清水混凝土的初步研究和探討

李輝

（東莞市力恒混凝土有限公司）

清水混凝土的初步研究和探討

李輝

（東莞市力恒混凝土有限公司）

清水混凝土有應用越來越廣的趨勢，其本身的裝飾效果得到大家的青睞，本文通過原材料選擇和配合比設計，進行大量試驗的基礎上，初步達到了工地想要的清水混凝土效果。

清水混凝土；配合比；原材料；表觀效果

1 概述

眾所周知，清水混凝土因其自然、莊重的表面效果，受到越來越多人的青睞，世界上一些建筑大師更是對清水混凝土情有獨鐘，如世界級建筑大師貝津銘、安藤忠雄等，在設計中采用了大量的清水混凝土。特別是近些年來，我國的清水混凝土工程也越來越多，從作為中國首座大面積清水混凝土工程——由中建三局總承包的聯想研發中心、鄭州國際會展中心、上海保利大劇院等，深圳近期剛剛完工的深圳大學城清華大學研究生院、香港中文大學深圳校區，以及正在施工的江南布衣設計杭州總部，也是由中建三局總承包，邀請了意大利DOTTOR團隊進行精心施工，將清水混凝土追求到了極致。

2 工程概況

東莞市VIVO總部工程，由中建三局總承包施工，總建筑面積為 99716.72m2，其中地下建筑面積20965.69m2，主要由4個單體組成，主要包括7#樓（廠房1）、8#樓（辦公樓）、9#樓（門衛室）、10#樓（廠房2），地面上總高度31.8m；層數：地上最高7層/地下1層，結構形式：框剪/架；主體結構設計均采用清水混凝土，應用量非常大。由我公司提供混凝土專業承包。

我公司目前還沒有做過如此大量的清水混凝土工程，在東莞地區幾乎沒有，在珠三角也不多見。針對該工程如此大量的清水混凝土，在承接到該工程后，公司馬上組織人員進行研究和調查，了解國內所進行的清水混凝土狀況，以及達到的施工水平，并到珠三角附近的清水混凝土項目進行實地考察和了解，同時也向一些專家和學者以及混凝土同行請教、交流和溝通，學習到了不少寶貴經驗。然后，馬上成立了以公司技術負責人為首的攻堅實驗小組，查閱相關資料，制定了實驗方案，并且在過程中不斷改進，初步完成了試驗室的試驗效果，并在現場進行樣板試驗。

由于清水混凝土所要求的表面顏色均一，無蜂窩麻面、水線砂線、氣泡等缺陷，北京班諾混凝土公司的趙志剛進行了大量的研究實驗，在其課件中分析了造成清水混凝土表面的缺陷混凝土方面和施工方面的原因，個人覺得非常到位。其指出，色差混凝土方面主要是粉料顏色變化，混凝土離析、泌水或坍落度變化大，施工方面是過振或振搗不均勻，分層澆筑高度偏大；而氣泡在混凝土方面主要是混凝土含氣量偏大，砂石級配不合理，施工方面是模板材質，模板表面不光潔，脫模劑效果不好，振搗不充分；造成的蜂窩麻面，混凝土方面主要是混凝土離析、泌水或坍落度太小，施工方面主要是過振，模板漏漿；造成砂線、水線混凝土方面主要是混凝土離析、泌水，而施工方面主要原因是過振。并對漿體體積、水膠比、砂率對清水混凝土表面氣泡的影響進行正交設計，找出影響規律，同時優化配合比，對外加劑進行調整，最后達到了較好的效果。

3 原材料控制

為控制清水飾面混凝土的色差，不影響混凝土拌合物的性能，清水飾面混凝土工程所用混凝土原材料除符合混凝土結構施工質量驗收規范的要求外，還要滿足以下要求：

水泥：宜選用42.5及以上的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，要求整個工程使用的水泥采用同一廠家、強度、批號，且盡可能采用同一批熟料。針對此工程，我方經過對比，最后選定了惠州光大水泥廠的凱城牌P.O42.5R水泥。

粗骨料（碎石）：選用強度高，連續級配好的碎石，含泥量小于1%，泥塊含量要小于0.5%，針片狀顆粒含量不大于15%，骨料不得帶雜物。要求產地、規格、顏色必須一致。當時試驗了許多不同的碎石，包括連續級配和反擊破10～20粒徑的碎石，效果增加不是非常明顯，但是成本要高得太多，我方最后敲定了惠州的5～25連續級配碎石，最大粒徑不超過20mm。

