高層建筑清水混凝土施工技術(shù)及效益分析

李一斌 浙江鑫安能源建設(shè)有限公司

1 簡介

清水混凝土色彩均勻、過渡自然，在建筑立面裝飾中應(yīng)用時具有很強的美感。與傳統(tǒng)混凝土工程相比，清水混凝土采用混凝土表面的自然紋理作為裝飾面，具有加快施工進度、縮短工期、減少質(zhì)量問題的發(fā)生、減少危險、降低工程造價等優(yōu)點。20 世紀在美國、歐洲、日本等發(fā)達國家有許多成熟的應(yīng)用。我國在市政和公共建筑中有一定的應(yīng)用，但在高層建筑中，應(yīng)用的還比較少。隨著工程技術(shù)的發(fā)展和人們欣賞水平的不斷提高，建筑的發(fā)展經(jīng)過一個浮華和美化的過程，開始回歸自然。清水混凝土建筑結(jié)構(gòu)緊湊穩(wěn)定，外形美觀，經(jīng)濟效益好。建筑師對此越來越重視。隨著清水混凝土的不斷發(fā)展，人們對建筑設(shè)計和建造提出了更高的要求。因此，迫切需要對清水混凝土技術(shù)進行研究。清水混凝土是一種新型建筑材料，可一步形成并直接裝飾建筑物。由于這種特性，混凝土表面必須平整光滑，施工縫設(shè)置必須正確水平。不允許出現(xiàn)一般混凝土的質(zhì)量問題（多孔，穿孔表面，砂帶等）。因為混凝土表面沒有保護層覆蓋，所以新鮮的混凝土直接暴露在空氣中，并且會遭受化學腐蝕，例如風、霜、雨、雪等。因此，人們對清水混凝土的穩(wěn)定性和耐久性提出了更嚴格的要求，于是，研究清水混凝土的耐久性顯得非常重要。

2 施工技術(shù)

2.1 施工準備

材料準備：每次施工前，要求通過在模擬施工過程中與材料樣本進行比較來檢查材料質(zhì)量。施工過程：在澆筑混凝土之前，現(xiàn)場測量施工環(huán)境參數(shù)，包括溫度、濕度等，并將其與模擬測試中記錄的參數(shù)進行比較，確認并嚴格執(zhí)行施工。

2.2 定位和鋪設(shè)線路

管線的鋪設(shè)和鋪設(shè)由鋪設(shè)線團隊執(zhí)行，并由混凝土質(zhì)量檢驗團隊確認。坐標控制層每五層設(shè)置一次，有必要對控制層的坐標控制點進行三遍檢查。從上一個坐標控制層繪制每個標記層的坐標點的引線，并在第一層上進行調(diào)整。除了正常的墻邊和200mm 的控制線外，還需要添加500mm 的控制線并進行確認。

2.3 鋼筋綁扎

為保證清水混凝土的施工質(zhì)量，鋼筋工程中有幾個關(guān)鍵控制點：制作清水混凝土配箍的驗算模具，該模具能快速驗算配箍尺寸是否符合要求；所有箍筋在施工前應(yīng)進行全面驗收；箍筋的起端應(yīng)彎至墻中部，并允許在箍筋的側(cè)面，按要求全部驗收；鋼筋使用前應(yīng)清理干凈，避免因模具污染造成清水混凝土的色差。

2.4 模板安裝

模板安裝應(yīng)根據(jù)加固工程的各項驗收情況進行，不得破壞已完成的加固工程。其關(guān)鍵操作如下：墻底應(yīng)找平，確保模板底部在同一水平線上。為保證墻厚，在墻底300mm 以上每隔900mm 設(shè)置一根Φ12mm 鋼柱，柱兩端應(yīng)有防腐帽，以免污染影響清水混凝土的觀感和耐久性。

2.5 混凝土澆筑

在澆筑混凝土之前，先用適量的水潤濕基礎(chǔ)層，然后倒入30mm 厚的水泥砂漿。其材料、水灰比、外加劑和其他參數(shù)必須與清水混凝土的配合比相同。每層清水混凝土墻的澆筑高度為300mm～500mm，每層的厚度應(yīng)相同。如果澆筑高度過高，混凝土內(nèi)部的空氣將不會排出，從而導(dǎo)致諸如氣泡之類的缺陷并影響混凝土的外觀質(zhì)量。

2.6 拆模

在正常情況下（室溫18°C～20°C），在澆筑混凝土以除去模板后6h～8h 可以松開固定螺栓。嚴格根據(jù)混凝土試樣的溫度和強度來控制拆除時間，以便在拆除過程中不會損壞混凝土表面和邊緣。去除后，混凝土應(yīng)覆蓋厚塑料（通常是透明塑料）以防止顏色污染，塑料也可以用于產(chǎn)品保護。在夏季澆水時，應(yīng)控制水質(zhì)以防止顏色污染；在冬季，請使用塑料布和袋子進行絕緣。在冬季施工期間，必須每天測量混凝土內(nèi)部和外部的溫度。原則上，如果溫度低于0°C，則不允許進行混凝土施工。

