周玄沐，張雙艷，周曉陽,，陳健，董耀武

（1. 武漢源錦科技股份有限公司，湖北　武漢　430083；2. 武漢源錦商品混凝土有限公司，湖北　武漢　430083）

淺析清水混凝土的材料及施工特點(diǎn)

周玄沐1，張雙艷1，周曉陽1,2，陳健2，董耀武2

（1. 武漢源錦科技股份有限公司，湖北武漢430083；2. 武漢源錦商品混凝土有限公司，湖北武漢430083）

本文從清水混凝土的發(fā)展及特點(diǎn)出發(fā)，在原材料特點(diǎn)、施工技術(shù)要點(diǎn)上探討了清水混凝土施工工藝在建筑工程中的具體應(yīng)用。并總結(jié)了以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：盡量保證混凝土原材料的質(zhì)量顏色粒徑統(tǒng)一，減少混凝土材料上的波動(dòng)影響；合理使用外加劑、保護(hù)劑；注意控制混凝土攪拌時(shí)間；施工澆筑分兩次振搗，嚴(yán)格按要求進(jìn)行；合理搭建模板；做好后期養(yǎng)護(hù)及表面處置。

清水混凝土；施工技術(shù)；建筑工程；原材料控制

0　引言

隨著高性能混凝土的發(fā)展，人們越來越關(guān)注混凝土建筑的藝術(shù)表現(xiàn)效果和綠色生態(tài)意義，清水混凝土作為混凝土材料中最高級的表達(dá)形式，也逐漸成為城市建設(shè)的熱點(diǎn)。清水混凝土在澆筑成型后不再做其他面層處理，僅需薄薄的透明保護(hù)層，無需進(jìn)行多余裝飾，其表達(dá)出來的視覺效果比較符合東方審美，有一股超凡脫俗的禪意，接近石材的美感可以搭配出很多室內(nèi)風(fēng)格，極有質(zhì)感。清水混凝土自問世以來就受到國內(nèi)外建筑大師的青睞，提出著名 “新建筑五點(diǎn)”的勒柯布西耶，就喜歡這種脫模后無需裝飾的混凝土，其應(yīng)用的作品有朗香教堂、昌迪加爾法院、拉吐亥修道院等；而“清水混凝土詩人”安藤忠雄的作品中，將本來粗糙的混凝土，轉(zhuǎn)化得“纖柔若絲”，禪意撲面，將其運(yùn)用到了工程美學(xué)的高度層次[1,2]。

1　清水混凝土的發(fā)展及特點(diǎn)

清水混凝土產(chǎn)生于20世紀(jì)20年代[3]，設(shè)計(jì)師不局限于混凝土原有的單一建筑材料屬性，而對其表面光滑平整、顏色統(tǒng)一均勻、建筑效果好、綜合成本低、施工質(zhì)量高等特點(diǎn)加以利用。到了20世紀(jì)80年代，在歐洲、北美、日本等建筑業(yè)發(fā)達(dá)國家，清水混凝土已經(jīng)得到了極大的發(fā)展，許多經(jīng)典優(yōu)秀的“素顏”混凝土建筑應(yīng)運(yùn)而生，如耶魯大學(xué)英國藝術(shù)館（紐黑文市）、肯尼迪國際機(jī)場環(huán)球航空大樓（紐約）、達(dá)拉斯國際機(jī)場候機(jī)大樓（華盛頓）等。

在我國，清水混凝土的發(fā)展始于20世紀(jì)70年代[4]，主要是在內(nèi)澆外掛體系里預(yù)制混凝土的外墻反打設(shè)計(jì)中得到了認(rèn)可應(yīng)用，并有一定的進(jìn)步。但是發(fā)展中期，設(shè)計(jì)師更傾向于運(yùn)用面磚、玻璃幕墻、釉面瓷磚、天然石材等后期裝飾，清水混凝土的發(fā)展也因市場需求少而受阻停滯。直到20世紀(jì)90年代，結(jié)構(gòu)長城杯工程將沉睡已久的清水混凝土再次推向公眾視野。許多國內(nèi)建筑師開始看到清水混凝土的魅力，這種充滿禪意的藝術(shù)也被國人所認(rèn)可。因此，國內(nèi)清水混凝土的需求已不再僅限于道路、橋梁、機(jī)場，在工民建中也逐漸散發(fā)其魅力，近幾年的經(jīng)典案例有：三聯(lián)圖書館（南戴河）、龍美術(shù)館（上海）、垂直玻璃宅（上海）、鹿野苑美術(shù)館（四川）、范增藝術(shù)館（南通）、四川美院虎溪校區(qū)圖書館（重慶）等。中國獨(dú)有的東方美學(xué)加上越來越被國人認(rèn)可的清水混凝土，標(biāo)志著國內(nèi)清水混凝土發(fā)展的巨大潛力。

