超大面積清水混凝土結(jié)構(gòu)清水混凝土配制及施工技術(shù)

　　摘要：本文介紹了鄭州國際會(huì)展中心超大面積清水混凝土結(jié)構(gòu)清水混凝土的配制及施工技術(shù)實(shí)踐,表明通過采用外加劑技術(shù)提高混凝土體積穩(wěn)定性并從混凝土配合比、施工組織到細(xì)部處理等各個(gè)環(huán)節(jié)認(rèn)真細(xì)致地組織和部署,可以實(shí)現(xiàn)超大面積混凝土結(jié)構(gòu)清水化。

　   前言

　　清水混凝土結(jié)構(gòu)是指一次澆筑成型，表面不作任何裝飾裝修，直接采用混凝土自然色為飾面，突出體現(xiàn)混凝土原色質(zhì)感，通過混凝土表面有規(guī)則的線條、槽孔等裝飾圖案，達(dá)到一種裝飾效果的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)風(fēng)格的結(jié)構(gòu)。該混凝土結(jié)構(gòu)要求外觀幾何尺寸準(zhǔn)確，混凝土表面平整光潔，色澤均勻一致，無外傷致?lián)p和污染現(xiàn)象，施工縫設(shè)置整齊美觀，不允許出現(xiàn)普通混凝土常有的蜂窩、麻面、砂帶等質(zhì)量通病，從而使混凝土主體結(jié)構(gòu)形成自然的秀美外觀。

　　清水混凝土結(jié)構(gòu)以混凝土本身的自然顏色和紋理作為最終裝飾效果，體現(xiàn)了建筑物潔凈自然、莊重簡約的個(gè)性，被越來越多的建筑設(shè)計(jì)師所采用。

　　1 工程概況

　　鄭州國際會(huì)展中心工程位于鄭州鄭東新區(qū)cbd 商務(wù)區(qū)中央公園內(nèi)，是鄭州鄭東新區(qū)的三座標(biāo)志性建筑之一。該工程總建筑面積 21.47 萬m2，由會(huì)議中心和展覽中心兩部分組成。該工程由日本黑川紀(jì)章建筑都市設(shè)計(jì)事物所總體設(shè)計(jì)，所有混凝土結(jié)構(gòu)外墻、外露結(jié)構(gòu)柱、聯(lián)橋、欄板、突出屋面的樓梯間、女兒墻等部位均為清水混凝土（日方設(shè)計(jì)稱為原漿飾面混凝土，簡稱原漿混凝土），墻板采用超長超寬大面積的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，面積約56000m2，據(jù)稱是中國目前最大的清水混凝土墻面。

　　2 混凝土技術(shù)分析

　　混凝土拌合物的性能和混凝土澆筑施工控制水平是影響清水混凝土質(zhì)量的兩大重要因素。清水混凝土工程就混凝土本身而言主要需要解決兩大技術(shù)難題：一是提高混凝土的抗裂性能。本工程混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度c40 ,墻體厚度600mm、400mm、300mm，一次澆筑長度平均45m，超過規(guī)范規(guī)定 35m 留置后澆帶或變形縫的上限，屬超長薄壁結(jié)構(gòu)。出現(xiàn)裂縫的混凝土墻面將影響建筑物的結(jié)構(gòu)安全尤其是嚴(yán)重影響人的心理感受，因而必須采取措施提高混凝土的抗裂性能。二是提高混凝土的表面質(zhì)量?；炷帘砻嬉蟊３植鹉：蟮脑?，混凝土密實(shí)、整潔，無蜂窩、麻面、孔洞、漏漿、冷縫、爛根、無流淌和沖刷痕跡，無剔鑿、磨、抹、涂刷、修補(bǔ)痕跡。