2.7 產(chǎn)品保護

由于高層建筑施工周期長，清水混凝土是無需任何修補和裝飾的最終效果，因此產(chǎn)品保護尤為重要。經(jīng)論證和現(xiàn)場模擬，易發(fā)生破壞的部位有：第一層清水混凝土構(gòu)件、塔吊與建筑物連接部位、各施工層電梯入口、施工現(xiàn)場主要施工通道部位。高度在2000mm 以內(nèi)的混凝土應(yīng)用塑料布和竹膠板保護，并及時檢查。

3 清水混凝土耐久性試驗研究

3.1 抗?jié)B性

試樣嚴格按照GB/T 50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》進行制作。養(yǎng)化28d 后，取出標準試件并干燥，然后將密封材料施加到試件上，并通過螺旋壓力機將試件壓入預(yù)熱的外部組件中。稍冷后減壓，用抗?jié)B儀打開外構(gòu)件試件，液壓從0.2MPa開始，每8h升壓0.2MPa，當液壓極限壓力達到2.0MPa 時停止升壓，保壓8h。測試五個標準試樣的抗?jié)B性。試驗結(jié)果表明，五組試件均不透水，說明各組均能滿足施工要求，對試件進行劈裂，測試貫入高度。

3.2 抗硫酸鹽侵蝕試驗

養(yǎng)護28 天后取出標準試樣，放入濃度為15%的硫酸溶液中，保持液面水平和試樣輪廓與液面垂直。液面比上表面高20mm，試樣之間及試樣與容器壁之間的間距不小于50mm，溶液溫度保持在（20±3）℃。養(yǎng)護90 天后，取出試樣，清洗，放入標準養(yǎng)護室養(yǎng)護2天，測試抗壓強度力量。

3.3 收縮試驗

試樣嚴格按照GB/T 50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》的規(guī)定制作。試件在規(guī)定的溫度和濕度下進行試驗和養(yǎng)護，研究毛細作用和表面張力引起的混凝土長度變化導(dǎo)致的收縮程度，標準試件體積為100mm×100mm×100mm。測試不同養(yǎng)護齡期的試樣長度，包括90天的原始長度。

4 施工技術(shù)存在的問題和難點

a) 首先，由于外墻立面高度高，豎直線多，使色彩控制和放置變得困難。

b) 其次，一旦形成透明的混凝土側(cè)縫，滴水線、螺栓孔和超薄組件會非常困難。

c) 清水混凝土的設(shè)計強度等級分別為C50、C45、C40、C35，如果工程橫跨四個施工季節(jié)，就很難控制外觀沒有色差。

d)難以控制清水混凝土剪力墻上鋼筋的腐蝕防護。

e)難以防止清水混凝土組件的污染和產(chǎn)品保護。

5 自主創(chuàng)新與關(guān)鍵施工技術(shù)

針對上述五類施工難點，自主創(chuàng)新和關(guān)鍵施工技術(shù)如下：采用鉛垂儀、全站儀等先進儀器進行基準點傳遞，控制角位置的定位精度。采用三級監(jiān)理，保證結(jié)構(gòu)線條順直，全高垂直偏差小于6mm。工程采用全鋼無縫拼裝大模板系統(tǒng)。利用計算機模擬混凝土的生產(chǎn)過程。在實驗室結(jié)合施工進度表，模擬了不同季節(jié)和等級的混凝土的施工環(huán)境條件，并模擬了施工過程。如果確實發(fā)生色差，在不改變材料的情況下調(diào)整混合比例，以將色差控制在可接受的范圍內(nèi)。標準模型的構(gòu)建進行了十次以上，以確保新鮮混凝土的外觀顏色不變。在不同溫度下測量不同等級的混凝土的振動，脫模和固化時間可確保一致的結(jié)構(gòu)顏色。

6 效益分析

6.1 經(jīng)濟效益

采用全鋼組合大模板，既能保證清水混凝土的表面效果，又能減少工程濕作業(yè)和凍結(jié)期施工帶來的負面影響。只有內(nèi)外墻抹灰工程才能節(jié)省人工60 萬元，機械設(shè)備30 萬元，材料15 萬元。清水混凝土工程無飾面抹灰，節(jié)約水電資源。僅此一項就能節(jié)省10萬元的水電費。該項目通過減少建筑垃圾清運、運輸車輛能耗等，節(jié)約垃圾成本8萬元。眾所周知，鋼模板的投資比木模板大得多，但木模板應(yīng)每10～15 次更換一次，因此，從長遠來看，鋼模板可以節(jié)省1/3的成本。

6.2 社會效益

由于清水混凝土具有耐久性好、耐候性好的特點，并能消除抹灰層空心凸起、剝落損傷、高層外墻養(yǎng)護困難等一系列問題，得到了開發(fā)商和社會各界越來越廣泛的重視和歡迎。

6.3 環(huán)境效益

清水混凝土降低了抹灰和建筑材料的使用率，因此減少了建筑垃圾的數(shù)量，同時還具有減少城市交通壓力和間接減少汽車尾氣排放的好處，這對環(huán)境有利。

7 結(jié)論

本文總結(jié)分析了清水混凝土施工技術(shù)在應(yīng)用過程中存在的問題以及難點，通過自主研發(fā)的解決措施，進一步改進了施工技術(shù)，以便于提高工程計量，節(jié)省費用。