廈門第二東通道清水混凝土應用技術研究

杜陽騰

（廈門路橋翔通股份有限公司翔安分公司，福建 廈門 361101）

0 引言

在國內，清水混凝土（Fair-faced Concrete）是指直接利用混凝土成型后的自然面作為飾面效果的混凝土，其分為普通清水混凝土、飾面清水混凝土、裝飾清水混凝土三類。而國外將清水混凝土稱為Architectural Concrete，與國內的定義相比較，國外更注重清水混凝土的裝飾功能，對其概念的定義也更加傾向于藝術混凝土的方向。清水混凝土具有外觀優美、一次性成型，不需做任何其他修飾、成本低、綠色環保、可改善質量通病等優點，其也因此在國內外許多工程項目中得到了廣泛應用。例如港珠澳大橋島隧工程，該工程建設中的一項值得稱道的創新在于對清水混凝土的大規模應用。該項目的成功建成證明了我國在清水混凝土施工方面具有很好的技術基礎，同時促進了清水混凝土技術、工法在跨海橋梁、隧道等工程中的應用。作為廈門“兩環八射”快速路網中“內環”的一部分，廈門第二東通道建成之后，將進一步縮小島內外差距，促進區域經濟一體化，完善海西經濟區路網和廈門市城市路網，對構建我國東南沿海和海峽西岸綜合運輸樞紐有積極的推動作用。接下來，以該工程為例，對清水混凝土應用技術進行研究。

1 工程概況

廈門第二東通道工程西起枋鐘路與金尚路交叉口，接在建的廈門第二西通道本島連接線，主線以隧道方式下穿枋鐘路，向東以橋梁方式跨該島東部海域，終于翔安大道，接已建翔安南路劉五店（翔安南）互通立交，全長12.371km。廈門第二東通道A3 標段的作業區涉及陸域、淺灘、海中，橋梁及其附屬建筑會受到氯鹽及鹽霧的腐蝕，設計混凝土需滿足《混凝土結構耐久性設計標準》（GB/T 50476—2019）及《東通道A3 標技術要求》等相關文件要求。研究該項目的目的在于研發出既能滿足海洋鹽霧環境下耐久性要求，又具有清水混凝土表觀的混凝土材料。

2 原材料與試驗方法

2.1 原材料

水泥：蕪湖海螺水泥有限公司生產P·O42.5 型水泥。粉煤灰：漳州后石電廠生產的Ⅰ級粉煤灰。礦粉：福建三寶鋼鐵有限公司生產S95 級礦渣粉。上述膠凝材料的性能詳見表1。石子：5～25mm 碎石，含泥量小于0.7%，針片狀5.0%，壓碎值小于10%。河砂：細度模數2.6%，含泥量0.2%。人工砂：細度模數2.8%，含粉量4.0%。減水劑：廈門路橋翔通建材科技有限公司生產高性能聚羧酸減水劑，含固量為20.1%。水：自來水，滿足《混凝土用水標準》（JGJ 63—2006）要求。

表1 膠凝材料性能指標

2.2 試驗方法

該試驗采用小尺寸模型進行表觀試驗，通過選擇現澆C40 墩柱進行混凝土表觀觀測，后期進行現澆混凝土表觀效果追蹤。確定各原材料的物理性質及其所需指標后，分別對比不同脫模劑種類、不同水泥品種、不同粉煤灰品種對清水混凝土表觀的影響。

3 試驗結果與分析

3.1 不同脫模劑品種對表觀的影響

該試驗對比不同脫模劑品種對清水混凝土表觀性能的影響。表2 為混凝土配合比，表3 為混凝土拌和物試驗數據。由表3 試驗數據可以看出，使用透水模板布的表觀效果優于液壓油及水性脫模劑。選用巴斯夫脫模劑與透水模板布，清水混凝土表觀效果最佳。因廈門第二東通道墩柱所采用的工藝為鋼模板內張貼透水模板布，采用透水模板布的優點是不僅能消除混凝土表面的氣泡、砂線、砂斑等混凝土質量通病，提高混凝土表觀質量，而且能進一步提高混凝土的耐久性能、耐磨性、抗凍性和表面抗拉強度。通過試驗得出采用的透水模板布的鋼模表觀效果最佳。

