廈門第二東通道清水混凝土應(yīng)用技術(shù)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(nèi)，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(nèi)的定義相比較，國外更注重清水混凝土的裝飾功能，對(duì)其概念的定義也更加傾向于藝術(shù)混凝土的方向。清水混凝土具有外觀優(yōu)美、一次性成型，不需做任何其他修飾、成本低、綠色環(huán)保、可改善質(zhì)量通病等優(yōu)點(diǎn)，其也因此在國內(nèi)外許多工程項(xiàng)目中得到了廣泛應(yīng)用。例如港珠澳大橋島隧工程，該工程建設(shè)中的一項(xiàng)值得稱道的創(chuàng)新在于對(duì)清水混凝土的大規(guī)模應(yīng)用。該項(xiàng)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(shù)基礎(chǔ)，同時(shí)促進(jìn)了清水混凝土技術(shù)、工法在跨海橋梁、隧道等工程中的應(yīng)用。作為廈門“兩環(huán)八射”快速路網(wǎng)中“內(nèi)環(huán)”的一部分，廈門第二東通道建成之后，將進(jìn)一步縮小島內(nèi)外差距，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化，完善海西經(jīng)濟(jì)區(qū)路網(wǎng)和廈門市城市路網(wǎng)，對(duì)構(gòu)建我國東南沿海和海峽西岸綜合運(yùn)輸樞紐有積極的推動(dòng)作用。接下來，以該工程為例，對(duì)清水混凝土應(yīng)用技術(shù)進(jìn)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(biāo)段的作業(yè)區(qū)涉及陸域、淺灘、海中，橋梁及其附屬建筑會(huì)受到氯鹽及鹽霧的腐蝕，設(shè)計(jì)混凝土需滿足《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50476—2019）及《東通道A3 標(biāo)技術(shù)要求》等相關(guān)文件要求。研究該項(xiàng)目的目的在于研發(fā)出既能滿足海洋鹽霧環(huán)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(yàn)方法

2.1 原材料

水泥：蕪湖海螺水泥有限公司生產(chǎn)P·O42.5 型水泥。粉煤灰：漳州后石電廠生產(chǎn)的Ⅰ級(jí)粉煤灰。礦粉：福建三寶鋼鐵有限公司生產(chǎn)S95 級(jí)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(xì)度模數(shù)2.6%，含泥量0.2%。人工砂：細(xì)度模數(shù)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(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 63—2006）要求。

表1 膠凝材料性能指標(biāo)

2.2 試驗(yàn)方法

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

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 不同脫模劑品種對(duì)表觀的影響

該試驗(yàn)對(duì)比不同脫模劑品種對(duì)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(yàn)數(shù)據(jù)。由表3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，使用透水模板布的表觀效果優(yōu)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(nèi)張貼透水模板布，采用透水模板布的優(yōu)點(diǎn)是不僅能消除混凝土表面的氣泡、砂線、砂斑等混凝土質(zhì)量通病，提高混凝土表觀質(zhì)量，而且能進(jìn)一步提高混凝土的耐久性能、耐磨性、抗凍性和表面抗拉強(qiáng)度。通過試驗(yàn)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(duì)混凝土表觀的影響

3.2 不同水泥品種對(duì)表觀的影響

該試驗(yàn)對(duì)比不同水泥品種對(duì)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(yàn)數(shù)據(jù)見表5。不同水泥品種的混凝土拌和物狀態(tài)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(dòng)性稍小。由表5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)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(duì)混凝土表觀的影響

3.3 不同粉煤灰品種（Ⅰ級(jí)與Ⅱ級(jí)）對(duì)表觀的影響

該試驗(yàn)對(duì)比不同的粉煤灰（Ⅰ級(jí)與Ⅱ級(jí)）對(duì)混凝土表觀的影響。不同粉煤灰品種對(duì)混凝土表觀的影響見表6。

表6 不同粉煤灰品種對(duì)混凝土表觀的影響

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

3.4 清水混凝土試驗(yàn)數(shù)據(jù)

根據(jù)表7 數(shù)據(jù)，C40 墩柱的抗壓強(qiáng)度、回彈情況及耐久性數(shù)據(jù)均能符合第二東通道的相關(guān)技術(shù)參數(shù)要求，結(jié)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(yàn)數(shù)據(jù)

表8 C40 清水混凝土生產(chǎn)配合比 單位：kg/m3

4 工程應(yīng)用

廈門第二東通道A3 標(biāo)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(jié)構(gòu)，除采用普通混凝土外，預(yù)制墩臺(tái)、現(xiàn)澆承臺(tái)、墩柱及現(xiàn)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(xiàn)場混凝土量占87000 萬m。

4.1 混凝土生產(chǎn)控制

從規(guī)范出發(fā)，嚴(yán)格篩選原材料、把控生產(chǎn)過程，保證混凝土材料品質(zhì)。對(duì)生產(chǎn)的混凝土進(jìn)行性能測試，如坍落度、和易性等，確?；炷恋南嚓P(guān)性能滿足施工要求，若測試中出現(xiàn)異常情況，需及時(shí)查找原因、排除不利因素，保證混凝土品質(zhì)。

4.2 混凝土現(xiàn)場控制

在澆筑過程中，混凝土檢測結(jié)果如下：坍落度在180～190mm；擴(kuò)展度在500mm 左右；和易性良好，坍落度1h 基本無損失。注意事項(xiàng)：分多層振搗，每次振搗時(shí)間控制在10～15min；墩帽打完后至少36h 后再進(jìn)行拆模；墩柱使用土工布與塑料薄膜相結(jié)合的方式，一天噴淋5～6 次，養(yǎng)護(hù)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(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ 169—2009）11.3.1 節(jié)混凝土外觀質(zhì)量與檢驗(yàn)方法的規(guī)定：實(shí)體構(gòu)件顏色無明顯色差；墩柱、箱梁等部位基本無修補(bǔ)的痕跡；墩柱使用透水模板布，未發(fā)現(xiàn)有大氣泡及密集的小氣泡；無裂縫產(chǎn)生；經(jīng)觀察，實(shí)體構(gòu)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(jié)語

通過優(yōu)選原材料，分析對(duì)比不同脫模劑、不同水泥品種、不同粉煤灰品種對(duì)混凝土表觀的影響，最終研發(fā)出既滿足海洋鹽霧環(huán)境下耐久性要求又具有清水表觀的混凝土。該研究促進(jìn)了清水混凝土技術(shù)、工法在跨海橋梁、隧道等工程中的應(yīng)用。廈門第二東通道清水混凝土的成功應(yīng)用，確保了項(xiàng)目順利開展，同時(shí)取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，該項(xiàng)目建成后將進(jìn)一步完善海西經(jīng)濟(jì)區(qū)路網(wǎng)和廈門市城市路網(wǎng)，縮小島內(nèi)外差距，促進(jìn)海峽西岸區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展，對(duì)廈門市加快“一帶一路”國家物流新通道和建設(shè)國際綜合交通樞紐城市具有重要意義。