清水混凝土在民航工程中的應用

林立孚

摘 要：清水混凝土近十年在國內大型工程得到了廣泛的應用，尤其在民航工程領域，其具有特殊的材料質感而且能節省施工成本和工期，是一種優越但又相對陌生的結構。該文將結合工程實例，全面介紹清水混凝土在民航工程中的應用。

關鍵詞：清水混凝土 民航工程 施工關鍵及難點

中圖分類號：TU755 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）02（c）-0089-01

1 清水混凝土與民航工程簡介

1.1 清水混凝土的出現和發展

清水混凝土指一次澆筑成型，沒有附加任何裝飾的混凝土結構表面。清水混凝土的出現是在20世紀20年代，隨著當時混凝土材料的廣泛應用，在建筑設計領域出現了新的潮流和審美觀念。清水混凝土一開始是在大型結構中較為常用，如在橋梁、大壩、水塔等結構物中。而混凝土這種的樸實、剛勁的色調和質感為當時許多知名建筑設計師所青睞，并加以在民用建筑設計領域實踐和應用。由此，混凝土從一種純屬結構上的材料發展成為兼有結構意義和建筑審美意義的材料，甚至發展成一種建筑風格。以這種方式應用混凝土的建筑，謂之清水混凝土建筑。

雖然混凝土結構早就在我國被廣泛使用，但清水混凝土結構卻起步非常晚，真正意義上的較為廣泛的使用是始于20世紀90年代，如首都國際機場、浦東國際機場、東方明珠大型斜筒體等。

1.2 清水混凝土與民航工程

民航工程指的是航站樓工程與塔臺工程，在中型、大型城市中，飛機場的航站樓和塔臺總是一個城市的標志性建筑之一，是一個城市經濟和科技發展水平的體現，同時也是一個耗資巨大、使用周期相當長的結構物。因此民航工程的設計和建造在國內外任何一個中型、大型城市都備受當地政府和市民的關注。

清水混凝土天然具有一種難以被任何材料替代的質感，而其在工程造價上相比飾面結構的成本下降，使得清水混凝土結構在民航工程中有著得天獨厚的優勢[1]。包括首都國際機場3號航站樓、浦東國際機場航站樓、深圳機場T3航站樓、紐約肯尼迪國際機場候機大樓、華盛頓達拉斯國際機場候機大樓等眾多國內外的民航工程均采用了清水混凝土結構。

2 首都機場3號航站樓清水混凝土工程分析

清水混凝土結構在國內外民航工程領域中已經得到了非常廣泛的應用，并取得了理想的效果。本章將從建筑設計、材料性能和施工技術方面具體分析一個國內具有代表性的清水混凝土民航工程，結合實例敘述清水混凝土結構的特點、注意要點和其實際效果。

2.1 工程概況

北京首都國際機場3號行鎮樓是奧運基礎建設重大工程，是北京乃至整個中國的標志性建筑之一。清水混凝土結構主要使用在公共區域的天花，公共區域鋼筋混凝土柱，貨車、行李車坡道及裝卸平臺，APM軌道以及核心筒外墻，其中施工最為復雜的是公共區域的天花板，其面積巨大（超過12萬m2）[2]。由于我國的施工單位未有過如此大規模清水混凝土施工的經驗，理論也不完善，且工期非常緊，因此工程對設計或施工單位都是一個非常巨大的挑戰。

2.2 工程的關鍵及難點

清水混凝土結構的關鍵點和難點主要在于材料以及施工方面。混凝土是一種收縮材料，民航工程中大體積的混凝土極易開裂；且一般混凝土由于水化過程中多余水份的流動和蒸發，總會在混凝土內部留下許許多多空洞，而這些與生俱來的缺點在清水混凝土結構中是不可接受的。

為了克服這種困難，工程技術人員在混凝土的配合比設計上花了相當大的功夫。首先為了減少水化熱及收縮程度，必須減少水泥用量，摻合料用了F75級磨細復合礦渣粉；為了減少水的使用量從而減少混凝土中的孔洞、提高密實性，加入了北京中航明星ZH-1高效減水劑；同時為了控制收縮、保持一定的和易性，加入了山東壽光利飛UEA-D低碳膨脹劑。在骨料選取方面也要相當嚴格，粗骨料為5～25 mm低碳活性山碎石，含泥量小于0.5%，整片狀含量小于6%；細骨料為承德低堿活性II區中砂，細度模數為2.6～2.8[3]。為保證混凝土的工作性能，在生產、運輸、澆筑和振搗過程中都嚴格把關。

除了材料上的高要求外，施工過程也是非常重要的一環，任何施工上的放松都將引起最后效果的缺陷，而這對于首都機場這樣標志性的工程來說決不允許出現的。

鋼筋工藝采用了無銹鋼絲，為保證保護層厚度采用了嚴格尺寸的混凝土或塑料墊塊。模板工程是最重要的一環，因為模板直接和混凝土表面接觸，任何不恰當、不嚴格的施工方法都將會導致混凝土表面的不平滑。工程采用了剛度較大且經過拋光處理的鋼模板施工，為了解決接縫處漏漿、錯臺現象，模板平接和陽角面板的拼縫采用模板硬拼接縫與止水泡沫棒雙重措施。在混凝土的澆筑和振搗階段嚴格把關，控制振搗的時間和深度，振搗均勻，不漏振、過振。養護采用首先浸泡于飽和狀態的無紡布掛簾，然后加塑料布包裹，保溫保濕，防止溫差造成的混凝土開裂及水分的流失，養護時間不少于14 d[3]。

2.3 工程效果和結論

工程效果非常良好，強度合格率100%，顏色均勻明顯偏差，里面垂直度、平整度小于1 mm，沒有出現蜂窩、麻面等表面損傷，最大氣泡直徑小于3 mm[3]。

總結經驗不難得到這樣的結論：要使清水混凝土大型建筑達到滿意的效果，關鍵在于兩方面，一是材料，二是施工水平，兩者缺一不可。

3 清水混凝土民航工程的總結和展望

該文以綜述的方式介紹了清水混凝土的發展歷程、優勢特點以及其在民航工程中的應用，并詳細地討論了北京首都國際機場3號航站樓的工程實例，以說明清水混凝土民航工程的關鍵點和難點，并指出了清水混凝土結構在民航工程領域的巨大優勢。

清水混凝土在我國起步晚，但近年來的發展非常快，已經有了很廣泛的工程實踐以及一定的經驗，在2009年，我國頒布了首部清水混凝土應用技術規程。隨著我國社會、經濟發展的逐漸成熟，大型的民航工程建設將變得越來越少有，工程的重點將逐漸從建造新的民航工程轉而對大型民航工程的維護。由于清水混凝土結構直接將混凝土暴露于空氣當中，遭受各種外來的自然損傷（如風、雪、雨、溫差、地震等），而此類工程設計使用周期可能是100年甚至更久，其耐久性能和穩定性將受到巨大挑戰。例如碳化速度的加快，溫度裂紋的擴展，酸雨的侵蝕以及地震后形成的許多受力裂縫如何處理等，都將是未來清水混凝土民航工程領域研究的種種課題。而國內關于大型、大體積清水混凝土有關方面的研究基本處于空白狀態。為此，還需要廣大工程技術人員、研究學者繼續努力。

參考文獻

[1] 楊文旻，談一評.淺談清水混凝土[J].工業建筑，2009（S1）：893-896.

[2] 奚悅.清水混凝土設計：T3航站樓工程[C]//北京建筑設計研究院論文集1999-2009（建筑卷），2009.endprint