高，振捣过程中不利于气泡的排出，决定更换水性脱模剂。水性脱模剂较油性脱模剂粘度低，拆模后较油性脱模剂气泡量达到理想效果且颜色更亮、光洁度更好。

6 施工效果

在样板效果满足了清水混凝土的要求后，开始了紧张的施工。在实际大面积浇筑过程中要注意保持混凝土原材料的稳定性，严格控制入模坍落度在要求范围内。同时清水混凝土最终成型效果也取决于现场施工的管理水平，包括规范的振捣、模板的清理、钢筋锈迹的处理、现场垃圾物的清理、脱模剂的喷涂及时间控制、拼缝螺栓孔处的细部处理等。

目前烟囱工程已封顶、厂房结构基本浇筑完成。混凝土实体强度良好，达到了设计要求，未发现有害结构性裂缝。烟囱墙体、厂房柱梁表面平整光滑、无明显可见大气泡、颜色亮白均匀度基本一致，满足了清水混凝土的质量要求。效果如图3。

7 主要结论

（1）机制砂与天然砂适当比例混合能有效降低孔隙率；对于高水泥用量混凝土，砂中粗颗粒多可以降低混凝土粘度；砂率的选择对于清水混凝土的状态、外观质量有直接影响。

（2）水泥用量的增多使混凝土的光泽感更强，矿粉可以有效增加清水混凝土颜色的白度。在达到清水混凝土理想效果时，应尽量减少水泥用量，防止混凝土水化热过高；掺合料也宜少掺，降低掺合料品种、杂质含量、均匀性的不同对清水混凝土外观质量的影响。

（3）不同模板对清水混凝土外观质量影响较大，在使用铝模时要注意生产厂家是否有喷涂隔离层处理，防止混凝土跟铝板产生化学反应而影响外观质量。使用钢模时脱模剂宜选用水性脱模剂。

参考文献

[1] JGJ 55—2011．普通混凝土配合比设计规程[S]．

[2] JGJ 169—2009．清水混凝土应用技术规程[S]．

[3] 陆志刚，黄清林，陈星，等．铝合金模板对混凝土表面易产生质量缺陷的影响及预防措施[J]．建筑技术开发，2022(3): 148-150．

[4] 李超，张宝兰，胡文刚，等．小型复杂预制构件清水混凝土配合比试验研究[J]．施工技术，2017(6): 73- 76．

[5] 陈燕强，钱春香，张建．材料参数对清水混凝土表观气孔控制的影响[J]．材料导报，2022(S01): 225-233.

供稿人：周卫，范建锋

编辑员：李海亮

审核人：孙继成，宁夏

【标准规范】

《建筑固废再生砂粉应用技术规范》行标

《建筑物绿色拆除与建筑垃圾综合利用技术规程》CECS

《预拌混凝土使用说明书》团标

《砂浆和混凝土用石屑》团标

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