2　清水混凝土原材料的特點(diǎn)

2.1配合比的設(shè)計(jì)

清水混凝土要求表面光滑平整、無蜂窩麻面、無表面氣泡、成色均勻統(tǒng)一、便于施工時(shí)的振搗，因此新拌混凝土必須具有極好的工作性和粘聚性，絕對不允許出現(xiàn)分層離析的現(xiàn)象。配合比設(shè)計(jì)階段，應(yīng)適當(dāng)增加砂率、合理選擇水泥用量，這兩點(diǎn)直接影響混凝土表面光滑度。在保證強(qiáng)度的前提下，盡量使用低強(qiáng)度等級水泥。嚴(yán)格控制用水量，水灰比在0.52～0.55范圍內(nèi)，避免用水量過大。

2.2骨料

清水混凝土對施工的要求較普通混凝土高，振搗的充分性決定了混凝土成品的勻質(zhì)性。振搗作用會(huì)使混凝土中級配不好的粗骨料離析，從而導(dǎo)致質(zhì)地和色澤的不均勻。因此清水混凝土對粗骨料的要求是連續(xù)級配好、強(qiáng)度高、含泥量低、顏色盡量一致。細(xì)骨料同樣不能含泥過高，細(xì)度模數(shù)應(yīng)在2.3以上，堿活性應(yīng)符合相關(guān)要求，顏色也應(yīng)保持均一性。

2.3水泥

水泥應(yīng)盡可能選用同一廠家同一批次產(chǎn)品。保證其質(zhì)量的穩(wěn)定性，水泥宜具有較低的堿含量（＜5%）、較低的 C3A含量、較高的強(qiáng)度富余系數(shù)，強(qiáng)度等級不宜低于42.5R。避免使用添加引氣型助磨劑的水泥，不得不使用時(shí)，一定要在減水劑的復(fù)配中加入消泡劑，以消除助磨劑帶來的不規(guī)則氣泡。水泥熟料中 Fe2O3或者 Mn、Cr 等有色重金屬對混凝土的顏色會(huì)有一定影響，這也可以成為水泥的一種選擇依據(jù)[5]。

2.4摻合料

摻合料是水泥以外決定混凝土顏色的原材料，因此粉煤灰、礦粉和水泥一樣也應(yīng)盡可能選用同一廠家同一批次產(chǎn)品，保證其質(zhì)量的穩(wěn)定性。為了防止水泥用量過多造成水化熱過大而產(chǎn)生裂縫，摻合料用量一般應(yīng)占膠凝材料總量的20%～25%。

2.5外加劑

清水混凝土的要求是試件表面平整、光滑，色澤均勻，無明顯的表觀缺陷，可直接達(dá)到飾面效果，因此對混凝土各項(xiàng)性能有較高要求，未摻加減水劑會(huì)造成表面氣泡多、蜂窩麻面、色差嚴(yán)重等現(xiàn)象，無法滿足清水混凝土表觀質(zhì)量的要求。以聚羧酸減水劑為代表的外加劑，其減水作用以及復(fù)配小料的增稠塑化效果，可以使混凝土的工作性、穩(wěn)定性、勻質(zhì)性、抗裂性和耐久性表現(xiàn)更好。在其應(yīng)用中應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：

（1）聚羧酸減水劑應(yīng)與水泥有良好的適應(yīng)性，不同減水劑、或同種減水劑的不同復(fù)配工藝都會(huì)影響混凝土的色澤狀態(tài)。因此，減水劑必須嚴(yán)格使用同一廠家生產(chǎn)的同一種類產(chǎn)品，對首批進(jìn)場的減水劑經(jīng)見證取樣復(fù)試合格之后，留樣進(jìn)行產(chǎn)品穩(wěn)定性對比，出現(xiàn)明顯色差的及時(shí)處理解決。若因溫度等施工條件或其他混凝土原材料的波動(dòng)，而需要調(diào)整減水劑成分時(shí)，需重新進(jìn)行試驗(yàn)，確保新老批次的減水劑作用效果一致[6]。

