鋼渣預制扭工塊體外觀質量控制

李國海，王 印（上海市水利工程集團有限公司，上海 201612)

鋼渣具有潛在膠凝性，表面粗糙，耐磨性好，非常適合用于配制水工混凝土等具有特殊工程需求的混凝土。鋼渣混凝土單方成本與普通混凝土相比，大約低 10 元，且滿足國家免征增值稅政策，因此資源利用型鋼渣混凝土單方可節約成本 16 元，經濟效益顯著。鋼渣混凝土的推廣應用，一方面可以消耗大量的廢棄物資源，減少鋼渣粗放式處理帶來的環境污染和資源浪費；另一方面，節約了天然砂石的消耗，減少天然砂石的開采，從而減少因天然砂石過量開采引起的資源流失和自然景觀遭破壞等環境破壞問題，環保意義突出。

1 工程概況

寶鋼長江大堤加固改造項目位于上海市寶山區寶山鋼鐵股份有限公司廠區內，屬于寶鋼專用海塘段。工程位置下距吳淞口 4.5 km，東距長江出海口 98 km，與上海市市中心相距 31 km。原有寶鋼廠區段老江堤（以下均稱老江堤）建于 20 世紀 80年代，總長 7 km，其設計防洪標準為 100年一遇高潮位加十一級風中值（30.1 m/s），未能滿足規劃要求的上海市區海塘須達到 200年一遇高潮位加十二級風下限（32.7 m/s）的標準，亟需加固改造。

本工程涉及加固的江堤總長為 5 585.3 m，具體江堤斷面和工程量如表1 所示。江堤加固所用的扭工塊體，除樁號 1+000～1+100、3+000～3+100 及 4+000～4+100 采用C 30 常規素混凝土預制外，其他部分均采用 C 30 鋼渣混凝土預制。工程大約需要 40 000 只鋼渣混凝土預制的扭工塊體，其結構圖及安裝示意圖分別見圖1～圖2。

表1 江堤斷面統計表

圖1 1t規格扭工塊結構圖

圖2 扭工塊規則安裝示意圖

2 質量控制標準

首先，本工程鋼渣混凝土扭工塊體預制外觀必須滿足GB 50204 — 2015《混凝土結構工程施工質量驗收規范》規范中的外觀質量要求；其次，在保證施工質量的同時，尋求最節省費用及時間的技術方法。根據規范要求，水利工程中砌石擋墻和清水混凝土等工程的外觀質量合格率均＞85% 。具體指標見表2。

表2 預制扭工塊檢查項目、質量標準及檢測方法

3 質量控制關鍵點

研究鋼渣混凝土扭工塊預制的施工工藝流程，即定制模板→拼裝模板→混凝土澆筑→養護→拆模→運輸至施工現場→吊放，從“人、料、機、工藝、環境” 5 個主要方面出發，對可能影響鋼渣混凝土扭工塊預制外觀的因素進行了分析和總結，質量控制主要關鍵點分析如下。

（1）采用鋼模板。預試驗階段采用木模板進行預制，發現扭工塊拼裝后澆筑時容易出現模板松動現象（折角處受力較大），改用鋼模板后折角處整體性好，拆模時折角線型順直。因扭工塊不規則且本工程涉及的工程量大，采用木模板需定期進行更換，對于預制進度也不利。從外觀質量來看，鋼模板預制塊體折角處順直、氣泡不集中、氣泡數量和面積相比木模板更滿足要求。

（2）改進模板拼縫設計。項目部從多方面考慮模板拼縫設計，在鋼模板的基礎上，分別實施、檢查前后塊體外觀質量變化，以期無沙線，折角位置尺寸和表面錯臺等指標符合規范要求。

未設置橡膠帶連接鋼模板時，鋼模板拼接處漏漿嚴重，麻面數量多，每只扭工塊體均發現麻面或沙線現象，出現數量達到 80%。安裝橡膠止水后，沙線和麻面現象為總體數量 18%。

鋼模板帽頂未進行二次支模時，帽頂因面積較小，混凝土澆筑后振搗棒無法深入到翼緣兩端，翼緣兩側和底部氣泡多，改用混凝土澆筑至上翼緣時進行帽頂安裝，上下翼緣基本杜絕氣泡集中現象。

增加鋼模板拼接處寬度（原拼縫僅為鋼板厚度設計），麻面和沙線達到 46%；改變拼縫設計（拼縫處鋼板增加 45°夾角），麻面和紗線現象基本避免，僅為 7%。

（3）適當延長拆模時間。將拆模時間由 24 h 時提高到48 h（冬期施工由 48 h 提高到 72 h）。從抗壓強度來看，鋼渣替代天然砂、石的比例在 10% 時，鋼渣混凝土的 7 d強度略低于基準，28 d 強度相對基準略有提高。這是由于鋼渣砂摻量在 10% 時，混凝土的用水量沒有增加，而鋼渣具有潛在的反應活性，可與膠凝材料發生緩慢化學反應，提高界面咬合力，從而改善混凝土后期強度。因此在混凝土中增加鋼渣，混凝土的后期強度大于同標號素混凝土強度。

（4）坍落度選擇。項目部對扭工塊進行編號檢查，記錄坍落度對外觀質量的影響。當坍落度＜120 mm 時，混凝土振搗棒振搗困難，混凝土中空氣難以排出，拆模后氣泡較多。當混凝土坍落度＞180 mm 時，混凝土氣泡隨坍落度增加氣泡增多，＞200 mm 后氣泡數量明顯增加。坍落度在120 ～180 mm 范圍內，氣泡數量變化不大，且滿足驗收標準優良標準。預試驗選擇的坍落度在 120 ～180 mm 之間。

（5）澆筑分層厚度控制。因鋼渣密度為 3.1 kg/m3，混凝土下料和振搗時易造成鋼渣下沉，通過增加分層澆筑層數，減少同一層內因鋼渣下料振搗時集中而造成分層位置色差明顯的現象（鋼渣為黑色）。

對策實施后，隨意抽查鋼渣混凝土扭工塊 50 只。依據GB 50204—2015 對鋼渣混凝土翼型塊預制外觀的折角處平整度、氣泡數量、裂縫、色差等指標進行檢測，結果如表3所示。

表3 鋼渣混凝土扭工塊外觀質量抽查結果

通過檢查，施工中通過以上關鍵控制點可以使本工程鋼渣混凝土扭工塊預制外觀的折角處平整度、氣泡數量、裂縫、色差等指標合格率達到 85%。由表3 可知，質量目標完成，并且鋼渣混凝土扭工塊體預制外觀得到良好控制，在保證強度前提下，扭工塊體外觀美觀大方。

4 結 語

通過多次反復試驗，總結出鋼渣混凝土預制外觀質量控制的要點，并現場加以應用，所預制的鋼渣混凝土扭工塊體外觀質量可以達到規范要求。該措施保證了寶鋼長江大堤加固改造項目順利推進，在一定程度上，為鋼渣混凝土在水利工程的應用提供了經驗和借鑒，社會、環保效益明顯。