高層建筑清水混凝土施工技術及效益分析

李一斌 浙江鑫安能源建設有限公司

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用。我國在市政和公共建筑中有一定的應用，但在高層建筑中，應用的還比較少。隨著工程技術的發(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。清水混凝土建筑結構緊湊穩(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

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 定位和鋪設線路

管線的鋪設和鋪設由鋪設線團隊執(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進行全面驗收；箍筋的起端應彎至墻中部，并允許在箍筋的側面，按要求全部驗收；鋼筋使用前應清理干凈，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。其關鍵操作如下：墻底應找平，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 設置一根Φ12mm 鋼柱，柱兩端應有防腐帽，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熱的外部組件中。稍冷后減壓，用抗?jié)B儀打開外構件試件，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)新與關鍵施工技術

針對上述五類施工難點，自主創(chuàng)新和關鍵施工技術如下：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，保證結構線條順直，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構顏色。

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 結論

本文總結分析了清水混凝土施工技術在應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，以便于提高工程計量，節(jié)省費用。