沈玉，巨高權(quán)

（中交二公局第三工程有限公司，陜西 西安 710016）

0 前言

清水混凝土的使用源于歐、美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家。國(guó)外清水混凝土技術(shù)較成熟，應(yīng)用較多，如悉尼歌劇院、日本國(guó)家大劇院、巴黎史前博物館等世界知名的藝術(shù)類、地標(biāo)類建筑。國(guó)內(nèi)清水混凝土技術(shù)還不成熟，處于發(fā)展階段，在地下工程成功應(yīng)用的案例較少，由于軌道交通地下車站混凝土所處環(huán)境特殊，混凝土在施工過(guò)程中很難避免質(zhì)量通病的產(chǎn)生，從而難以達(dá)到清水混凝土“素面朝天”的美感。

針對(duì)地鐵地下車站混凝土所用原材料、配制技術(shù)、車站結(jié)構(gòu)適用特點(diǎn)的調(diào)研，通過(guò)大量的混凝土配合比設(shè)計(jì)與優(yōu)化，對(duì)清水混凝土工作性能關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行研究；采用加入抗裂劑、外觀改良劑等外加劑的手段，保證混凝土的耐久性，同時(shí)極大改善了地下工程清水混凝土的工作性能和外觀質(zhì)量；通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的模型試驗(yàn)，對(duì)模板材料、脫模劑種類、分層厚度、分層時(shí)間、振搗時(shí)間、拆模時(shí)間、養(yǎng)護(hù)時(shí)間等材料工藝參數(shù)進(jìn)行比選，形成了一套完整的地鐵地下車站高耐久性清水混凝土施工技術(shù)，確保了清水混凝土在地下車站工程的成功應(yīng)用。

1 清水混凝土質(zhì)量影響因素及主要研究?jī)?nèi)容

1.1 質(zhì)量影響因素

（1）原材料及配合比。

（2）模板體系及脫模劑。

（3）施工工藝等技術(shù)措施。

（4）保護(hù)涂層。

（5）施工管理水平。

1.2 主要研究?jī)?nèi)容

（1）優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)，形成一套完整的車站高耐久性清水混凝土配制技術(shù)。

（2）優(yōu)化混凝土施工工藝，形成一套完整的車站高耐久性清水混凝土施工技術(shù)。

2 清水混凝土配合比設(shè)計(jì)與優(yōu)化

項(xiàng)目采用 C45 混凝土配合比作為清水混凝土配比設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，配比見(jiàn)表1。

考慮清水側(cè)墻厚度較大，屬于大體積混凝土，施工時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮溫升引起的溫度裂縫，應(yīng)通過(guò)適當(dāng)提高礦物摻合料的比例來(lái)降低水泥水化熱。因此，采用單摻礦粉與雙摻礦粉、粉煤灰兩個(gè)系列來(lái)配制清水混凝土，并根據(jù)模型試驗(yàn)構(gòu)件的清水效果確定最終的配比。

對(duì)表1 中的配合比設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)微調(diào)用于清水混凝土基礎(chǔ)配合比的設(shè)計(jì)，微調(diào)后的關(guān)鍵參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 C45 清水混凝土初步配比 kg/m3

通過(guò)優(yōu)化、試配和調(diào)整，重新調(diào)整后的混凝土配比見(jiàn)表3。

表3 C45 清水混凝土優(yōu)化配比 kg/m3

膠凝材料中外加劑摻量：減水劑 1.25%～1.35%、抗裂劑 5%～8%、外觀改良劑 1%、水化熱抑制劑 1%～1.5%。

兩個(gè)系列的混凝土關(guān)鍵性能參數(shù)均能滿足要求，外觀效果及實(shí)體模型試驗(yàn)詳見(jiàn)圖1～3。

圖1 雙摻系列外觀

3 鋼筋工程施工技術(shù)

（1）鋼筋安裝前保證鋼筋表面潔凈，受污染的鋼筋不得使用；鋼筋經(jīng)除銹以及去污染后，其截面面積及性質(zhì)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

（2）保護(hù)層墊塊安裝應(yīng)穩(wěn)固，保證墊塊與模板接觸為點(diǎn)接觸或線接觸。

（3）對(duì)于天氣等不可抗拒原因造成的施工延期而導(dǎo)致生銹的鋼筋需要做除銹處理，對(duì)嚴(yán)重銹蝕的鋼筋需要更換。

（4）長(zhǎng)時(shí)間外露鋼筋采用塑料管進(jìn)行保護(hù)或涂刷水泥凈漿防銹（圖4），并用防水油布覆蓋（圖5）。

圖4 鋼筋刷水泥漿防銹

圖5 覆蓋防水油布防水

4 模板施工技術(shù)