細骨料（砂子）：細骨料選用中粗砂，必須細度模數在2.5以上，其含泥量要控制在2%以內，泥塊含量要小于1%，有害物質按重量計≤1.0%。要求產地、細度、顏色必須一致。選定了西江河砂，細度模數2.7～2.8，級配區為II區，0.315mm以下含量15%。

摻和料：建議采用礦物摻和料，為了增加混凝土的漿體體積和流動性，同時適當降低一點水化熱，當時試驗了礦粉和粉煤灰的分別單摻以及兩者雙摻，綜合實驗效果以及為了控制粉煤灰所帶來的色差和礦粉相對容易泌水所帶來的外觀效果不穩定，最后選擇摻加少量的粉煤灰，盡量減少粉煤灰顏色的影響，同時要求供應廠商、細度、顏色必須一致。根據就近原則，我們最后選擇了我們公司隔壁的沙角電廠II級粉煤灰，也對I級粉煤灰進行了試驗，但是效果并不是非常明顯，且從電廠了解到，其I級粉煤灰供應并不是非常穩定。

外加劑：外加劑要求與水泥品種相適應，并具有明顯的減水效果，能夠改善混凝土的各項工作性能。要求外加劑的廠商、品牌、摻量必須一致。

4 配合比設計

配合比設計應滿足混凝土強度等級、耐久性、工作性能、外觀要求，通過多次試配，進行配合比優化，以確定最佳配合比。混凝土配合比確定后，不應改變。

⑴飾面要求：清水飾面混凝土成型后整體光滑、色澤均勻，顏色基本一致，距離墻面5m肉眼看不到明顯色差；表面氣泡均勻、細小，氣泡直徑不大于3mm、深度不大于2mm、每平方米氣泡面積小于3×10-4m2，表面不得出現寬度大于0.2mm或長于50mm的裂縫。

⑵工作性能：泵送混凝土滿足泵送及耐振要求，在混凝土運輸、澆筑以及成型過程中不離析、且易于操作。

5 試驗方案

⑴外加劑試驗方案：分別用瑞安萘系、瑞安聚羧酸、蘇博特聚羧酸進行試驗效果分析，首先對每種外加劑進行引氣、消泡劑的試驗，同時進行坍落度損失、和易性的觀察、凝結時間的調整，都調整到一個合適的狀態，然后再對比三種外加劑試驗效果。

⑵配合比試驗方案見表1。

⑶脫模劑的對比：分別用機油、地板蠟、色拉油、花王水性脫模劑、蘇博特水性脫模劑進行效果對比。

⑷試驗模具：PVC管（內徑160mm，高400mm）、抗折試模（550×150×150mm）、木模板（60×50×40mm）、塑料桶進行對比。

表1

⑸試驗成型方法：振動棒（分為一層成型和兩層成型振搗）、振實臺（分為一次成型和兩層成型振實），振搗時間均為表面泛漿，不出現氣泡為止。振搗完成后均用橡皮小錘在側面敲擊，以排出氣泡。

6 試驗效果

圖1

圖2

圖3

圖4

7 試驗總結

最后確定為配合比選用2的方案，和易性好，坍落度損失1.5小時為0，初凝時間6～8小時，有利于施工，氣泡控制效果最好，其7天抗壓強度為27.2MPa，28天抗壓強度為45.0MPa；外加劑用蘇博特的聚羧酸；脫模劑用花王或蘇博特的水性脫模劑效果差不多，都可以接受；試驗模具用木模板或者塑料桶均可達到較好的效果；成型建議分兩層，木模板用振動棒振搗，塑料膠桶用振實臺振實效果最佳。

8 工地滿意程度

經過這些試驗情況及總結，使用確定的方案進行現場樣板試驗，分兩次澆筑，分為上下兩層，既觀察混凝土的情況，同時觀察施工以及上下接層的工藝效果，效果如圖5和圖6：

圖5

圖6

工地對該種效果非常滿意，經過了監理、甲方和設計方（中國建筑設計院有限公司）的一致認可。

9 結論

清水混凝土在全世界及全國進行了非常多的大項目，都取得了較好的效果，試驗和理論研究也非常多，但在不同的地區原材料等情況不一樣，各方要求也不一樣，本文根據當地所用原材料情況，結合本工程的要求，進行了相關方面的初步試驗研究，總結經驗，完成了本工程試驗階段的工作，但是還未應用到具體的結構上，即真正意義的施工上面，在具體施工的控制上，怎么樣控制原材料的穩定、坍落度的穩定，即控制色差問題，還是非常考驗管理的能力。另外，還有許多暫時未考慮的因素未通過試驗表達出來，都有可能影響清水混凝土的實際效果，有待下一步繼續這方面的試驗。●