（2）在清水混凝土的生產(chǎn)過程中，加入減水劑后的攪拌方式與時(shí)間會(huì)有一定程度的顏色影響，故應(yīng)適當(dāng)增加攪拌時(shí)間，增強(qiáng)混凝土產(chǎn)品的均勻性。且在施工供貨過程中，應(yīng)該留好混凝土樣板，每批次產(chǎn)品嚴(yán)格與樣品進(jìn)行對比，以免造成色澤上的誤差，影響工程整體效果[7]。

現(xiàn)階段，機(jī)制砂在現(xiàn)代混凝土中廣泛使用，而機(jī)制砂的級配、顆粒粒型較差，相對于天然砂更易出現(xiàn)離析、泌水等問題從而造成混凝土的色差甚至開裂和表面孔洞。因此清水混凝土的生產(chǎn)中應(yīng)在減水劑復(fù)配中加入減縮劑、增黏劑等改善其性能。

2.6保護(hù)劑

盡管保證了材料的質(zhì)量、施工工藝的嚴(yán)格，但清水混凝土依然會(huì)存在其作為混凝土的非勻質(zhì)性。其結(jié)構(gòu)內(nèi)部的細(xì)小空隙會(huì)吸收外部的水分，雨水以及酸性物質(zhì)的侵蝕會(huì)影響建筑物的使用壽命，從而破壞其外觀。有研究表明保護(hù)劑能改善混凝土的吸水率和碳化深度，優(yōu)化其耐久性。因而清水混凝土表面保護(hù)劑的涂裝是其工藝過程中必不可少的一環(huán)[8]。

清水混凝土保護(hù)劑主要有有機(jī)硅體系保護(hù)劑和氟碳型保護(hù)劑，應(yīng)在混凝土養(yǎng)護(hù)期28d 后進(jìn)行，養(yǎng)護(hù)完成后，進(jìn)行混凝土表面清理并涂刷底漆和中層漆，按清水混凝土的設(shè)計(jì)要求在保護(hù)劑底漆中進(jìn)行著色，使其在保證混凝土性能的同時(shí)滿足設(shè)計(jì)師要求。

3　清水混凝土施工技術(shù)特點(diǎn)

清水混凝土的一大優(yōu)勢即是成本，若技術(shù)成熟，除去了抹灰、裝飾面層等工序，降低了維修保養(yǎng)成本，節(jié)省了工程總造價(jià)，則比使用普通混凝土更加經(jīng)濟(jì)。目前國外清水混凝土施工技術(shù)發(fā)展較成熟，但是國內(nèi)技術(shù)還需完善，不僅是工藝方面，特別是施工管理上的要求很高，如何調(diào)動(dòng)施工員的積極性，保證每一道工序都嚴(yán)格執(zhí)行施工要求是項(xiàng)目經(jīng)理需要面對的問題。

3.1清水混凝土模板工程

模板工程控制是達(dá)到清水混凝土要求的關(guān)鍵，不同于普通現(xiàn)澆混凝土的施工，除了剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性以外，清水混凝土的施工對模板的要求極高。

應(yīng)該按照建筑設(shè)計(jì)要求，通過模板試驗(yàn)來選擇適宜的材質(zhì)，經(jīng)常使用的有竹模板、木模版、鋼模板。鋼模板應(yīng)該在使用前進(jìn)行拋邊處理，相對鋼模板來講，木模板或者竹模板下的混凝土面層會(huì)更光滑平整。在模板的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)盡量選擇拼縫少、整體式或大型模板的方案，有利于模板的安裝及拆卸和混凝土成品狀態(tài)。面板材料厚度應(yīng)≥3mm，確保模板間結(jié)合緊密，宜使用光面面板，避免脫模產(chǎn)生裂縫。合理使用脫模劑，涂抹擦拭均勻，不能出現(xiàn)流狀脫模劑殘留，否則會(huì)形成混凝土表面的污痕。在國外使用鋁板支模澆筑呈現(xiàn)效果很好，但是考慮到成本問題，國內(nèi)應(yīng)用較少。

能否實(shí)現(xiàn)清水混凝土效果，很大因素取決于模板的搭建，因此模板支撐系統(tǒng)尤為重要。不僅是內(nèi)外撐、斜擋、橫豎擋等，穿墻對拉螺桿同樣經(jīng)常使用于清水混凝土模板的搭建，能有效防止混凝土脹模的發(fā)生。