4.1 車站立柱雙層模板工藝

雙層模板加工及安裝示意圖見(jiàn)圖6、7 所示。

圖6 雙層模板加工及安裝示意圖

4.2 車站側(cè)墻模板工藝

圖2 單摻系列外觀

圖3 清水混凝土實(shí)體模型

側(cè)墻模板采用鋼模板對(duì)貼維薩清水模板方案，清水模板與鋼模板采用強(qiáng)力膠和自攻螺釘固定，模板安裝前在鋼模板背部打孔用于安裝固定螺釘，孔直徑稍大于螺釘，間距 300mm，成梅花點(diǎn)狀布置；鋼模板寬 1800mm，因此，清水模板需要剪裁成 1220mm×1800mm 的尺寸，切口涂刷防水漆；清水模板和鋼模板背部涂抹強(qiáng)力免釘膠，避免固定后發(fā)生松動(dòng)等現(xiàn)象。側(cè)墻模板底部在臺(tái)口位置粘貼 5mm 厚度止?jié){條，同時(shí)在模板拼裝過(guò)程中在模板內(nèi)側(cè)打密封膠進(jìn)行二次止?jié){，混凝土澆筑前先澆筑砂漿層，完成底部三重止?jié){措施。側(cè)墻模板現(xiàn)場(chǎng)加工圖見(jiàn)圖7。

圖7 清水混凝土側(cè)墻模板加工圖

5 混凝土施工技術(shù)

（1）側(cè)墻混凝土等級(jí)為 C45，考慮到施工側(cè)墻長(zhǎng)度較長(zhǎng)，為避免側(cè)墻開(kāi)裂，需要降低混凝土內(nèi)部的溫升，實(shí)際施工配比采用雙摻的配比。試驗(yàn)前 2h 測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)砂石料含水率，以砂含水 5.5%、石子含水 0.5%為例，根據(jù)理論配比計(jì)算的施工配比見(jiàn)表4。

表4 C45 清水混凝土配比 kg/m3

（2）混凝土采用下料管下料，下料管底部距離上一次混凝土澆筑面高度小于 1m。

（3）下料管間距 2～3m，陰陽(yáng)角處距模板面 40～60cm 處布設(shè)下料點(diǎn)，防止?jié){體向四周擴(kuò)散聚攏，導(dǎo)致陰陽(yáng)角處漏漿或棱線露砂、不光澤。

（4）正式澆筑前在側(cè)墻底部先澆筑 5cm 厚砂漿，防止接縫處出現(xiàn)爛根現(xiàn)象。

（5）每?jī)蓚€(gè)下料管間設(shè)置一個(gè)振搗棒，振搗間距30cm，墻體兩側(cè)振搗點(diǎn)錯(cuò)位布置，上下分層澆筑振搗點(diǎn)也錯(cuò)位布置。

（6）采用尺量控制振搗間距，采用秒表記錄振搗時(shí)間。

（7）以 0.4m 為一層進(jìn)行澆筑，以分段澆筑長(zhǎng)度23m 為例，計(jì)算每層入?；炷量刂圃?9.2m3，每車混凝土運(yùn)輸 9m3，不得超運(yùn)。

（8）澆筑到頂部時(shí)，清除表面浮漿，并將準(zhǔn)備好的一定量石子均勻撒在混凝土表面，用振搗棒振入混凝土中。根據(jù)混凝土狀態(tài)，在澆筑完成后 1～3h 內(nèi)對(duì)混凝土頂部進(jìn)行二次振搗，并作收面處理。

（9）收面完成后的混凝土表面灑入 1～2cm 的清水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

（10）為防止混凝土內(nèi)部溫差變化過(guò)大，增加開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。側(cè)墻混凝土拆模后采用保溫被覆蓋養(yǎng)護(hù)，降低混凝土與環(huán)境的熱交換，減少混凝土內(nèi)部溫度變化速率。

圖8～10 為清水混凝土施工現(xiàn)場(chǎng)圖。優(yōu)化后的清水混凝土施工工藝參數(shù)見(jiàn)表5。

表5 優(yōu)化后的清水混凝土施工工藝參數(shù)

圖8 入模溫度控制

圖9 振搗間距控制

圖10 振搗時(shí)間控制

6 創(chuàng)新點(diǎn)

