钢渣预制扭工块体外观质量控制

李国海，王 印（上海市水利工程集团有限公司，上海 201612)

钢渣具有潜在胶凝性，表面粗糙，耐磨性好，非常适合用于配制水工混凝土等具有特殊工程需求的混凝土。钢渣混凝土单方成本与普通混凝土相比，大约低 10 元，且满足国家免征增值税政策，因此资源利用型钢渣混凝土单方可节约成本 16 元，经济效益显著。钢渣混凝土的推广应用，一方面可以消耗大量的废弃物资源，减少钢渣粗放式处理带来的环境污染和资源浪费；另一方面，节约了天然砂石的消耗，减少天然砂石的开采，从而减少因天然砂石过量开采引起的资源流失和自然景观遭破坏等环境破坏问题，环保意义突出。

1 工程概况

宝钢长江大堤加固改造项目位于上海市宝山区宝山钢铁股份有限公司厂区内，属于宝钢专用海塘段。工程位置下距吴淞口 4.5 km，东距长江出海口 98 km，与上海市市中心相距 31 km。原有宝钢厂区段老江堤（以下均称老江堤）建于 20 世纪 80年代，总长 7 km，其设计防洪标准为 100年一遇高潮位加十一级风中值（30.1 m/s），未能满足规划要求的上海市区海塘须达到 200年一遇高潮位加十二级风下限（32.7 m/s）的标准，亟需加固改造。

本工程涉及加固的江堤总长为 5 585.3 m，具体江堤断面和工程量如表1 所示。江堤加固所用的扭工块体，除桩号 1+000～1+100、3+000～3+100 及 4+000～4+100 采用C 30 常规素混凝土预制外，其他部分均采用 C 30 钢渣混凝土预制。工程大约需要 40 000 只钢渣混凝土预制的扭工块体，其结构图及安装示意图分别见图1～图2。

表1 江堤断面统计表

图1 1t规格扭工块结构图

图2 扭工块规则安装示意图

2 质量控制标准

首先，本工程钢渣混凝土扭工块体预制外观必须满足GB 50204 — 2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》规范中的外观质量要求；其次，在保证施工质量的同时，寻求最节省费用及时间的技术方法。根据规范要求，水利工程中砌石挡墙和清水混凝土等工程的外观质量合格率均＞85% 。具体指标见表2。

表2 预制扭工块检查项目、质量标准及检测方法

3 质量控制关键点

研究钢渣混凝土扭工块预制的施工工艺流程，即定制模板→拼装模板→混凝土浇筑→养护→拆模→运输至施工现场→吊放，从“人、料、机、工艺、环境” 5 个主要方面出发，对可能影响钢渣混凝土扭工块预制外观的因素进行了分析和总结，质量控制主要关键点分析如下。

（1）采用钢模板。预试验阶段采用木模板进行预制，发现扭工块拼装后浇筑时容易出现模板松动现象（折角处受力较大），改用钢模板后折角处整体性好，拆模时折角线型顺直。因扭工块不规则且本工程涉及的工程量大，采用木模板需定期进行更换，对于预制进度也不利。从外观质量来看，钢模板预制块体折角处顺直、气泡不集中、气泡数量和面积相比木模板更满足要求。

（2）改进模板拼缝设计。项目部从多方面考虑模板拼缝设计，在钢模板的基础上，分别实施、检查前后块体外观质量变化，以期无沙线，折角位置尺寸和表面错台等指标符合规范要求。

未设置橡胶带连接钢模板时，钢模板拼接处漏浆严重，麻面数量多，每只扭工块体均发现麻面或沙线现象，出现数量达到 80%。安装橡胶止水后，沙线和麻面现象为总体数量 18%。

钢模板帽顶未进行二次支模时，帽顶因面积较小，混凝土浇筑后振捣棒无法深入到翼缘两端，翼缘两侧和底部气泡多，改用混凝土浇筑至上翼缘时进行帽顶安装，上下翼缘基本杜绝气泡集中现象。

增加钢模板拼接处宽度（原拼缝仅为钢板厚度设计），麻面和沙线达到 46%；改变拼缝设计（拼缝处钢板增加 45°夹角），麻面和纱线现象基本避免，仅为 7%。

（3）适当延长拆模时间。将拆模时间由 24 h 时提高到48 h（冬期施工由 48 h 提高到 72 h）。从抗压强度来看，钢渣替代天然砂、石的比例在 10% 时，钢渣混凝土的 7 d强度略低于基准，28 d 强度相对基准略有提高。这是由于钢渣砂掺量在 10% 时，混凝土的用水量没有增加，而钢渣具有潜在的反应活性，可与胶凝材料发生缓慢化学反应，提高界面咬合力，从而改善混凝土后期强度。因此在混凝土中增加钢渣，混凝土的后期强度大于同标号素混凝土强度。

（4）坍落度选择。项目部对扭工块进行编号检查，记录坍落度对外观质量的影响。当坍落度＜120 mm 时，混凝土振捣棒振捣困难，混凝土中空气难以排出，拆模后气泡较多。当混凝土坍落度＞180 mm 时，混凝土气泡随坍落度增加气泡增多，＞200 mm 后气泡数量明显增加。坍落度在120 ～180 mm 范围内，气泡数量变化不大，且满足验收标准优良标准。预试验选择的坍落度在 120 ～180 mm 之间。

（5）浇筑分层厚度控制。因钢渣密度为 3.1 kg/m3，混凝土下料和振捣时易造成钢渣下沉，通过增加分层浇筑层数，减少同一层内因钢渣下料振捣时集中而造成分层位置色差明显的现象（钢渣为黑色）。

对策实施后，随意抽查钢渣混凝土扭工块 50 只。依据GB 50204—2015 对钢渣混凝土翼型块预制外观的折角处平整度、气泡数量、裂缝、色差等指标进行检测，结果如表3所示。

表3 钢渣混凝土扭工块外观质量抽查结果

通过检查，施工中通过以上关键控制点可以使本工程钢渣混凝土扭工块预制外观的折角处平整度、气泡数量、裂缝、色差等指标合格率达到 85%。由表3 可知，质量目标完成，并且钢渣混凝土扭工块体预制外观得到良好控制，在保证强度前提下，扭工块体外观美观大方。

4 结 语

通过多次反复试验，总结出钢渣混凝土预制外观质量控制的要点，并现场加以应用，所预制的钢渣混凝土扭工块体外观质量可以达到规范要求。该措施保证了宝钢长江大堤加固改造项目顺利推进，在一定程度上，为钢渣混凝土在水利工程的应用提供了经验和借鉴，社会、环保效益明显。