徐洪華，姜海福

（1．中交第四航務(wù)工程局有限公司，廣東 廣州 510000；2．中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200032）

0 引言

清水混凝土與生俱來(lái)的厚重與素雅是一些現(xiàn)代建筑材料無(wú)法效仿和媲美的[1]，近年來(lái)，隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，綠色生態(tài)建筑的思想深入人心，清水混凝土技術(shù)在基礎(chǔ)設(shè)施、公共建筑、人文景觀等工程建設(shè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)清水混凝土技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，取得了顯著成果，但清水混凝土在薄壁墻體、圍欄板和立柱結(jié)構(gòu)中應(yīng)用并不多見(jiàn)，相關(guān)的研究則鮮有報(bào)道，本文以港珠澳大橋澳門(mén)口岸管理區(qū)停車庫(kù)、落客平臺(tái)等單體建筑中清水混凝土結(jié)構(gòu)施工為依托，開(kāi)展對(duì)清水混凝土施工技術(shù)和質(zhì)量控制研究，為清水混凝土的推廣應(yīng)用提供借鑒。

1 工程概況

澳門(mén)口岸管理區(qū)項(xiàng)目是港珠澳大橋的重要組成部分，位于珠澳口岸人工島南側(cè)，占地面積約65．8萬(wàn)m2，包括旅檢大樓、境內(nèi)立體停車庫(kù)、境外立體停車庫(kù)和市政及配套工程等施工項(xiàng)目（如圖1）。其中境外停車庫(kù)建筑面積177 825 m2、境內(nèi)停車庫(kù)建筑面積190 178 m2，分別位于旅檢大樓的東側(cè)和西側(cè)，地上6層，地下1層，均為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，其地面層以上的墻體、立柱、圍欄板及部分功能單元采用C40清水混凝土設(shè)計(jì)；境內(nèi)落客平臺(tái)和輕軌站平臺(tái)建筑面積31 680 m2，位于旅檢大樓與境內(nèi)停車庫(kù)之間，現(xiàn)澆板梁柱結(jié)構(gòu)，凈空高度9．1 m；平臺(tái)基礎(chǔ)為圓形立柱共191根，外立面及中空采光區(qū)四周圍欄板總長(zhǎng)830 m，全部采用C50清水混凝土設(shè)計(jì)，整個(gè)建筑風(fēng)格簡(jiǎn)約大方。其清水混凝土工程具有以下特點(diǎn)：

1）建筑面積大，約42 000 m2，多數(shù)為厚度120～250 mm 的薄壁墻體，層高 3．2～4 m，掛板高度 1．6 m，圍欄板高度 1．2 m。

2）立柱形式多、規(guī)格全，矩形截面尺寸有（300～600）mm×（400～600）mm 等 4 種，圓形截面主要為直徑φ1 500 mm和膠囊形異形柱。

3）設(shè)計(jì)清水混凝土的顏色基調(diào)為偏冷灰色，對(duì)清水混凝土色差、氣泡等方面的缺陷控制要求極為嚴(yán)格。

4）鋼筋布置密集，在板梁柱交接位置不同結(jié)構(gòu)的鋼筋具有較為復(fù)雜的穿插關(guān)系，給混凝土澆筑振搗帶來(lái)困難。

圖1 澳門(mén)口岸管理區(qū)項(xiàng)目效果圖Fig.1 The effect map of Macao Port administration building project

2 清水混凝土施工工藝特點(diǎn)

不同于普通混凝土，清水混凝土直接采用混凝土的自然表面作為飾面，是混凝土材料最樸素的表達(dá)形式，它展示的是“素顏”品味，厚實(shí)莊重。目前，對(duì)于清水混凝土的質(zhì)量評(píng)判國(guó)內(nèi)還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)JGJ 169—2009《清水混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》[2]和類似工程的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，達(dá)到清水混凝土的質(zhì)量要求[3]大致可以分為以下幾項(xiàng)：

1）色澤。色澤在清水混凝土中起著至關(guān)重要的作用，施工前必須根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行顏色調(diào)配試驗(yàn)，以面對(duì)墻面5 m看不到明顯色差為宜，色澤均勻靚麗，能體現(xiàn)混凝土的自然本色。

