清水混凝土在地鐵高架橋工程中的應用摘要：在廣州地鐵四號線高架橋工程橋墩施工前，針對清水混凝土的原材料、配合比、模板、混凝土澆筑、養護等環節進行了全面的模擬試驗，將試驗結果用于正式施工，保證了清水混凝土的工程質量，取得較好的外觀效果。關鍵詞：清水混凝土；模擬試驗；外觀質量 清水混凝土建筑作為一種建筑表現形式，能夠完整而有效地保留混凝土建筑本身具有的顏色和機理。它的特點是混凝土一次成型，直接采用現澆混凝土的自然色作為飾面。 廣州地鐵四號線有長達21km的高架線路，為了盡量減輕地鐵高架橋對城市景觀與周邊環境的影響，對高架橋外觀質量提出了較高的要求，并首先在高架試驗段土建工程一標開展了有關清水混凝土的一系列試驗研究，本文結合該工程應用清水混凝土的實踐，對清水混凝土技術進行介紹與探討。1質量標準 現行國家規范對清水混凝土并沒有明確的定義和質量標準，通常根據國外的標準或根據工程經驗制訂清水混凝土的質量驗收標準。針對地鐵高架橋工程的特點，通過多次專家論證，最終制訂了廣州地鐵四號線高架橋工程混凝土特殊技術要求，明確了要達到的質量驗收標準。1.1表面觀感質量標準 （1）顏色：要求清灰色且色澤均勻，無明顯色差。 （2）表面：混凝土密實整潔，面層平整，陰陽角的棱角整齊平直，節點或交角、交線、交面清晰，起拱線、面平順。無油跡、無銹斑、無粉化物，無流淌和沖刷痕跡；無明顯裂縫、無漏漿、無跑模和脹模，無爛根、無明顯錯臺，無冷縫，無夾雜物；無蜂窩麻面、裂紋和露筋現象；無明顯的氣泡、砂帶和黑斑現象。 （3）結構工程保持拆除模板后的原貌，無剔鑿、磨、抹或涂刷處理的痕跡。 （4）穿墻預埋管孔眼整齊，孔洞封堵密實平整，墩臺、梁體外觀色澤基本一致。 （5）混凝土保護層準確，無露筋；預留孔洞、施工縫、變形縫整齊平整。1.2外形尺寸標準 （1）結構軸線通直、幾何尺寸準確，陰陽角的棱角整齊、角度方正；所有結構線條規則順直，無明顯的凹凸及錯位。 （2）模板拼縫嚴密平整)無明顯錯臺痕跡。 （3）垂直度、平整度的允許偏差應小于混凝土結構工程施工質量驗收規范的要求。2試驗研究2.1室內試驗研究 為達到清水混凝土的質量標準，由混凝土攪拌站針對混凝土的色澤、和易性、含氣量及外觀質量等方面做了大量的室內對比試驗。試驗情況及結論如下： （1）為達到設計要求的“青灰色”標準，首先針對不同品牌水泥進行了大量試驗，對混凝土試塊進行對比，最終選定一種顏色符合要求且貨源穩定、質量有保證的水泥品牌，以及兩種備選品牌。 （2）為確保混凝土的和易性良好，選用了不同的水泥、粉煤灰、外加劑進行了大量的對比試驗。在減水劑方面，對不同品牌進行了不同摻量的對比試驗，試驗表明，可通過調整減水劑的摻量來控制混凝土的保水性。同時，也選用了不同等級、不同摻量的粉煤灰來試驗粉煤灰對混凝土和易性的影響，結果表明以I級粉煤灰為好，且摻量控制在40kg/m3以下時對混凝土的外觀影響較小。 （3）為找出對混凝土外觀的關鍵影響因素，在室內對不同品種的減水劑、脫模劑，不同的砂率和細度模數，不同的拆模時間和養護條件做了幾十組的對比試驗。結果表明：減水劑對混凝土的含氣量影響較大，應選用緩凝效果明顯、減水率高、坍落度損失小的減水劑；使用不同的脫模劑時，混凝土表面的氣泡含量不同；一定程度上脫模劑越厚，混凝土表面越光滑、氣泡越少；選用細度模數為2.5~2.9的砂時，混凝土的用水量及含氣量控制較好；不同的拆模時間會導致混凝土表面強度及脫模劑發揮的效果不同，對混凝土的外觀質量影響也不同；不同的養護條件對混凝土外觀質量也有影響。