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【摘要】通过介绍透水模板布在倒虹吸管身底板倒角部位施工中的应用，可以减少混凝土表面产生蜂窝、气泡、麻面等外观质量通病，提高了倒角部位混凝土的表层强度，取得了较好的效果；同时也对透水模板布在施工过程中使用不当造成的质量通病及处理措施进行了详细的阐述。
【关键词】水工混凝土；透水模板布；倒虹吸；外观质量
1. 工程概况
1.1朱洼北沟排水倒虹吸工程位于宝丰县贺岭村西约500m，朱洼村北约600m，是南水北调中线工程总干渠与朱洼北沟之交叉建筑物，交叉断面以上集水面积16.09Km2。沟道与总干渠交叉断面处桩号为SH（3）34+013.7，大地坐标：x=3753628.588，y=508398.325（1度带），天然河道50年一遇洪峰流量280m3/s、200年一遇洪峰流量390m3/s，工程建成后50年一遇洪峰流量280m3/s、200年一遇洪峰流量390m3/s，建筑物总长263.2m，管身段水平投影长151m，管身结构型式四孔两联、孔口尺寸为4.0m×4.0m（宽×高）。
图1朱洼北沟排水倒虹吸管身模板施工图
1.2朱洼北沟排水倒虹吸管身混凝土有抗渗抗冻要求，设计强度等級为C30W6F150。因朱洼北沟排水倒虹吸为南水北调工程中左排穿渠建筑物，为重要隐蔽工程，这对结构的耐久性有了更高的要求（见图1）。
2. 水工混凝土的特点
水工混凝土常用于水上、水下和水位变动区等部位。因其用途不同，技术要求也不同：常与环境水相接触时，一般要求具有较好的抗渗性；在寒冷地区、特别是在水位变动区应用时，要求具有较高的抗冻性；与侵蚀性的水相接触时，要求具有良好的耐蚀性；在大体积构筑物中应用时，为防止温度裂缝的出现，要求具有抵热性和低收缩性；在受高速水流冲刷的部位使用时，要求具有抗冲刷、耐磨及抗气蚀性等。
3. 透水模板布的优点
3.1材料特点。
透水模板布结构分为表层、毛面层，是以
改性高分子聚合纤维为主要原料加工而成，质
地柔软、坚韧，能够适应各种类型的混凝土模板，制作各种形状的高质量的混凝土构件。透水模板布具有以下特点：
（1）能在施工过程中将混凝土表面多余的空气和水排出，避免表面产生气泡、砂线、砂斑；降低混凝土表面水与水泥的比例值W/C，提高了混凝土的表面强度和耐磨性。
（2）紧贴混凝土表面，能确保混凝土在最初阶段的养护保持高湿度，大大减少细微裂缝产生的风险，从而使混凝土的表面细致、密实，减少表面的砂眼和裂纹，提高混凝土的耐久性、耐磨性、抗冻性和表面抗拉强度。
3.2工作原理及性能指标。
（1）透水模板布具有复合的二层功能，表层（称过滤层）光洁，致密具有微细小孔，平均孔径为30～35微米，与混凝土接触能透过水和空气而阻止水泥颗粒通过；毛面层（称垫料层）与模板接触，厚度约1～1.5mm，具有保水透气的性能，保水能力大于0.45L/ m2，排水能力大于3L/ m2，多余的水分渗出、气体透出，只保留适当的水分，使混凝土处于潮湿的环境当中。
（2）浇筑混凝土构件前，将透水模板布粘贴在钢模板上。浇筑时多余的水分、空气穿过透水模板布的过滤层进入垫料层。其中，部分水分涵养在垫料层中，多余的水分和空气通过垫料层排出。混凝土表面水胶比（w／c）值降低，使混凝土表层致密、坚实，从而提高了混凝土的强度和耐久性；另外，确保混凝土在养护期间保持高湿度，将裂缝出现的几率降到最低，同时避免了出现混凝土表面颜色不一致和麻面等缺陷。透水模板布性能指标见表1。