2）表面?；炷帘砻嫫秸饣?，基本無(wú)氣孔、龜裂和擦痕，無(wú)毛刺、砂帶和錯(cuò)臺(tái)，無(wú)油跡、色斑和露筋，無(wú)掛漿、爛根和跑模，不得出現(xiàn)寬度大于0．12 mm或長(zhǎng)50 mm以上的裂縫，不能有剔鑿、修補(bǔ)處理的痕跡。

3）外形?；炷翗?gòu)件輪廓分明，線形流暢，棱角圓潤(rùn)，對(duì)拉螺栓孔留置應(yīng)做到橫成行豎成列，預(yù)埋、預(yù)留孔洞規(guī)則有序。

4）氣泡控制?；炷帘砻娌粦?yīng)出現(xiàn)2．5 mm以上的氣孔，氣孔率不大于0．09%，且每平方米不超過(guò)10個(gè)，杜絕出現(xiàn)大面積氣泡和麻面。

5）平整度控制。表面平整度要達(dá)到高級(jí)抹灰的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，誤差不大于2 mm，層間垂直度誤差不大于3 mm，允許偏差不大于2 mm。

3 原材料和配合比設(shè)計(jì)控制

3.1 原材料

為保證清水混凝土的特殊性能及外觀效果，清水混凝土所用原材料除應(yīng)符合GB 50204—2002《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》[3]的規(guī)定外，尚應(yīng)符合以下規(guī)定[4]：

1）同一工程部位和構(gòu)件使用的水泥、礦粉、骨料和減水劑等材料應(yīng)為同一廠家、同一品種，整個(gè)施工過(guò)程中所用原材料應(yīng)保持穩(wěn)定。

2）水泥選用強(qiáng)度等級(jí)不低于42．5級(jí)的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，水泥水化熱不能太高，以免引起混凝土開(kāi)裂。

3）選用礦物摻合料除了考慮其活性外，應(yīng)著重考慮其細(xì)度和顏色，摻量控制在35%以內(nèi)，摻量大將會(huì)影響混凝土的顏色。

4）粗骨料采用5～20 mm粒徑連續(xù)級(jí)配、質(zhì)地堅(jiān)硬的碎石，含泥量不大于1%，針片狀顆粒含量不大于10%；細(xì)骨料宜采用細(xì)度模數(shù)為2．6～2．8的河砂，優(yōu)先選用II區(qū)天然中砂，含泥量應(yīng)不大于1．5%，0．315 mm以下細(xì)顆粒含量不小于10%。

5）減水劑應(yīng)選用聚羧酸類高效減水劑，混凝土的凝結(jié)時(shí)間控制在12 h以內(nèi)，此外，還可以選擇消泡劑來(lái)減少混凝土中氣泡的產(chǎn)生。

3.2 配合比設(shè)計(jì)

混凝土配合比的設(shè)計(jì)參數(shù)主要有水膠比、用水量、砂率以及混凝土容重等，這些參數(shù)的計(jì)算和選取與當(dāng)?shù)卦牧系男阅苡休^大關(guān)系[5]。設(shè)計(jì)對(duì)清水混凝土的顏色要求為冷灰色，這與水泥本身的顏色有一定的差距，而澳門(mén)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中要求不得使用粉煤灰，這給清水混凝土配合比設(shè)計(jì)帶來(lái)較大的困難。通過(guò)對(duì)廣州、珠海等地建筑材料的調(diào)研，最終選擇了廣州某建材公司生產(chǎn)的S75級(jí)礦粉，中材生產(chǎn)的P．Ⅰ52．5硅酸鹽水泥，這兩種材料配制的清水混凝土顏色最符合設(shè)計(jì)要求。

有試驗(yàn)研究結(jié)果表明：礦粉的摻入會(huì)降低混凝土的灰度，摻量在30%～35%左右混凝土的外觀達(dá)到一個(gè)較為理想的水平；粗骨料采用新會(huì)礦石場(chǎng)生產(chǎn)的5～10 mm和5～20 mm的碎石，按照一定比例混合達(dá)到連續(xù)級(jí)配；細(xì)骨料選用廣東新會(huì)潭江砂，細(xì)度模數(shù)2．7，屬于Ⅱ區(qū)中砂。經(jīng)配合比設(shè)計(jì)、模型試驗(yàn)和性能測(cè)試，最終確定用于本工程的C40、C50清水混凝土配合比見(jiàn)表1。