　　2.1 提高抗裂性能

　　引起混凝土開裂的原因很多，而且很復(fù)雜，對(duì)于國展中心超大面積混凝土而言，由于塑性收縮、干燥收縮和溫差應(yīng)力引起混凝土的開裂，從而降低混凝土的抗裂性能的可能性最大，因此，必須通過合適的技術(shù)途徑來防止和減少塑性、干燥收縮，降低由于水泥水化熱引起的溫升。

　?、?優(yōu)選原材料。選取對(duì)于降低混凝土絕熱溫升有利的水泥、摻合料、集料及外加劑，從而降低水泥水化熱，延緩水化過程，降低放熱速率及峰值，減少溫度收縮，避免溫縮裂縫的產(chǎn)生。[Page]

　?、?優(yōu)化混凝土配合比。采用控制水膠比、單位膠凝材料總量、單位水泥用量和砂率等措施，盡量降低混凝土的絕熱溫升，減少混凝土內(nèi)外溫差，同時(shí)減小混凝土干縮和自收縮，提高混凝土體積穩(wěn)定性。

　?、?改善混凝土和易性 ,減少泌水、避免離析，提高混凝土作為非均質(zhì)材料的宏觀均勻性 ,避免產(chǎn)生薄弱區(qū)域 ,提高混凝土構(gòu)筑物的整體抗變形能力。

　?、?通過摻入合適的摻合料，改善水泥基體與集料的界面結(jié)構(gòu)狀態(tài)，提高界面粘結(jié)強(qiáng)度，從而提高混凝土抗拉極限強(qiáng)度。

　?、?采用性能優(yōu)越的外加劑 ,減少混凝土的收縮變形。

　　2.2 提高外觀質(zhì)量

　　混凝土外觀質(zhì)量是指混凝土硬化后，其外表顏色一致，平整光滑，節(jié)縫平順，棱角分明，防止出現(xiàn)蜂窩麻面，露筋、裂縫、脹模、掉角等外觀缺陷。因而，影響清水混凝土外觀質(zhì)量的常見問題有：顏色不一致，蜂窩，麻面，斑點(diǎn)，露筋，跑模，線條不明，縫隙夾層，水泡氣孔和缺棱掉角等，產(chǎn)生這些問題原因是多方面的，可以從材料、施工的各個(gè)方面、各個(gè)環(huán)節(jié)入手，采取切實(shí)可行的技術(shù)途徑。

　?、?選擇同一產(chǎn)地、同一品牌的水泥、摻合料、砂、石、外加劑等原材料，并嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量，確?；炷列阅艿姆€(wěn)定性和外觀顏色的均勻性。

　?、?優(yōu)化混凝土配合比，通過改善混凝土的粘聚性，減少泌水，避免離析，提高混凝土色澤均一性；采用均化氣泡措施，減少宏觀氣泡；提高混凝土的易密實(shí)性，避免宏觀缺陷。

　　⑶ 嚴(yán)格控制模板表面的光潔度和模板安裝的平整度，防止出現(xiàn)漏漿、蜂窩、麻面等現(xiàn)象。

　　⑷ 制定嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的混凝土施工工法，采用合適的澆筑和振搗工藝，避免混凝土生產(chǎn)過程的質(zhì)量波動(dòng)和局部外觀缺陷，提高混凝土整體質(zhì)量的均勻性和完整性。

　?、?澆筑完成的混凝土做好養(yǎng)護(hù)和必要的修復(fù)措施，并對(duì)拆模后的混凝土做好必要的保護(hù)，以避免混凝土的二次污染，影響外觀。[Page]

　　總之，對(duì)于超大面積墻板清水混凝土 ,必須從材料、設(shè)計(jì)和施工三個(gè)方面綜合考慮，分析影響混凝土抗裂性能和外觀質(zhì)量的因素，通過一定的技術(shù)途徑，才能提高混凝土的抗裂性能和確?；炷恋耐庥^質(zhì)量。

　　3 混凝土配合比設(shè)計(jì)

　　3.1 原材料

　　1 水泥：鄭州七里崗水泥廠產(chǎn) p·o 42.5，28d 強(qiáng)度48mpa，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量 0.26；