6.1 耐久性清水混凝土配合比的優(yōu)化

（1）建立新拌混凝土及硬化混凝土性能量化參數(shù)，包括坍落度、擴(kuò)展度、倒桶時(shí)間、保坍時(shí)間、離析泌水、粘聚性、含氣量、抗壓抗折強(qiáng)度、耐久性等。同時(shí)建立氣泡、顏色、色差等外觀影響因素的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)方法。

（2）混凝土坍落度控制在 (200±20)mm 以內(nèi)對(duì)氣泡的排出較為有利，保證每車混凝土從開(kāi)始到結(jié)束的坍落度變化不超過(guò) 40mm，澆筑整體不會(huì)出現(xiàn)較為明顯分層現(xiàn)象，也不會(huì)出現(xiàn)明顯的氣泡富集現(xiàn)象。

（3）地下車站高耐久性清水混凝土宜采用雙摻配合比設(shè)計(jì)，配制過(guò)程需嚴(yán)格控制粉煤灰的摻加量，一般不超過(guò) 10%。

6.2 通過(guò)模型試驗(yàn)進(jìn)行耐久性清水混凝土施工參數(shù)的優(yōu)化

（1）通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)模型試驗(yàn)對(duì)比相同材質(zhì)模板，水性脫模劑效果優(yōu)于油性脫模劑（缺點(diǎn)為遇水抗沖刷能力弱），水性脫模劑稀釋比應(yīng)控制在 1:2。清水混凝土施工宜采用木模板施工，鋼模板、高分子材料模板在排氣泡、表面光滑度方面不如木模板。鋼模板涂刷水性脫模劑后如長(zhǎng)時(shí)間未澆筑，易產(chǎn)生銹漬；高分子材料模板受熱后易在混凝土表面留下檁條紋，影響混凝土表觀質(zhì)量。

（2）為減少模板拼接位置漏漿的概率，側(cè)墻模板底部在臺(tái)口位置粘貼 5mm 厚度止?jié){條，同時(shí)在模板拼裝過(guò)程中在模板內(nèi)側(cè)打密封膠進(jìn)行二次止?jié){，混凝土澆筑前先澆筑砂漿層，完成底部三重止?jié){措施。雙層模板施工工藝和對(duì)貼鋼模板施工工藝在實(shí)際應(yīng)用中均取得良好止?jié){效果和禪縫效果。

（3）為避免后期混凝土表面產(chǎn)生過(guò)多氣泡，混凝土分層厚度宜控制在 40cm，振搗間距宜控制在 25～30cm；提棒方式不宜采用連續(xù)提棒形式，宜采用三次提棒，每次提棒距離 1/3，穩(wěn)定 5s，第三次穩(wěn)振完成后提出。

7 結(jié)語(yǔ)

采用地鐵地下車站高耐久性清水混凝土施工技術(shù)，耐久性清水混凝土立柱和側(cè)墻整體效果偏冷灰色，手感光滑細(xì)膩，90% 以上氣泡直徑小于 2mm，禪縫順直交圈，裂縫寬度由原來(lái)的 0.1～0.2mm 降低到 0.07mm，屬于無(wú)害裂縫，達(dá)到了清水混凝土對(duì)外觀高要求的標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)體效果圖見(jiàn)圖11 所示。

圖11 清水混凝土側(cè)墻和立柱實(shí)體效果圖

（1）清水混凝土原材料成本與本地普通混凝土用原材料相關(guān)，若當(dāng)?shù)氐夭募胺哿闲阅苤笜?biāo)較好，清水混凝土成本并無(wú)明顯增加，若地材及粉料等材料較差，需添加部分微珠、硅粉以及高性能外加劑等特殊材料，成本混凝土每方增加 10～20 元，各地原材料價(jià)格不同，預(yù)計(jì)混凝土材料綜合成本增加 2%～10%。

（2）綜合國(guó)內(nèi)外常用的清水混凝土模板如 PERI、MISA、WISA 的倒用次數(shù)及成本分析，比對(duì)國(guó)內(nèi)普通模板，同時(shí)根據(jù)清水混凝土用量及構(gòu)件情況，模板成本增加約在 5%～15%。

（3）選用國(guó)產(chǎn)水性脫模劑，該脫模劑成本較低，且應(yīng)用效果良好，比對(duì)各類常用清水混凝土脫模劑的價(jià)格，脫模劑基本不增加成本。

（4）使用進(jìn)口的保護(hù)劑成本每方混凝土增加約140 元，使用國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)保護(hù)劑產(chǎn)品成本每方混凝土增加約 100 元。

采用高耐久性清水混凝土不僅提高了基礎(chǔ)設(shè)施的表觀質(zhì)量，而且也提高使用壽命，同時(shí)，免去了各種裝飾涂料的使用，有利于節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境。