3.3作用效果。
（1）可以有效减少构件表面混凝土的气泡，使混凝土更加致密。
（2）可以使混凝土中的部分水分排出而水泥颗粒留在混凝土表面，使数毫米深的混凝土表面水胶比显著降低。
（3）使构件表面形成一层富含水化硅酸钙的致密硬化层，极大地提高混凝土表层强度、耐磨性、抗裂强度、抗冻性，使混凝土的渗透性、碳化深度和氯化物扩散系数也显著降低。
（4）减少了混凝土内部与外界交换物质的可能，从而提高了构件的耐久性。
（5）具有均匀分布的孔隙，水能通过渗透和毛细作用经透水模板均匀排出，不形成聚集，可以有效地减少砂斑、砂线等混凝土表面缺陷的产生。
（6）透水模板布的保水作用，为混凝土养护提供了一个良好的条件，减少了细微裂缝的产生的可能性。
（7）透水模板布施工快捷简单，可重复使用，节省成本，使用后不需要脱膜剂方可脱膜。
（8）模板因不与混凝土直接接触，模板周转的使用次数也会相对增加。
（9）节省修补砂眼和裂纹的费用，整体的成本降低，后续维修保养的费用大幅减少。
3.4使用透水模板布前后情况对比。
（1）南水北调中线一期工程宝丰郏县段第三施工标段内的朱洼北沟排水到虹吸管身段墙身与底板处设计为45度倒角部位的模板就使用了透水模板布，取得了较好的效果，满足了南水北调的高质量要求。
（2）未使用透水模板布前，施工时此倒角部位需立悬空倒角模板，浇筑混凝土时倒角部位气泡不易排出，拆模后倒角混凝土表面会出现很多气孔，混凝土外观质量无法满足要求。
（3）使用透水模板布后，混凝土表面气孔问题得到了很好的解决，基本上无明显气泡麻面，颜色均匀，无裂缝产生，混凝土的外观质量得到了保证。
（4）使用前后表面缺陷率与强度比较见表2。
（5） 另外，以2孔4m×4m的倒虹吸为例从技术经济上进行比较分析，按透水模板布重复使用2次计算，使用透水模板布后每方混凝土增加费用约0.8元，如果保护得好，可以重复使用3～4次，费用将更低。另外，使用透水模板布后，混凝土表面的缺陷明显减少，质量有较大的提高，从而减少缺陷修补的费用。故在质量要求较高的工程部位，特别是小于90度的倒角部位，采用透水模板布非常有必要、有价值的（未使用透水模板布前和使用透水模板布后效果图见图2）。 4. 透水模板布施工
4.1工艺流程。
模板表面清理→模板布剪裁→喷胶→粘贴模板布→保养。
4.2施工步骤。
（1）模板布粘贴施工前先将模板表面打磨除锈，将灰尘清洗干净，使模板表面清洁，无杂物，并确保模板干燥，从而使模板布喷胶能够充分粘结模板与模板布。
（2）按照模板尺寸裁剪模板布，模板边缘预留5cm，粘贴与模板拼接肋上，并切割螺栓孔，以加强模板布四周的粘结力。
（3）将喷胶均匀的喷在模板表面及四周，喷胶不易过厚，避免胶水渗透模板布，影响模板布排水效果。模板拼装肋上喷胶量应适当加大，确保粘贴牢固。
（4）粘贴模板布时，模板布毡面与模板密贴，先固定好模板布位置，然后由中心向四周展开压实，确保模板布密贴在模板表面，如有皱褶，可将模板布掀起，重新粘贴。
（5）同一块模板如需两块模板布搭接，需先将两块模板布重叠5cm，再在重叠中间位置切开，去掉割下的部分。在搭接位置，喷胶用量应略为增加，以确保拼缝平整相接，且不漏浆。
