高等級清水混凝土建筑保護涂裝應用

楊衛國

（港珠澳大橋管理局，廣東 珠海 519000）

1 清水混凝土定義

清水混凝土（Fair-faced Concrete）是直接利用混凝土成型后的自然質感作為飾面效果的混凝土，它屬于一次澆筑成型，不附加任何外裝飾。不同于普通混凝土，清水混凝土表面平整光滑、色澤均勻、棱角分明、無碰損和污染，并可通過表面有規律的排列對拉螺栓孔眼、明縫、蟬縫等方式，形成自然質感與建筑藝術相融合的飾面效果。由于清水混凝土外觀韻味樸實無華，具有莊重、典雅的天然質感，省卻了建筑工程大量冗繁的裝飾裝修，化繁為簡，在現代建筑設計中成為了備受推崇的藝術表達形式[1-2]。

由于清水混凝土材料表面活性及親水特質，以及表面多孔形成的毛細作用等內在的固有特點，使得空氣中的水分及雨水極易在其表面延展，并向材料內部滲透，造成結構耐久性以及表觀質量隨時間推移而發生下降。混凝土在自然界的環境下遭受來自陽光、紫外線、酸雨、油氣、油污等污染或破壞，亦使其逐漸失去其本來面目，表面效果將日趨污濁，影響觀瞻。從長遠看，混凝土壽命將會受到重大影響。因此，在混凝土表面采取保護措施，顯得十分需要，也十分必要。

2 清水混凝土保護技術發展現狀

清水混凝土起源于歐美，國外發展已經歷了近百年。由于清水混凝土施工的技術要求極高，涉及到鋼筋安裝、模板工藝及混凝土澆筑全過程施工控制及嚴謹的質量管理，施工過程的任意環節出現紕漏將導致清水混凝土表面形成瑕疵。因此，在早期清水混凝土強調高技術及建筑結構的科技含量，并以此延伸形成了“高技派”，依靠清水混凝土的自然質感作為飾面。

在亞洲，日本最先走到了清水混凝土應用的前列，并改變了以往常規的做法，利用現代修補技術使得混凝土外露面達到非常精致的水平，且不失混凝土原始的質感和光澤。20世紀80年代中后期，以安藤忠雄為代表的一批建筑師采用防止清水混凝土變色的透明保護涂料，使清水混凝土的優良表觀質量保持20 a，極大地改善了清水混凝土表觀質量和耐久性隨時間推移降低的缺點，展現了不同于西方清水混凝土的東方禪學藝術美感，并衍生形成了4種不同的清水混凝土保護、修補工法：

1）純透明保護工法

適用于清水混凝土澆筑質量優良，利用透明保護涂層在混凝土表面形成一層點式連接的納米復合硅，降低涂膜本身的表面張力，使得水性污漬在涂膜表面劃過如同水珠劃過荷葉般的效果。以此，充分保留清水混凝土的原汁原味，避免腐蝕介質侵入，延長混凝土的耐久性。

2）透明局部修補工法

適用于清水混凝土澆筑質量較好，并允許混凝土表面輕微瑕疵，通過現代修補技術修復大面積瑕疵或局部修復，并在表面涂裝透明保護涂層。

3）全面著色修補工法

適用于清水混凝土澆筑質量一般，表觀質量通病較多導致的基面較差，蜂窩麻面較多等情況。通過現代修復技術，使得混凝土表面復現建筑材料原始美感，并涂覆透明防污保護涂層。

4）仿清水工法

適用于清水混凝土澆筑質量較差，砂斑砂線及蜂窩大面積存在或非清水混凝土施工，利用現代化學工業技術，使混凝土表面達到清水混凝土的仿真效果。

3 清水混凝土在港珠澳大橋中的應用

港珠澳大橋人工島島上建筑及敞開段隧道墻體、島壁擋浪墻均采用清水混凝土工藝[3-6]。參照德國標準，清水混凝土根據質量等級要求分為SB1、SB2、SB3、SB4四個等級，其中SB1要求最低，SB4要求最高。西人工島敞開段隧道墻體、島壁擋浪墻清水混凝土為SB3等級，島上建筑清水混凝土要求達到SB4等級。其中對紋理、多孔度、色澤均勻度、平整度、外表表層等級等多方面進行了嚴格的規定。

為保證清水混凝土成品質量，體現清水混凝土自然之美，采用純透明保護工法，對完成后的清水混凝土表面涂刷SKK透明保護涂層以提高混凝土表面致密性及耐久性。

3.1 主體建筑清水混凝土

西人工島主體建筑地面以上部分共計3層，建筑高度20 m。首層至三層各樓層高分別為7 m、6 m、7 m。主體建筑外立面設計靈感來自于中國的旗樓（圖1），在旗樓的基礎上進行提煉，抽象和變異，對構成主體建筑外立面的外廊柱外側邊肋、外環梁底角邊肋及外廊道底角邊肋均設有10 cm凹槽，使建筑主體看上去更加美觀、靈動。

圖1 西島主體建筑Fig.1 Main building of the west island

采用純透明保護工法對混凝土外表進行SKK涂裝，以呈現混凝土本色，同時提高混凝土的耐久性。

3.2 敞開段中墻、側墻

港珠澳大橋島隧工程西人工島隧道敞側墻厚度由2.91 m漸變至1.2 m，最高處達9.9 m，中墻厚度1.1 m，最高處達15.2 m。設計要求提升隧道結構整體景觀效果，中墻、側墻采用清水混凝土工藝，等級SB3。為保證清水混凝土美觀，設計對明縫、蟬縫、對拉孔眼提出了明確要求。豎向明縫間距3 m，明縫外口寬度8 cm，內口寬度5.6 cm，深度2.1 cm；蟬縫為模板水平拼縫，間距1.5 m；對拉螺桿孔眼豎向及水平向間距均為1.5 m。中墻及側墻頂部安裝減光罩，是隧道出入口的重要構筑物，中墻一次澆筑成型，整體設計大氣、美觀。SKK涂裝后的敞開段中墻見圖2。