　　2 粉煤灰:龍首i級(jí)粉煤灰；

　　3 砂:ii 區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)2.7，含泥量0.9 %，泥塊含量0.4%；

　　4 石子:10mm～20mm 單粒級(jí)，壓碎值7 %，針片狀顆粒1.3%

　　5 外加劑:江蘇省建筑科學(xué)研究院有限公司研制并生產(chǎn)的抗裂防滲劑jm - iii c 和第三代聚羧系高效減水劑jm -pca (i) 復(fù)合使用。

　　3.2 配合比設(shè)計(jì)思路

　　不同配合比和材料組成，導(dǎo)致混凝土不同的力學(xué)性能指標(biāo)及耐久性指標(biāo)。需根據(jù)所選用的工程材料和施工方案等，在兼顧力學(xué)性能、耐久性和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，以最優(yōu)目標(biāo)規(guī)劃，研究混凝土的最佳配合比范圍和材料組成，提出以抗裂性和外觀質(zhì)量為主要目標(biāo)的高性能清水混凝土配合比設(shè)計(jì)新方法。

　　通過各種配合比影響因素對(duì)新拌混凝土和易性、坍落度經(jīng)時(shí)損失、泌水率、含氣量等進(jìn)行研究，根據(jù)新拌混凝土的性能選擇合適的混凝土配合比，并提出混凝土的工作性指標(biāo)。

　　對(duì)硬化后混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度、彈性模量、軸心抗壓強(qiáng)度、極限抗拉強(qiáng)度、泊桑比、線膨脹系數(shù)等力學(xué)性能進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究，根據(jù)力學(xué)性能選擇合適混凝土配合比。

　　對(duì)混凝土早期和后期的變形性能進(jìn)行全面分析，包括塑性收縮、干燥收縮、自收縮和抗裂等，根據(jù)變形性能選擇合適的混凝土配合比。

　　鋼筋銹蝕主要是由于氯離子滲透和碳化引起的，因此有必要對(duì)各配合比進(jìn)行抗氯離子滲透和抗碳化等耐久性能的研究，通過試驗(yàn)確定合適的混凝土配合比。[Page]

　　清水混凝土最主要的指標(biāo)就是其外觀質(zhì)量，通過對(duì)各配合比混凝土的外觀質(zhì)量進(jìn)行全面研究，選擇合適的混凝土配合比。

　　在綜合新拌混凝土性能、力學(xué)性能、變形性能、耐久性能和外觀質(zhì)量研究的試驗(yàn)結(jié)果，確定適用于鄭州國展中心超大面積墻板清水混凝土的最佳配合比。

　　3.3 混凝土配合比

　　經(jīng)過大量的試驗(yàn)和反復(fù)驗(yàn)證，確定了混凝土最佳配合比，配合比指標(biāo)（如表1）。

　　4 混凝土澆筑試驗(yàn)驗(yàn)證

　　4.1 新拌混凝土性能

　　混凝土出機(jī)坍落度160mm，到現(xiàn)場(chǎng)155mm，混凝土和易性流動(dòng)性好，無離析和明顯泌水，含氣量3.0 %，泵送和下料順利，凝結(jié)時(shí)間適中。

　　4.2 硬化混凝土性能

　　混凝土7d 強(qiáng)度41.6mpa ,7d 收縮率 - 109 ×10-6 ，試塊顏色均勻，無縮模和大氣泡；試驗(yàn)墻混凝土與萘系減水劑配制的混凝土相比具有更好的表面質(zhì)量。

　　4.3 澆搗工藝比較

　　現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，采用二次振搗技術(shù)可以解決傳統(tǒng)澆搗工藝難以解決的混凝土表面流墜感、上下層下料接縫、表面色澤均勻性等問題，尤其是混凝土表面麻面、氣孔等質(zhì)量缺陷。[Page]