（6）模板布粘贴完毕，重新检查是否平整，是否存在皱褶和气泡，如存在上述问题，需及时处理。
5. 模板布使用不当产生的外观通病及预防措施
由于透水模板布属于多层纤维组织，使用得当可以提高墩柱的外观质量，使用不当，尤其是初次使用模板布更会增加外观质量通病，所以在混凝土拌和、下料、振捣时都与使用普通钢模板有着根本的区别。
5.1褶皱现象。
外观描述：混凝土外观出现褶皱，高低不平，导致保护层不足。
（1）原因分析：模板布在粘贴或垫垫块时，使模板布产生褶皱。混凝土就会按照模板布的样子产生变形，出现褶皱。
（2）预防措施：粘贴模板布时应选择干燥的天气，且胶水喷涂均匀。先固定好模板布位置，然后由中心向四周展開压实，确保模板布密贴在模板表面，垫垫块时格外小心，不能碰撞模板布，避免使模板布产生扭曲，如有皱褶，可将模板布掀起，重新粘贴。
5.2出现凹槽。
外观描述：拆除模板后，发现一些部位混凝土之间夹杂着模板布，将模板布外侧的混凝土凿除后，混凝土表面存在一些坑洼不平的现象。
（1）原因分析：振捣时振动棒将模板布破坏，有部分灰浆渗入模板和模板布中间使模板布鼓起，混凝土凝固后，将模板布夹杂在混凝土内。拆除模板后，小部分被破坏的模板布沾在混凝土上，将模板布外侧的混凝土凿除后，造成混凝土表面出现凹槽。
（2）预防措施：振捣时注意振捣棒与模板的距离，避免振捣棒碰触模板布，振捣棒应距离模板布20cm进行振捣。在振捣过程中如发现模板布有破损现象，应及时处理，对破损部位进行更换。对振捣人员做好技术交底，既不能过振也不能漏振，否则都会产生外观质量缺陷。
6. 结束语
透水模板布的适用范围非常广泛，在此仅以在倒虹吸底部倒角部位的应用说明其在水工混凝土中使用后的作用效果及优点，其实在水工混凝土施工中对混凝土抗冲耐磨要求较高的部位，如溢洪洞、泄洪槽、泄水闸、溢流面、排水涵洞、导流洞等均可以通过采用透水模板布取得较好的效果。
【关键词】水工混凝土；透水模板布；倒虹吸；外观质量
1. 工程概况
1.1朱洼北沟排水倒虹吸工程位于宝丰县贺岭村西约500m，朱洼村北约600m，是南水北调中线工程总干渠与朱洼北沟之交叉建筑物，交叉断面以上集水面积16.09Km2。沟道与总干渠交叉断面处桩号为SH（3）34+013.7，大地坐标：x=3753628.588，y=508398.325（1度带），天然河道50年一遇洪峰流量280m3/s、200年一遇洪峰流量390m3/s，工程建成后50年一遇洪峰流量280m3/s、200年一遇洪峰流量390m3/s，建筑物总长263.2m，管身段水平投影长151m，管身结构型式四孔两联、孔口尺寸为4.0m×4.0m（宽×高）。
图1朱洼北沟排水倒虹吸管身模板施工图
1.2朱洼北沟排水倒虹吸管身混凝土有抗渗抗冻要求，设计强度等級为C30W6F150。因朱洼北沟排水倒虹吸为南水北调工程中左排穿渠建筑物，为重要隐蔽工程，这对结构的耐久性有了更高的要求（见图1）。
2. 水工混凝土的特点
水工混凝土常用于水上、水下和水位变动区等部位。因其用途不同，技术要求也不同：常与环境水相接触时，一般要求具有较好的抗渗性；在寒冷地区、特别是在水位变动区应用时，要求具有较高的抗冻性；与侵蚀性的水相接触时，要求具有良好的耐蚀性；在大体积构筑物中应用时，为防止温度裂缝的出现，要求具有抵热性和低收缩性；在受高速水流冲刷的部位使用时，要求具有抗冲刷、耐磨及抗气蚀性等。