表1 清水混凝土配合比Table 1 Mix ratio of bare concrete

4 清水混凝土施工技術(shù)和質(zhì)量控制

4.1 模板設(shè)計(jì)

模板設(shè)計(jì)在清水混凝土施工中起著關(guān)鍵作用，直接影響到觀感質(zhì)量和施工效率，必須引起足夠的重視[6]。

1）平臺(tái)圓形立柱采用鋼模板，鋼模板延展性好，表面打磨光潔，強(qiáng)度高，不易產(chǎn)生變形；庫(kù)房?jī)?nèi)方形結(jié)構(gòu)柱、薄壁墻體、圍欄板等均采用雙面覆膜的防水膠合板，膠合板表面光潔，重量輕、耐水性好，不易開(kāi)裂。

2）設(shè)計(jì)成大塊模板以更好地體現(xiàn)清水效果，圓形立柱采用筒形鋼模，半圓形分節(jié)制作，法蘭拼裝（如圖2）；方形柱、薄壁墻體和圍欄板采用雙層竹膠板加背楞支撐系統(tǒng)。

3）雙層木模中的襯板與清水面板之間用自攻螺釘進(jìn)行固定，自攻螺釘應(yīng)穿過(guò)襯板達(dá)到面板的1/2位置，兩板疊合留有5～10 mm的錯(cuò)位，以便在安裝時(shí)相鄰模板對(duì)齊，防止錯(cuò)臺(tái)。

4）模板緊固系統(tǒng)采用φ20 mm對(duì)拉螺桿和配套使用的高強(qiáng)硬質(zhì)塑料堵頭，螺桿外側(cè)套1個(gè)直徑稍大的PVC套管，可隨模板拆除時(shí)從墻體取出，硬質(zhì)塑料堵頭在混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后可從內(nèi)部取出。

4.2 鋼筋加工和綁扎

1）鋼筋翻樣要充分考慮保護(hù)層厚度，加工[7]尺寸必須保證負(fù)誤差，板型結(jié)構(gòu)鋼筋網(wǎng)片翻樣宜采用工廠制作，電焊焊接代替絲扣綁扎。

2）鋼筋綁扎[7]時(shí)橫向鋼筋在外側(cè)，豎向鋼筋在內(nèi)側(cè)，以增加振搗棒的作業(yè)空間；薄壁墻體和圍欄板結(jié)構(gòu)中增設(shè)限位鋼筋，控制雙層鋼筋的間距，防止在混凝土振搗過(guò)程中鋼筋間距發(fā)生變化。

3）綁扎鋼筋時(shí)將扎絲扣按倒，絲頭朝向截面中心，保持鋼筋清潔、無(wú)油跡及其它污染，長(zhǎng)時(shí)間外露的鋼筋應(yīng)采取保護(hù)措施，防止鋼筋銹蝕污染已澆筑的清水混凝土結(jié)構(gòu)。

4）設(shè)置和綁扎保護(hù)層墊塊時(shí)鋼筋保護(hù)層按正誤差控制，保護(hù)層墊塊規(guī)范制作，強(qiáng)度不得低于本體混凝土，顏色與清水混凝土相近，不得采用石塊或其它物品作為墊塊。

5）合模前應(yīng)檢查有無(wú)露筋、露絲等現(xiàn)象，特別是陰陽(yáng)角位置應(yīng)重點(diǎn)檢查，保護(hù)層內(nèi)不得有扎絲伸入。

4.3 模板安裝

模板安裝是清水混凝土施工的關(guān)鍵工序，對(duì)提高清水混凝土質(zhì)量、加快施工進(jìn)度、降低施工成本等具有十分重要的意義。

1）模板安裝前，采用扁嘴噴霧器將脫模劑均勻噴涂在模板正面，對(duì)于不方便噴涂的部位采用人工擦涂。

2）鋼模板使用前，應(yīng)先對(duì)鋼模板表面除銹和磨光，然后涂刷脫模劑，模板內(nèi)側(cè)接縫用雙面膠嵌縫，外側(cè)用硅膠或發(fā)泡劑封堵。

3）墻體位于底板之上，在進(jìn)行底板施工時(shí)，預(yù)澆筑20 mm作為臺(tái)口，以便采用“墻包底”工藝進(jìn)行止?jié){，在臺(tái)口側(cè)面貼5 mm厚的橡膠止?jié){條，并保證模板與臺(tái)口擠靠后止?jié){條邊與臺(tái)口上邊線平齊。

