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本文選自《商品混凝土》雜志2024年第3期

華電儀化熱電聯(lián)產(chǎn)項目中清水混凝土的配制與應用

周衛(wèi)，范建鋒

［摘 要］本文以華電儀化熱電聯(lián)產(chǎn)項目為實例，主要介紹了清水混凝土原材料、配合比設計、生產(chǎn)過程等方面的質(zhì)量控制措施以及在現(xiàn)場澆筑樣板時不同模板和脫模劑的選擇、振搗方式對清水混凝土外觀質(zhì)量的影響。最終通過樣板效果優(yōu)化配合比，確定模板、脫模劑的種類，達到了清水混凝土的質(zhì)量要求。

［關鍵詞］清水混凝土；配合比設計；模板

0 引言

清水混凝土要求混凝土表面平整光滑、顏色均勻一致，無氣泡、麻面、砂線、水線等明顯缺陷，以混凝土的自然質(zhì)感作為飾面效果。清水混凝土比普通混凝土在表面質(zhì)量方面要求高，它的最終效果取決于混凝土配制、澆筑、振搗、養(yǎng)護、模板、節(jié)點細部處理、鋼筋綁扎、等多種因素，在成品保護、施工管理等方面也都有較高的要求。

1 工程簡介

華電儀化熱電聯(lián)產(chǎn)項目位于儀征化工園區(qū)，于2022年8月開工，項目中多處主體（煙囪、廠房、灰?guī)臁⑤斆簵虻龋榍逅ㄖL格，清水混凝土澆筑量近2萬方。施工伊始，甲方、施工單位對混凝土公司強調(diào)了該工程清水混凝土的重要性，通過樣板柱、樣板墻開展了清水混凝土配合比、原材料、施工工藝的試驗。

2 清水混凝土的性能要求

清水混凝土強度等級為C40，根據(jù)不同部位坍落度要求控制在(200±20)mm（廠房結構200～220mm、灰?guī)鞜焽鑹?80～200mm），煙囪墻板要求24小時拆模強度不低于8MPa。清水混凝土外觀質(zhì)量要求見表1。

原材料的選擇

3.1 骨料

（1）細骨料宜選用II區(qū)中砂，應嚴格控制砂子的泥含量、泥塊含量，貨源要求穩(wěn)定。

根據(jù)貨源情況，使用湖北產(chǎn)細度3.4機制砂及細度2.3的天然砂以1:1的比例混合，混合后整體細度2.8。對比同樣細度2.8的天然砂，0.6mm以上顆粒累計多約15%，即混合砂中粗顆粒比天然砂略多，整體孔隙率降低，級配狀況更合理，且降低了經(jīng)濟成本。天然砂、機制砂及兩種砂混合后的物理性能見表2。

天然砂根據(jù)需求方量一次性采購，機制砂選用同一礦山，保證材料的一致性。機制砂入廠后由自家水洗設備水洗，水洗之后石粉含量4.0%MB0.8。天然砂含泥量1.5%、泥塊含量0.5%

（2）粗骨料宜選用連續(xù)集配、針片狀較少的石子，粒徑適宜范圍5～25mm。石子選用湖北產(chǎn)的5～25mm連續(xù)級配碎石，入廠后由水洗設備清洗后再使用，水洗后泥含量0.5%、泥塊含量0.1%。

3.2 水泥

水泥硬化后的顏色基本決定了混凝土的顏色，因此為保證色差應選用同一廠家、同一品牌、同一強度等級的水泥。優(yōu)先選擇強度等級不低于42.5級的硅酸鹽、普通硅酸鹽水泥。我們備選了句容臺泥、南京海螺、揚州綠楊三個廠家的42.5級普通硅酸鹽水泥。主要參數(shù)如表3。

在初定好水泥品牌后，跟施工單位商議用基礎柱作為樣板，用純水泥膠材來驗證混凝土的強度、色澤、光潔度，對比試驗結果見表。最終選取效果最優(yōu)的水泥品牌。因煙囪清水混凝土工期較緊，實際澆筑以每天不低于模的進度施工，正常進度天要翻模。因此要確保混凝土的早期強度，施工單位要求24小時拆模強度不能低于10MPa。暫定配合比水泥用量為440kg/m，水灰比0.39

通過樣板柱效果發(fā)現(xiàn)海螺水泥在拆模時顏色均勻度良好，但在20天后出現(xiàn)了點狀黑斑，其他兩家顏色均勻度良好?？紤]到貨源穩(wěn)定性，跟施工單位商定選用就近的綠楊水泥。