3. 透水模板布的优点
3.1材料特点。
透水模板布结构分为表层、毛面层，是以
改性高分子聚合纤维为主要原料加工而成，质
地柔软、坚韧，能够适应各种类型的混凝土模板，制作各种形状的高质量的混凝土构件。透水模板布具有以下特点：
（1）能在施工过程中将混凝土表面多余的空气和水排出，避免表面产生气泡、砂线、砂斑；降低混凝土表面水与水泥的比例值W/C，提高了混凝土的表面强度和耐磨性。
（2）紧贴混凝土表面，能确保混凝土在最初阶段的养护保持高湿度，大大减少细微裂缝产生的风险，从而使混凝土的表面细致、密实，减少表面的砂眼和裂纹，提高混凝土的耐久性、耐磨性、抗冻性和表面抗拉强度。
3.2工作原理及性能指标。
（1）透水模板布具有复合的二层功能，表层（称过滤层）光洁，致密具有微细小孔，平均孔径为30～35微米，与混凝土接触能透过水和空气而阻止水泥颗粒通过；毛面层（称垫料层）与模板接触，厚度约1～1.5mm，具有保水透气的性能，保水能力大于0.45L/ m2，排水能力大于3L/ m2，多余的水分渗出、气体透出，只保留适当的水分，使混凝土处于潮湿的环境当中。
（2）浇筑混凝土构件前，将透水模板布粘贴在钢模板上。浇筑时多余的水分、空气穿过透水模板布的过滤层进入垫料层。其中，部分水分涵养在垫料层中，多余的水分和空气通过垫料层排出。混凝土表面水胶比（w／c）值降低，使混凝土表层致密、坚实，从而提高了混凝土的强度和耐久性；另外，确保混凝土在养护期间保持高湿度，将裂缝出现的几率降到最低，同时避免了出现混凝土表面颜色不一致和麻面等缺陷。透水模板布性能指标见表1。
3.3作用效果。
（1）可以有效减少构件表面混凝土的气泡，使混凝土更加致密。
（2）可以使混凝土中的部分水分排出而水泥颗粒留在混凝土表面，使数毫米深的混凝土表面水胶比显著降低。
（3）使构件表面形成一层富含水化硅酸钙的致密硬化层，极大地提高混凝土表层强度、耐磨性、抗裂强度、抗冻性，使混凝土的渗透性、碳化深度和氯化物扩散系数也显著降低。
（4）减少了混凝土内部与外界交换物质的可能，从而提高了构件的耐久性。
（5）具有均匀分布的孔隙，水能通过渗透和毛细作用经透水模板均匀排出，不形成聚集，可以有效地减少砂斑、砂线等混凝土表面缺陷的产生。
（6）透水模板布的保水作用，为混凝土养护提供了一个良好的条件，减少了细微裂缝的产生的可能性。
（7）透水模板布施工快捷简单，可重复使用，节省成本，使用后不需要脱膜剂方可脱膜。
（8）模板因不与混凝土直接接触，模板周转的使用次数也会相对增加。
（9）节省修补砂眼和裂纹的费用，整体的成本降低，后续维修保养的费用大幅减少。
3.4使用透水模板布前后情况对比。
（1）南水北调中线一期工程宝丰郏县段第三施工标段内的朱洼北沟排水到虹吸管身段墙身与底板处设计为45度倒角部位的模板就使用了透水模板布，取得了较好的效果，满足了南水北调的高质量要求。
（2）未使用透水模板布前，施工时此倒角部位需立悬空倒角模板，浇筑混凝土时倒角部位气泡不易排出，拆模后倒角混凝土表面会出现很多气孔，混凝土外观质量无法满足要求。
（3）使用透水模板布后，混凝土表面气孔问题得到了很好的解决，基本上无明显气泡麻面，颜色均匀，无裂缝产生，混凝土的外观质量得到了保证。
（4）使用前后表面缺陷率与强度比较见表2。