4）施工縫應(yīng)留設(shè)在明縫處，澆筑施工縫前，應(yīng)將先前澆筑的混凝土面剔鑿到露出石子，清除保護(hù)層浮漿和鋼筋上粘結(jié)的水泥漿，清掃干凈新老混凝土結(jié)合面。

5）合模前要檢查保護(hù)層墊塊，防止模板與鋼筋骨架直接接觸造成局部露筋，嚴(yán)禁利用抵壓墊塊的方式調(diào)整鋼筋保護(hù)層厚度造成模板表面損傷。

6）兩塊模板接縫位置采用在模板兩端設(shè)置2道螺旋扣，將模板接縫收緊至2 mm以內(nèi)后保持螺旋扣的收緊狀態(tài)，為防止錯(cuò)臺(tái)，在模板外側(cè)用自攻螺釘將5 cm×20 cm的木板固定在兩塊模板拼縫處（如圖3），每隔30 cm設(shè)置1道，木板與木方交錯(cuò)設(shè)置，上下及左右模板拼縫的處理都按照此方法進(jìn)行。

圖3 板型結(jié)構(gòu)清水混凝土模板施工Fig.3 Construction of bare concrete formwork for slab structure

7）模板接縫部位、對(duì)拉螺栓和施工縫的設(shè)置應(yīng)呈規(guī)則排列，形式和尺寸必須一致。豎向與橫向接縫位置粘貼EVA高彈性海綿止?jié){條，保持止?jié){條邊距離面板正面上口2 mm，以保證面板擠壓后止?jié){條與接縫平齊。

4.4 混凝土澆筑過(guò)程

混凝土統(tǒng)一由人工島內(nèi)攪拌站制作和供應(yīng)，全自動(dòng)計(jì)量控制。經(jīng)多次現(xiàn)場(chǎng)模型試驗(yàn)和樣板墻試驗(yàn)確定清水混凝土施工技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2[8]，作為清水混凝土施工控制的要點(diǎn)。

表2 清水混凝土施工工藝參數(shù)Table 2 Construction parameters of bare concrete

1）混凝土從攪拌站卸料口出來(lái)到澆筑完畢的持續(xù)時(shí)間不得超過(guò)150 min，運(yùn)輸途中攪拌車拌筒應(yīng)保持3～5 r/min的慢速轉(zhuǎn)動(dòng)，卸料前高速旋轉(zhuǎn)30 s左右，入模時(shí)坍落度控制在160～200 mm。

2）下料點(diǎn)應(yīng)分散布置、循環(huán)推進(jìn)，不可隨意下料或在一個(gè)點(diǎn)連續(xù)下料，避免出現(xiàn)長(zhǎng)距離趕料現(xiàn)象。

3）混凝土必須分層連續(xù)澆筑，遇到有門(mén)、窗等預(yù)留孔洞的部位時(shí)，需要適當(dāng)調(diào)整分層厚度，單次混凝土澆筑高度不可越過(guò)預(yù)留孔洞底部10 cm以上。

4）使用鋼模板可同時(shí)選用振搗棒和附著式振動(dòng)器，更容易使混凝土中的氣泡排出，使用竹膠板模板只宜采用振搗棒振搗。

5）混凝土振搗過(guò)程應(yīng)均勻平穩(wěn)，振搗棒插入下一層混凝土的深度控制在50～100 mm，同一點(diǎn)振搗時(shí)間以混凝土表面無(wú)氣泡泛起或表面翻漿不再下沉為止。

6）振搗完成后應(yīng)及時(shí)清理混凝土表面浮漿，如浮漿較多不便清理，可將一定量的10～25 mm的碎石撒在浮漿中，用振搗棒振入混凝土中。

7）在澆筑上層混凝土前對(duì)下層混凝土進(jìn)行第2次振搗，使用附著式振搗器振搗時(shí)，沿混凝土表面縱橫方向振搗一遍即可。

8）頂層混凝土二次振搗完成后應(yīng)立即進(jìn)行二次抹面，在收面完成后立即覆蓋潤(rùn)濕帶膜土工布保濕養(yǎng)護(hù)。

4.5 拆模和養(yǎng)護(hù)