　　5 混凝土施工控制

　　5.1 原材料控制

　　如果原材料產(chǎn)地和廠家出現(xiàn)變化，會(huì)對(duì)混凝土色澤及混凝土性能產(chǎn)生極大的影響，因此必須采取有效措施確保原材料貨源固定，現(xiàn)場(chǎng)料廠保證足夠儲(chǔ)存量。原材料中水泥材料變化的影響因素最大，和水泥供應(yīng)商除了對(duì)水泥一般質(zhì)量控制指標(biāo)進(jìn)行約定外，還對(duì)水泥成分、石礦來源、一次生產(chǎn)量、庫存保證量等進(jìn)行特別合同約定。對(duì)石礦來源 ,砂子產(chǎn)地等其它混凝土原材料等進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定，以保證在整個(gè)施工過程中混凝土質(zhì)量穩(wěn)定、色澤一致。

　　5.2 混凝土進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收

　　混凝土澆筑前按照澆筑計(jì)劃和施工部署，準(zhǔn)備好足夠的施工人員和泵送機(jī)械，做好現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)工作，由專人控制混凝土質(zhì)量，確?；炷良夹g(shù)性能和工作性的一致性和同一性。對(duì)混凝土現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收制定專門標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收，每車必檢，不滿足要求的堅(jiān)決退場(chǎng)。

　　5.3 混凝土澆搗工藝

　　現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑采用分層下料分層振搗法：

　　1 嚴(yán)格控制每層澆筑高度

　　底部鋪設(shè)20mm厚同混凝土配合比去粗骨料砂漿，然后層下料，第一層為 300mm高，以后每層 400mm～500mm高，專用標(biāo)桿控制分層下料高度。

　　2 嚴(yán)格控制插搗深度

　　使用50# 、30#型振動(dòng)器，并在振搗棒上進(jìn)行高度標(biāo)識(shí)，控制插搗深度。

　　3 嚴(yán)格控制振搗時(shí)間

　　以混凝土表面出現(xiàn)均勻漿體，不再出現(xiàn)混凝土下沉和大氣泡，混凝土面呈水平狀態(tài)為最佳混凝土振搗時(shí)間。

　　4 消泡[Page]

　　采用直徑 25mm竹竿模內(nèi)插搗和專用木錘模外敲擊的助振搗方法 ,確?；炷琳駬v質(zhì)量 ,充分排除邊角、杯口、圓邊緣和分格條底部氣泡。

　　5 合理劃分混凝土澆筑區(qū)段

　　每區(qū)段最長不超過 50m ,便于現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑管理、混土供應(yīng)調(diào)度和減少勞動(dòng)強(qiáng)度、提高施工效率。

　　6 實(shí)行澆筑責(zé)任制

　　每 10m 區(qū)段設(shè)一個(gè)混凝土澆筑小組 ,做到混凝土澆筑、振搗精益求精。

　　7 門窗細(xì)部處理

　　先澆筑窗臺(tái)部位，該窗臺(tái)部位模板為拼裝組合形式，利窗臺(tái)內(nèi)側(cè)口作為下料口，混凝土澆筑完成及時(shí)收平并將模板閉嚴(yán)密，然后再澆筑窗洞口兩側(cè)及上部混凝土，門窗洞口兩同時(shí)對(duì)稱均勻下料。

　　8 墻頂特殊處理

　　墻頂預(yù)留 300mm高作為特殊處理層，待下層混凝土澆筑振搗完畢1h后澆筑，采用 30# 棒 45 度角斜向振搗，振搗棒插入下層混凝 100mm，在振搗的同時(shí)模外加強(qiáng)木錘輔助振搗和竹竿模內(nèi)插搗，充分排除上下層混凝土交接區(qū)域聚集在外模板上的氣泡和頂層混凝土中的郁結(jié)氣泡，使上下層混凝土顏色均勻一致。