3.3 摻合料

摻合料的加入可以有效改善混凝土的和易性、耐久性，降低經(jīng)濟成本，但礦物摻合料的品種、雜質(zhì)含量、均勻性會影響清水混凝土的外觀質(zhì)量。根據(jù)施工方要求摻合料以不摻、少摻為原則，控制摻合料摻量在膠材用量的10%以內(nèi)，減少因摻合料顏色、品種、雜質(zhì)含量等不確定性因素對混凝土顏色一致性造成的影響。

粉煤灰選用華證熱電廠的II級灰，主要參數(shù)如表5；礦粉選用綠楊牌S95級，主要參數(shù)如表6。

3.4 外加劑

因清水混凝土對外觀質(zhì)量要求高，外加劑宜選用減水率高、與膠材適應性好、保坍效果好的聚羧酸高效減水劑。經(jīng)過試驗對比，選用安徽中鐵產(chǎn)RAWY101型聚羧酸高效減水劑。其含固量13.2%、減水率20%、含氣量2.6%。

4 配合比參數(shù)的確定

4.1 砂率

對于清水混凝土，砂率的選擇非常重要，特別是摻合料摻量較少的情況。砂率偏低時，混凝土的包裹性、和易性較差，坍落度較大時混凝土容易離散；砂率偏高時，雖狀態(tài)及工作性能提升，但隨著砂的表面積增大所需的包裹水泥漿增多，單位用水量也增加，混凝土振搗后容易出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，影響混凝土的外觀質(zhì)量。因此在試配過程中，應比較不同砂率對混凝土外觀及狀態(tài)的影響。

試驗過程中以39%、41%、43%、45%的砂率進行比較。經(jīng)試驗結果看出39%砂率時，混凝土和易性較差、容易泌水，制作的試塊有蜂窩氣泡；砂率45%的混凝土用水量增加、強度最低且氣泡較多；41%和43%的砂率狀態(tài)良好、氣泡較少、表面較光滑。因廠房柱有部分柱為高支模，高度9米，振搗比較困難，為防止出現(xiàn)蜂窩、麻面，因此需要混凝土和易性、流動性好。根據(jù)施工情況選取43%的砂率作為最優(yōu)砂率。

4.2 減水劑摻量

聚羧酸減水劑對原材料泥含量較敏感，摻量過高宜因砂石含水率波動引起離析、泌水現(xiàn)象；摻量過低坍落度易控制，但流動性、和易性達不到要求。根據(jù)砂石含泥量及與膠材的適應性，確定1.4%為外加劑最優(yōu)摻量。

4.3 膠材用量

膠凝材料是影響清水混凝土的顏色、光潔度的最主要因素，膠材的總量越低混凝土光澤程度、色澤均勻性越差。對于清水混凝土膠材總量不宜低于400kg/m。試驗過程中以420、440、460kg/m的膠材總量進行比較。

設計時考慮混凝土以水泥顏色為主色，單摻少量摻合料改善混凝土的顏色、狀態(tài)和工作性能，分別單摻膠材總量8%的粉煤灰和8%的礦粉進行比較。對比試驗的混凝土配合比及性能見表7。

根據(jù)試驗結果發(fā)現(xiàn)，單摻礦粉時混凝土白度增加，顏色亮白光澤感良好；膠材用量增多時混凝土表面光澤感強，但粘度增加，不利于氣泡的排出，因此有少量氣泡存在。最終選取A5為最優(yōu)配合比。樣板效果如圖1。

依據(jù)《普通配合比設計規(guī)程》JGJ 55—2011計算確定最終配合比，見表8。

5 模板、脫模劑的對外觀質(zhì)量的影響

在現(xiàn)場制作樣板的過程中發(fā)現(xiàn)不同模板跟脫模劑的選擇對于混凝土表面質(zhì)量影響較大。

項目中根據(jù)施工工藝的不同廠房結構使用膠合木模、煙囪使用的是鋁合金模板。用兩種模板現(xiàn)場制作樣板時發(fā)現(xiàn)膠合木模成型后的混凝土整體外觀質(zhì)量良好，沒有明顯缺陷；鋁合金模板則出現(xiàn)大量不可控的氣泡，光潔度也較差。

針對鋁合金模板出現(xiàn)的問題，對混凝土配合比、原材料進行了調(diào)整。其中包括調(diào)整外加劑含氣量、消泡劑的摻量；不同的坍落度；更換原材料廠家。進行了大量的試驗后還是不能有效解決氣泡大量存在的問題。