清水混凝土結(jié)構(gòu)拆模時(shí)間要嚴(yán)格控制，宜晚不宜早。如果拆模時(shí)間過(guò)早，混凝土結(jié)構(gòu)表面的水化少、強(qiáng)度低，不但影響混凝土表面的光潔度，還會(huì)造成表面缺陷；適當(dāng)延遲拆模時(shí)間不但可預(yù)防薄壁墻體開(kāi)裂，還可避免上層構(gòu)件施工污染下層構(gòu)件。建議在上層構(gòu)件澆筑后再拆除下層模板。

清水混凝土的養(yǎng)護(hù)應(yīng)從混凝土初凝后開(kāi)始，采用覆蓋塑料薄膜澆水保濕養(yǎng)護(hù)法。先將混凝土結(jié)構(gòu)的側(cè)面和底面充分濕潤(rùn)，然后再由頂面灑水，防止混凝土頂面因水分蒸發(fā)析出的堿和外加劑溶入水中對(duì)構(gòu)件側(cè)面和底面造成污染，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于10 d。對(duì)于不能保濕養(yǎng)護(hù)的部位，拆模后直接在混凝土表面噴涂一層保護(hù)膜，這樣既可省去養(yǎng)護(hù)，又可提高混凝土的耐久性和感觀效果。

4.6 清水混凝土表面缺陷修復(fù)

盡管從嚴(yán)格控制施工各工序來(lái)保證清水混凝土的素雅品位，但施工中不可預(yù)見(jiàn)的因素較多，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò)都會(huì)導(dǎo)致混凝土缺陷的發(fā)生。新澆筑的清水混凝土一般只是局部區(qū)域出現(xiàn)花斑、裂紋、砂痕、氣孔等輕微的表面缺陷，只需針對(duì)缺陷作局部修整即可還原本色，修補(bǔ)時(shí)應(yīng)注重整體協(xié)調(diào)，避免在修補(bǔ)部位與未修補(bǔ)部位間出現(xiàn)痕跡和色差，影響美觀。

1）表面缺陷的修補(bǔ)應(yīng)在拆模后及時(shí)進(jìn)行，修補(bǔ)前應(yīng)用鋼絲刷刷去缺陷周邊松散體，并用清水沖洗干凈，防止修補(bǔ)漿體與主體分離形成裂縫，甚至脫落。

2）配置同混凝土主體顏色一致的修補(bǔ)漿體，均勻涂抹于缺陷表面，必要時(shí)在修補(bǔ)漿體中摻入適量的建筑膠或在需修補(bǔ)的結(jié)構(gòu)體表面噴涂同色保護(hù)劑。

3）修補(bǔ)后應(yīng)迅速用塑料薄膜覆蓋，并用透明膠帶密封，利用混凝土前期強(qiáng)度發(fā)展過(guò)程中產(chǎn)生的水化熱進(jìn)行養(yǎng)生，使修補(bǔ)漿體同混凝土主體結(jié)合為一整體，達(dá)到色澤一致的效果。

5 結(jié)語(yǔ)

澳門(mén)口岸管理區(qū)項(xiàng)目清水混凝土施工達(dá)到了高質(zhì)量清水混凝土的水平，成品清水混凝土呈偏冷灰色的色調(diào)，色澤均勻，完全符合設(shè)計(jì)要求，流暢的線條、精致的棱角和自然的光澤將清水混凝土的質(zhì)樸細(xì)膩與渾然天成表現(xiàn)得淋漓盡致，達(dá)到了令人滿意的效果（如圖4）。

圖4 停車庫(kù)清水混凝土效果Fig.4 Effect of bare concrete in parking garage

清水混凝土施工是一項(xiàng)非常細(xì)致的工作，每一道工序都必須嚴(yán)格控制。在國(guó)外清水混凝土已是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，而在國(guó)內(nèi)也逐漸被人們所接受，并開(kāi)始應(yīng)用于大型公共設(shè)施建設(shè)中，但目前國(guó)內(nèi)清水混凝土施工還主要依賴人工，機(jī)械化、標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，尚無(wú)統(tǒng)一的施工質(zhì)量控制和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[9]。清水混凝土的施工技術(shù)和質(zhì)量控制還有較大的提升空間，隨著綠色生態(tài)建筑的發(fā)展，清水混凝土技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣。