混凝土原材料与施工缝处理（一）

摘要：选用水泥应根据混凝土设计要求而定；掺加Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰，可以改善混凝土性能、节约水泥和减少水泥水化热；混凝土中必须掺加适量外加剂，同样可以改善混凝土性能和减少用水量等；对水泥、骨料、掺合剂和外加剂都必须控制含碱量，可以提高混凝土的耐久性和防裂能力。为简化混凝土施工程序和适应大型施工机械化的需要，研究和采用混凝土施工缝不打砂浆，取而代之的是施工缝面第一层浇筑二级配混凝土或三级配富浆混凝土。从国内外试验和工程实践看，不打砂浆在技术上是可行的，但必须精心组织和精心施工。 混凝土施工缝面的处理标准是：去掉乳皮，微露粗砂，表面粗糙。用25~50MPa高压水冲毛的施工缝面质量可靠并可取得明显的经济效益。
　　关键词：水工混凝土施工 混凝土原材料 施工缝处理
　　在混凝土坝枢纽工程中，用于混凝土工程施工的各种费用约占整个工程总投资的60%~70%，这充分表明混凝土工程关系到整个工程建设的质量、工期、投资和效益。
　　现就DL/T 5144-2001《水工混凝土施工规范》（简称《规范》）涉及到的混凝土原材料和施工缝处理，进行综述。
　　1．混凝土原材料
　　近代科学技术的进步使筑坝技术对混凝土工程有新的更高的要求，如水工混凝土应满足抗压、抗拉、抗渗、抗冻、抗裂、抗冲耐磨和抗侵蚀等要求。
　　《规范》中要求采用新技术、新工艺、新材料和新设备。很多方面要通过原材料的选用和控制来达到设计要求。
　　1.1 水泥水工混凝土选择水泥品种的原则主要是根据工程部位、技术要求和环境条件。对水位变化区外部混凝土、有抗冲耐磨和抗冻要求的混凝土，宜选用中热硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，也可选用普通硅酸盐水泥。选用中热硅酸盐水泥，既可满足混凝土各项性能要求，又可降低混凝土发热量，减少温度裂缝。内部混凝土，宜选用中热硅酸盐水泥，也可选用低热矿渣硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥……等。环境水对混凝土有硫酸盐侵蚀时，应选择抗硫酸硅酸盐水泥。为防止碱活性骨料膨胀，水泥碱含量≤0.6%，熟料碱含量≤0.5%.熟料中氧化镁含量不超过5%，宜在3.5%~5%范围。抗硫酸盐水泥中SO3含量不得超过2.5%，矿渣硅酸盐水泥中SO3含量为4%~7%，其他水泥品种中SO3含量不得超过3.5%.特别强调每一个工程所用水泥品种以1~2种为宜，并应固定供应厂家。
　　《规范》中还强调应优先使用散装水泥。散装水泥的运输可以用散装水泥罐、散装水泥车、集装箱等。规定水泥进入工地的储罐温度不宜超过65℃，特殊情况下，允许放宽到70℃。
　　1.2 骨料水工混凝土可选用天然骨料、人工骨料，或两者互相补充。选用人工骨料时，有条件的地方宜选用石灰岩质的料源。
　　特别强调如骨料供应发生变化时，应按照现行建筑材料规程进行详细的补充勘察和碱活性成分含量试验，未经专门论证，不得使用碱活性骨料。有潜在的碱骨料反应时，限制水泥、外加剂、掺合料中的碱含量是防止碱骨料反应的主要措施。
　　细骨料应质地坚硬、清洁、级配良好；人工砂的细度模数宜控制在2.4~2.8范围内。有条件时，细骨料可分两级使用。细骨料应采取脱水、排水、遮盖和加强管理等综合措施，保持含水率稳定，人工砂饱和面干的含水率不宜超过6%.细骨料的含水率稳定，仍然是控制水胶比和混凝土出机口坍落度稳定的重要措施之一。
　　1.3 掺合料目前混凝土掺合料有粉煤灰、硅粉、凝灰岩粉、磷渣粉加凝灰岩粉等。
　　我国的Ⅰ级、Ⅱ级粉煤灰，特别是Ⅰ级灰，具有明显的减水增强和显著改善混凝土多种性能的效果，并可降低混凝土水化热温升。《规范》提出宜优先选用Ⅰ级和Ⅱ级粉煤灰。三峡二期工程全部使用了Ⅰ级粉煤灰。
　　1.4 外加剂水工混凝土常用的外加剂有：引气剂、普通减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂、高效减水剂、缓凝高效减水剂、缓凝剂、泵送剂等。
　　一个工程掺用同种类外加剂的品种宜选用1~2种，并由专门生产厂家供应，以保证混凝土质量。
　　混凝土掺入适量引气剂，能产生分布均匀的细微气泡，含气量控制在4.5%~5.5%范围内，可以改善混凝土和易性，显著提高硬化混凝土抗冻性。
　　三峡工程设计时选取花岗岩人工骨料，但试验表明：花岗岩人工骨料粒形较差，颗粒表面粗糙，需水量增加，相应增加水泥用量和水泥水化热，对混凝土耐久性和干缩等不利。通过试验研究，原材料方面采取优化配比等综合措施，采用了减水率大于18%的缓凝高效减水剂，掺用需水量比为90%左右的Ⅰ级粉煤灰和优质引气剂，使减水率达到30%以上。
　　1.5 混凝土总含碱量控制为了提高混凝土的耐久性和使用年限，必须提高混凝土密实程度和抗冻、抗渗及抗侵蚀的能力，为此，除了优化混凝土配比以外，还应控制混凝土组成材料的总含碱量。国内外对混凝土总含碱量的规定可供参考：美国≤3.3 kg/m3，英、日≤3.0 kg/m3，澳大利亚≤2 kg/m3，三峡工程人工骨料没有潜在的碱活性成分，为了确保工程安全，规定人工骨料混凝土碱总含量≤2.5 kg/m3，这是非常严格的，也是可靠的。
　　2．施工缝处理大坝混凝土分层
　　分块浇筑产生的水平施工缝，缝面一般有水泥浮浆所形成的乳皮，严重影响了层间结合，降低抗剪和抗拉强度，采取措施处理好施工缝面是确保大坝混凝土施工质量的关键问题之一。
　　2.1施工缝面处理标准混凝土缝面处理标准：“去掉乳皮，微露粗砂，表面粗糙”。为此，需在浇筑前清扫缝面上的污物和灰尘并排除积水。
　　2.2 施工缝面处理方法①人工凿毛：劳动强度大，工效低；②高压水冲毛：冲毛水压力达25~50 MPa，效率高，间歇期超过2周，冲毛效果差；③低压水冲毛：在混凝土终凝后，用0.3~0.6 MPa的水压冲毛，可能会冲掉2~3 cm厚的表层混凝土；④利用风砂枪冲毛：对龄期长的混凝土冲毛有效，但费工费时费料，施工干扰大；⑤钢丝刷机械刷毛：工效高、效果好、费用大；⑥喷洒缓凝剂：可促使混凝土表面缓凝，延长冲毛时间。
　　以上6种方法，采用高压水冲毛较为经济合理。
　　2.3 施工缝铺设砂浆问题混凝土施工缝面处理的常规方法是铺设2~3 cm厚砂浆。但从仔细观察和分析中可以看出，铺设砂浆并不很理想，譬如打砂浆增加了拌和和运输的很多环节，特别是铺设砂浆后会因间歇时间过长而晒干，反而影响施工缝面的结合。为了加快施工速度和简化施工程序，多年来就盼望在保证质量的前提下，找到能取代打砂浆的方法和措施。