圖2 敞開段中墻Fig.2 Open section middle wall

4 保護涂裝工藝

4.1 西人工島清水混凝土涂裝工藝要求

主體建筑內部梁、板（底板）、敞開段中墻及側墻采用SKK易清潔等級進行涂刷，主體建筑柱、外環梁、外廊屋頂欄板、主體建筑大斜板屋面底面采用抗污染等級進行涂刷。易清潔等級和抗污染等級在表面處理、涂刷底漆步驟的施工材料、過程和要求相同。易清潔等級進行面漆層涂刷和清理保護，抗污染等級需先進行保護中涂層涂刷，再進行面漆層涂刷和清理、保護，易清潔等級和抗污染等級面漆涂裝的材料不同。易清潔等級使用SKK清水混凝土硅保護施工工藝，抗污染等級使用SKK清水混凝土氟保護施工工藝。

1）易清潔等級涂裝流程為：混凝土表面處理→使用SKK水性混凝土保護專用底漆（SKK CERAMI CRETE PRIMER）進行整體涂刷→使用SKK清水混凝土透明保護硅涂料（SKK CERAMI CRETE SI）進行面涂→清理、保護。

2）抗污染等級涂裝流程為：混凝土表面處理→使用SKK水性混凝土保護專用底漆（SKK CERAMI CRETEPRIMER）進行整體涂刷→使用SKK水性氟清水混凝土透明保護中涂（SKK CERAMI CRETE F-2 MID COAT）進行過渡→使用SKK水性氟清水混凝土透明保護涂料（SKK CERAMI CRETE F-2 BASE）和SKK水性氟清水混凝土透明保護涂料固化劑（SKK CERAMI CRETE F-2 HARDENER）進行面涂→清理、保護。

4.2 質量管控要點

4.2.1 基面處理

1）用刷子、鋼鏟清除混凝土表面上的碎屑、土砂、油污、灰塵等附著物，使混凝土表面平滑、清潔、無雜物。同時，混凝土表面應平整，立面垂直，陰陽角垂直、方正、無缺棱掉角。

2）使用溶劑洗凈施工面上殘留的雜物。

3）確保基面干燥，混凝土表面含水率10%以下，pH值在10以下。

4.2.2 非涂裝部位保護

非涂裝部位保護是涂裝施工的重點，要求對地面及已完工的涂裝部位等進行覆蓋保護，以避免沾污，同時保證施工接口處的線條筆直、挺拔。

4.2.3 涂裝底漆層

采用SKK清水混凝土保護專用底漆（SKK CERAMI CRETE PRIMER）。SKK清水混凝土保護底漆是把SKK微觀保護材料和標準底漆兩者結合而開發的新型水性浸透型底漆，可以滲透到混凝土基面深層，形成特殊防水結構，產生滲透性吸水防止效果，同時起到封固作用，抑制混凝土基面吸收的不均勻，防止出現光澤不均勻，防止墻體出現潤濕痕跡而影響美觀，避免混凝土由于暴露在空氣中而產生氧化、老化及中性化等不良反應。

4.2.4 保護中涂層

抗污染等級使用SKK清水混凝土氟保護施工工藝，因為本工藝使用的氟樹脂面漆溶解性很強，不能直接在底漆上進行涂裝，為了確保涂料整體性能的穩定，必須在底漆與面漆之間涂裝專用的清水混凝土保護中涂作為過渡。

4.2.5 涂裝面漆層

1）易清潔等級涂裝面漆

易清潔等級使用清水混凝土保護硅透明漆（SKK CERAMI CRETE SI）的涂裝是整個清水混凝土保護工藝中解決耐污性、耐候性、耐久性的關鍵工序，能有效地抑制墻體因紫外線及酸雨作用產生的劣化、風化及鹽害現象。同時，面漆和底漆產生的吸水防止層相輔相成，可以防止內部鋼筋被腐蝕，長久保持建筑物的堅固和美觀。

2）抗污染等級涂裝面漆

抗污染等級使用SKK氟體系清水混凝土保護透明面漆，涂層的耐久性、抗污染性、耐腐蝕性更佳。SKK水性氟清水混凝土透明保護涂料分為主劑（15 kg/桶）與固化劑（0.2 kg/桶），施工前先將兩者混合，混合比例為15∶0.2（即1桶主劑配1桶固化劑），根據施工現場的環境條件用水稀釋（比例為5%～20%），充分攪拌后即可施工。

5 結語

港珠澳大橋西人工島地處外海，主體建筑清水混凝土受海風及潮濕氣候影響，極易在混凝土表面形成污垢，影響其外觀。目前，港珠澳大橋主體建筑、敞開段中墻、側墻、擋浪墻等清水混凝土構筑物經保護涂裝后，表觀質量良好，未發現污染現象，混凝土表面斥水效果明顯，清水混凝土得到了有效的保護。SKK清水混凝土涂裝在港珠澳大橋清水混凝土構筑物中不僅應用廣泛，并且取得了良好的效果，在國家大力發展綠色環保的理念下，清水混凝土因其不飾面、不裝修的特點，不僅降低了工程總造價，還有利于環境保護，契合了國家發展理念。純透明保護工法在港珠澳大橋的成功應用為后續清水混凝土的保護工作提供了借鑒，為清水混凝土在國內的迅速推廣提供了有力的支撐。