3.2清水混凝土的澆筑

清水混凝土在澆筑前應(yīng)做好各環(huán)節(jié)的計(jì)劃及工作協(xié)調(diào)，其色澤、工作性能各方面應(yīng)保持一致，且澆筑過程中不得間斷，使其達(dá)到較好的均一性。澆筑中最關(guān)鍵的步驟是振搗，提前做好施工人員的技術(shù)交底工作，注意振搗時(shí)間應(yīng)在滿足排盡大氣泡的同時(shí)又不會(huì)產(chǎn)生浮漿沉底，宜通過二次振搗的方式來控制氣泡的產(chǎn)生，通常在混凝土入模時(shí)進(jìn)行第一次振搗，約半個(gè)小時(shí)后再進(jìn)行一次振搗。避免漏振過振，特別是鋼筋網(wǎng)等邊角位置[9]。

3.3清水混凝土的養(yǎng)護(hù)

一般情況下，清水混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間不應(yīng)少于14d，而拆模宜滿48h 后進(jìn)行，使其達(dá)到要求的拆模強(qiáng)度，以免拆模時(shí)造成棱角損壞。拆模后及時(shí)涂抹保護(hù)劑，適當(dāng)進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，必要時(shí)可用塑料薄膜覆蓋。

3.4清水混凝土的表面處置

清水混凝土脫模后，可能會(huì)存在少量氣泡、表面浮漿、松動(dòng)的砂子、模板拼接縫痕跡等小缺陷。應(yīng)在拆模后立即將其處理平整干凈，然后用同材料水泥漿體進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)材料硬化后，以細(xì)砂紙打磨拋光[10]。

4　結(jié)論

隨著國內(nèi)對綠色建筑的重視以及我國建筑設(shè)計(jì)的飛速發(fā)展，清水混凝土技術(shù)逐漸受到重視，但是理論知識與實(shí)踐應(yīng)用仍然有待提高。綜上所述，要想將清水混凝土技術(shù)運(yùn)用到位，在彰顯建筑藝術(shù)質(zhì)感的同時(shí)節(jié)約總的造價(jià)成本，應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行控制：盡量保證混凝土原材料的質(zhì)量顏色粒徑統(tǒng)一，減少混凝土材料上的波動(dòng)影響；合理使用外加劑、保護(hù)劑；注意控制混凝土攪拌時(shí)間；施工澆筑分兩次振搗，嚴(yán)格按要求進(jìn)行；合理搭建模板；做好后期養(yǎng)護(hù)及表面處置。

相信通過對清水混凝土技術(shù)開發(fā)的逐步認(rèn)識及不懈努力，清水混凝土一定會(huì)從中國向世界展現(xiàn)它的東方魅力。

[1]Okamurah. Self-compacting high performance concrete inJapan[J].Building and Environment,1999(25):123-128.

[2] 吳宗偉，廉慧珍．高性能混凝土[M]．北京：中國鐵道出版社，1999:36-180．

[3] 張軼．清水混凝土的發(fā)展與應(yīng)用[J]．混凝土，2005(4):39-41．

[4] 張揚(yáng)．淺析清水混凝土在建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用[J]．四川水泥，2015(9):348．

[5] 劉敏釗．論建筑工程中清水混凝土施工技術(shù)[J]．城市建設(shè)理論研究（電子版），2013(36).

[6] 張永恒，岳仁峰，韋帥，等．關(guān)于清水混凝土模板技術(shù)的探索性試驗(yàn)研究[J]．商品混凝土，2011(1):50-55．

[7] 王玉鵬，趙榮明．清水混凝土在地鐵工程中的應(yīng)用[J]．商品混凝土，2010(1):49-51．

[8] 歐陽孟學(xué)，李預(yù)奇．清水混凝土制備要素與質(zhì)量控制措施探討[J]．商品混凝土，2013(6):27-28．

[9] 董正平．試論清水混凝土施工技術(shù)[J]．商品混凝土,2012(12):97-99．

[10] 成瑞寶，盛惠佳．清水混凝土的制備及其常見病的防治[J]．商品混凝土，2009(6):60-61．

［通訊地址］武漢市青山區(qū)工人村都市工業(yè)園（南）E 區(qū)12號（430083）

周玄沐（1988—），男，湖北黃岡人，工程師，主要從事混凝土研發(fā)及其外加劑合成應(yīng)用研究工作。