　　5.4 層間施工縫處理

　　層間施工縫處理極為關(guān)鍵,如果處理不當(dāng)，很容易出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)、脹模、漏漿等質(zhì)量缺陷，可能會(huì)造成清水混凝土墻面施工失敗。

　　1 層間托架 　利用下層已經(jīng)硬化的混凝土面作為支撐，采用雙10 # 槽鋼制作，既能夠承擔(dān)模板自身重量，又能夠?qū)娱g根部進(jìn)行加固，防止由于根部模板輕微變形所帶來的滲漿。

　　2 兩縫合一 　利用層間設(shè)計(jì)明縫分格條作為上下層施工縫分界，通過精確控制混凝土澆筑標(biāo)高和認(rèn)真清理施工縫，將施工縫留在25mm厚分格條的中間部位。

　　5.5 清水混凝土的養(yǎng)護(hù)

　　混凝土澆筑完成、模板拆除后及時(shí)養(yǎng)護(hù)。為避免混凝土表面人為產(chǎn)生色差，清水混凝土養(yǎng)護(hù)既不能采取灑水，也不能采取涂刷養(yǎng)護(hù)液等方式。經(jīng)過多次試驗(yàn)，采取隔離保濕養(yǎng)護(hù)方法:通過螺栓孔生根，在混凝土表面用鍍鋅鐵絲捆扎 30 ×30 木龍骨，外側(cè)滿鋪一層表面扎孔的塑料薄膜，利用鍍鋅釘固定在木方龍骨上，塑料薄膜外側(cè)滿鋪一層用潔凈水浸透的棉氈，最外側(cè)再覆蓋一層 0.2mm厚塑料薄膜作為與外界隔離層。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于 45d。[Page]

　　6 清水混凝土施工效果

　　鄭州國際會(huì)展中心工程清水混凝土結(jié)構(gòu)前期做了大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，從混凝土配合比、施工組織到細(xì)部處理等均進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致的組織和部署，采用措施得當(dāng)，管理到位，實(shí)施效果良好。混凝土強(qiáng)度全部滿足設(shè)計(jì)要求，清水混凝土墻面顏色均一、平整光滑、節(jié)縫平順、棱角分明，無蜂窩麻面、露筋、脹模、掉角等外觀缺陷，尤其是混凝土墻面未出現(xiàn)可見裂縫，達(dá)到了設(shè)計(jì)者的意圖，也得到了社會(huì)各方及專家的認(rèn)可。

　　7 結(jié)論

　?、?兩種外加劑復(fù)合使用充分發(fā)揮了jm - iii(c) 的微膨脹抗裂功能、jm - pca i 的高效減水、增強(qiáng)、低收縮功能 ,可以有效控制混凝土的水泥用量與用水量、控制水泥水化放熱的速度，減少混凝土收縮，提高混凝土體積穩(wěn)定性。

　?、?jm - pca(i) 明顯提高混凝土施工和易性，有利于混凝土各組分材料分布更均勻，消除混凝土表面泌水線，減少大氣泡的產(chǎn)生、改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)、減少混凝土外表面肉眼可見大孔，提高外觀質(zhì)量。

　?、?通過從混凝土配合比、施工組織到細(xì)部處理等各個(gè)環(huán)節(jié)認(rèn)真細(xì)致的組織和部署，采用措施得當(dāng)，管理到位，清水混凝土完全可以實(shí)現(xiàn)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　1 鄭州國際會(huì)展中心原漿混凝土試驗(yàn)方案.

　　2 鄭州市國際會(huì)展中心項(xiàng)目部原漿混凝土施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量控制.

　　3 wittmann f h. 高性能混凝土材料特性與設(shè)計(jì) m . 北京:中國鐵道出版社,1998.

　　4 gb50210 - 2001. 建筑裝飾裝修工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范s.

　　5 黃士元,等. 近代混凝土技術(shù) m . 西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社,1998.

作者：何錦華, 王守合, 杜建峰, 呂星, 劉建忠