（5） 另外，以2孔4m×4m的倒虹吸为例从技术经济上进行比较分析，按透水模板布重复使用2次计算，使用透水模板布后每方混凝土增加费用约0.8元，如果保护得好，可以重复使用3～4次，费用将更低。另外，使用透水模板布后，混凝土表面的缺陷明显减少，质量有较大的提高，从而减少缺陷修补的费用。故在质量要求较高的工程部位，特别是小于90度的倒角部位，采用透水模板布非常有必要、有价值的（未使用透水模板布前和使用透水模板布后效果图见图2）。 4. 透水模板布施工
4.1工艺流程。
模板表面清理→模板布剪裁→喷胶→粘贴模板布→保养。
4.2施工步骤。
（1）模板布粘贴施工前先将模板表面打磨除锈，将灰尘清洗干净，使模板表面清洁，无杂物，并确保模板干燥，从而使模板布喷胶能够充分粘结模板与模板布。
（2）按照模板尺寸裁剪模板布，模板边缘预留5cm，粘贴与模板拼接肋上，并切割螺栓孔，以加强模板布四周的粘结力。
（3）将喷胶均匀的喷在模板表面及四周，喷胶不易过厚，避免胶水渗透模板布，影响模板布排水效果。模板拼装肋上喷胶量应适当加大，确保粘贴牢固。
（4）粘贴模板布时，模板布毡面与模板密贴，先固定好模板布位置，然后由中心向四周展开压实，确保模板布密贴在模板表面，如有皱褶，可将模板布掀起，重新粘贴。
（5）同一块模板如需两块模板布搭接，需先将两块模板布重叠5cm，再在重叠中间位置切开，去掉割下的部分。在搭接位置，喷胶用量应略为增加，以确保拼缝平整相接，且不漏浆。
（6）模板布粘贴完毕，重新检查是否平整，是否存在皱褶和气泡，如存在上述问题，需及时处理。
5. 模板布使用不当产生的外观通病及预防措施
由于透水模板布属于多层纤维组织，使用得当可以提高墩柱的外观质量，使用不当，尤其是初次使用模板布更会增加外观质量通病，所以在混凝土拌和、下料、振捣时都与使用普通钢模板有着根本的区别。
5.1褶皱现象。
外观描述：混凝土外观出现褶皱，高低不平，导致保护层不足。
（1）原因分析：模板布在粘贴或垫垫块时，使模板布产生褶皱。混凝土就会按照模板布的样子产生变形，出现褶皱。
（2）预防措施：粘贴模板布时应选择干燥的天气，且胶水喷涂均匀。先固定好模板布位置，然后由中心向四周展開压实，确保模板布密贴在模板表面，垫垫块时格外小心，不能碰撞模板布，避免使模板布产生扭曲，如有皱褶，可将模板布掀起，重新粘贴。
5.2出现凹槽。
外观描述：拆除模板后，发现一些部位混凝土之间夹杂着模板布，将模板布外侧的混凝土凿除后，混凝土表面存在一些坑洼不平的现象。
（1）原因分析：振捣时振动棒将模板布破坏，有部分灰浆渗入模板和模板布中间使模板布鼓起，混凝土凝固后，将模板布夹杂在混凝土内。拆除模板后，小部分被破坏的模板布沾在混凝土上，将模板布外侧的混凝土凿除后，造成混凝土表面出现凹槽。
（2）预防措施：振捣时注意振捣棒与模板的距离，避免振捣棒碰触模板布，振捣棒应距离模板布20cm进行振捣。在振捣过程中如发现模板布有破损现象，应及时处理，对破损部位进行更换。对振捣人员做好技术交底，既不能过振也不能漏振，否则都会产生外观质量缺陷。
6. 结束语
透水模板布的适用范围非常广泛，在此仅以在倒虹吸底部倒角部位的应用说明其在水工混凝土中使用后的作用效果及优点，其实在水工混凝土施工中对混凝土抗冲耐磨要求较高的部位，如溢洪洞、泄洪槽、泄水闸、溢流面、排水涵洞、导流洞等均可以通过采用透水模板布取得较好的效果。