表2 不同脫模劑混凝土配合比 單位：kg/m3，mm

表3 不同脫模劑對混凝土表觀的影響

3.2 不同水泥品種對表觀的影響

該試驗對比不同水泥品種對表觀的影響。不同水泥品種混凝土配合比見表4，不同混凝土拌和物試驗數據見表5。不同水泥品種的混凝土拌和物狀態不同，海螺P·O42.5 水泥與紅獅水泥的整體和易性良好，海螺P·Ⅱ52.5 水泥的拌和物較黏稠，流動性稍小。由表5 試驗數據可以看出，使用紅獅水泥，混凝土表觀更好。

表4 不同水泥品種混凝土配合比 單位：kg/m3，mm

表5 不同水泥品種對混凝土表觀的影響

3.3 不同粉煤灰品種（Ⅰ級與Ⅱ級）對表觀的影響

該試驗對比不同的粉煤灰（Ⅰ級與Ⅱ級）對混凝土表觀的影響。不同粉煤灰品種對混凝土表觀的影響見表6。

表6 不同粉煤灰品種對混凝土表觀的影響

由表6 可知，采用一級粉煤灰與二級粉煤灰整體的混凝土表觀質量效果佳，通過嚴格把控原材料選用同一電廠、質量穩定且色澤均勻的粉煤灰均能滿足對外觀的要求。

3.4 清水混凝土試驗數據

根據表7 數據，C40 墩柱的抗壓強度、回彈情況及耐久性數據均能符合第二東通道的相關技術參數要求，結合表觀要求綜合考慮后，確定清水混凝土配合比，詳見表8。

表7 C40 墩柱混凝土配合比試驗數據

表8 C40 清水混凝土生產配合比 單位：kg/m3

4 工程應用

廈門第二東通道A3 標段的工期為3年，跨海橋梁段和濱海東大道互通工程的下部結構，除采用普通混凝土外，預制墩臺、現澆承臺、墩柱及現澆梁均采用海工耐久混凝土，混凝土總方量約136000 萬m，施工現場混凝土量占87000 萬m。

4.1 混凝土生產控制

從規范出發，嚴格篩選原材料、把控生產過程，保證混凝土材料品質。對生產的混凝土進行性能測試，如坍落度、和易性等，確保混凝土的相關性能滿足施工要求，若測試中出現異常情況，需及時查找原因、排除不利因素，保證混凝土品質。

4.2 混凝土現場控制

在澆筑過程中，混凝土檢測結果如下：坍落度在180～190mm；擴展度在500mm 左右；和易性良好，坍落度1h 基本無損失。注意事項：分多層振搗，每次振搗時間控制在10～15min；墩帽打完后至少36h 后再進行拆模；墩柱使用土工布與塑料薄膜相結合的方式，一天噴淋5～6 次，養護7 天。

4.3 第二東通道墩柱清水混凝土表觀情況

從圖1 可看出，墩柱的表觀效果良好，表觀光滑無明顯孔洞、裂紋。第二東通道清水混凝土外觀效果符合《清水混凝土應用技術規程》（JGJ 169—2009）11.3.1 節混凝土外觀質量與檢驗方法的規定：實體構件顏色無明顯色差；墩柱、箱梁等部位基本無修補的痕跡；墩柱使用透水模板布，未發現有大氣泡及密集的小氣泡；無裂縫產生；經觀察，實體構件表面無明顯漏漿、流淌及沖刷痕跡。

圖1 拆模后墩柱清水混凝土表觀

5 結語

通過優選原材料，分析對比不同脫模劑、不同水泥品種、不同粉煤灰品種對混凝土表觀的影響，最終研發出既滿足海洋鹽霧環境下耐久性要求又具有清水表觀的混凝土。該研究促進了清水混凝土技術、工法在跨海橋梁、隧道等工程中的應用。廈門第二東通道清水混凝土的成功應用，確保了項目順利開展，同時取得良好的技術經濟效益，該項目建成后將進一步完善海西經濟區路網和廈門市城市路網，縮小島內外差距，促進海峽西岸區域經濟一體化發展，對廈門市加快“一帶一路”國家物流新通道和建設國際綜合交通樞紐城市具有重要意義。