之后查閱資料得知，鋁合金模板中裸露的鋁會跟混凝土中的堿發(fā)生化學反應產(chǎn)生氫氣：

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

且鋁合金模板密封程度比木模強，產(chǎn)生的氫氣不宜排出、導致了表面大氣泡的形成。使用鋁合金模板時需要求生產(chǎn)廠家噴涂隔離層處理，防止混凝土與鋁合金模板表面裸露的鋁產(chǎn)生化學反應。

在懷疑是模板的原因?qū)е職馀莸男纬珊螅匦轮谱鳂影?，一面使用木模，另一面使用鋁模來比較成型效果。拆模后驗證了設想：木模面沒有可見大氣泡，鋁模面則大量不規(guī)則大氣泡。拆模后效果如圖2。

確定了是由于模板的原因?qū)е铝藲馀莸漠a(chǎn)生，建議施工單位更換模板。由于煙囪施工工藝的特殊性，木模的剛度不滿足煙囪滑模的施工要求，決定使用鋼模代替鋁模。鋼模制作的樣板效果氣泡量數(shù)量較鋁模明顯減少，但還是有少量可見氣泡，沒有達到理想效果。制作樣板時氣溫較低，平均溫度5℃?？紤]到由于鋼模保溫效果差導致表面油性脫模劑粘度較高，振搗過程中不利于氣泡的排出，決定更換水性脫模劑。水性脫模劑較油性脫模劑粘度低，拆模后較油性脫模劑氣泡量達到理想效果且顏色更亮、光潔度更好。

6 施工效果

在樣板效果滿足了清水混凝土的要求后，開始了緊張的施工。在實際大面積澆筑過程中要注意保持混凝土原材料的穩(wěn)定性，嚴格控制入模坍落度在要求范圍內(nèi)。同時清水混凝土最終成型效果也取決于現(xiàn)場施工的管理水平，包括規(guī)范的振搗、模板的清理、鋼筋銹跡的處理、現(xiàn)場垃圾物的清理、脫模劑的噴涂及時間控制、拼縫螺栓孔處的細部處理等。

目前煙囪工程已封頂、廠房結構基本澆筑完成。混凝土實體強度良好，達到了設計要求，未發(fā)現(xiàn)有害結構性裂縫。煙囪墻體、廠房柱梁表面平整光滑、無明顯可見大氣泡、顏色亮白均勻度基本一致，滿足了清水混凝土的質(zhì)量要求。效果如圖3。

7 主要結論

（1）機制砂與天然砂適當比例混合能有效降低孔隙率；對于高水泥用量混凝土，砂中粗顆粒多可以降低混凝土粘度；砂率的選擇對于清水混凝土的狀態(tài)、外觀質(zhì)量有直接影響。

（2）水泥用量的增多使混凝土的光澤感更強，礦粉可以有效增加清水混凝土顏色的白度。在達到清水混凝土理想效果時，應盡量減少水泥用量，防止混凝土水化熱過高；摻合料也宜少摻，降低摻合料品種、雜質(zhì)含量、均勻性的不同對清水混凝土外觀質(zhì)量的影響。

（3）不同模板對清水混凝土外觀質(zhì)量影響較大，在使用鋁模時要注意生產(chǎn)廠家是否有噴涂隔離層處理，防止混凝土跟鋁板產(chǎn)生化學反應而影響外觀質(zhì)量。使用鋼模時脫模劑宜選用水性脫模劑。

參考文獻

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供稿人：周衛(wèi)，范建鋒

編輯員：李海亮

審核人：孫繼成，寧夏

【標準規(guī)范】

《建筑固廢再生砂粉應用技術規(guī)范》行標

《建筑物綠色拆除與建筑垃圾綜合利用技術規(guī)程》CECS

《預拌混凝土使用說明書》團標

《砂漿和混凝土用石屑》團標

《預拌混凝土產(chǎn)品質(zhì)量追溯規(guī)范》團標

【會議培訓】

2025全國混凝土行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展與廢棄物資源再生技術交流大會

第十屆全國建筑固廢和余泥渣土處理及資源化利用大會暨中國砂石協(xié)會建筑固廢利用分會年會

2025第二十一屆全國商品混凝土可持續(xù)發(fā)展論壇暨2025中國商品混凝土年會

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【建材“雙碳”業(yè)務】

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建筑垃圾再生砂粉應用技術

建筑垃圾再生輕粗骨料技術

碳化再生骨料制備技術

【期刊著作】

《新技術在混凝土中的應用》圖書

《常見預拌混凝土質(zhì)量事故分析百例》圖書

《預拌混凝土企業(yè)標準化試驗室建設指南》圖書

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