2.2模擬試驗 在橋墩正式施工前，針對清水混凝土的原材料、配合比、模板、澆筑、養護等環節進行了全面的模擬試驗。從2004年8月17日到2004年9月23日，先后進行了7次墩柱試驗，采用大塊定型鋼模板、吊裝澆筑、插入式振動器振搗，外包塑料薄膜補水養護的施工工藝，最終采取第0次試驗結果作為正式施工的數據及配合比，取入模溫度30℃；坍落度80mm；水泥品種P.II 42.5；配合比為：水泥390kg，砂645kg，碎石1130kg，水175kg，粉煤灰20kg（I級），外加劑5.33kg；模板面用PVC卷材處理；采用該配合比的坍落度損失在30mm/h以內，含氣量為2.6%。經過多次模擬試驗，正式施工的墩柱取得了較好的外觀效果。3原材料要求及配合比設計要點3.1原材料要求 （1）水泥的選擇主要考慮兩個因素，首先應選應低堿、低水化熱的水泥；其次是混凝土顏色要符合要求。同時生產過程中要做到水泥同一廠家、同一品種，以確保混凝土顏色一致。 （2）砂子為細度模數大于2.4的中砂，含泥量不大于1%；石子為5~25mm粒徑級配良好的碎石，含泥量不大于0.8%，針片狀石子的含量不大于10%。含泥量大將會影響混凝土的顏色，針片狀石子含量過大將會影響混凝土的強度及流動性。砂石原材料產地也必須固定。 （3）若為改善混凝土的和易性，降低水化熱，控制開裂，經配合比試驗需摻加粉煤灰時，必須選用同一廠家I級粉煤灰，燒失量小于5%，細度8%~12%。 （4）應選用引氣成分低、緩凝適中的高效減水劑，減水率>20%，含氣量≤3%。在使用前應進行與水泥相容性試驗。 （5）拌和用水宜采用飲用水，當采用其他水源時，水質應符合我國現行標準《混凝土拌和用水標準》（JGJ63）的規定，不得使用循環水。3.2配合比設計要點 （1）應控制每立方米混凝土用水量在170~180kg；水灰比不得大于0.55。 （2）應保證有足夠的細粉料含量以改善混凝土的和易性，提高混凝土的表面質量，膠凝材料總量視混凝土強度等級而異，建議C30~C50混凝土的膠凝材料總量控制在380~500kg/m3范圍內。 （3）摻入優質粉煤灰可改善混凝土和易性，便于澆筑成型，但是摻量大將造成混凝土表面缺乏光澤、色澤不勻。因此應嚴格控制粉煤灰用量，試驗表明粉煤灰摻量控制在10%以下為好。 （4）砂率應比普通的混凝土提高1%~2%。 （5）理論上，只要能滿足施工的振搗要求，則混凝土坍落度越小，混凝土的泌水越少，氣泡也越少，建議非泵送混凝土的坍落度控制在8-10cm，泵送混凝土控制在12-14cm，坍落度每小時損失值不應大于30mm。4施工技術措施4.1模板工程 （1）必須保證模板的剛度和穩定性，在混凝土側壓力作用下不允許變形；優先選用定型鋼模板且應進行拋光處理，以保證混凝土表面的光潔度。 （2）模板應盡可能減少接縫，接縫位置應盡量隱蔽。模板制作的幾何尺寸應精確、拼縫嚴密，模板面拼縫高差、寬度應≤1mm，模板間接縫高差及寬度≤2mm。 （3）模板的拼縫宜填實后打磨平整、嚴密，使接縫平順；模板的支撐必須牢固、嚴密，以免發生跑漿和漏漿。 （4）模板不宜采用對拉螺栓作為固定件，宜用鋼構件組成的鋼圍檁固定模板。模板應試拼組裝，經驗收合格后再整體吊裝。 （5）模板一般周轉3次后應進行全面檢修一次。 （6）選用專業脫模劑，嚴禁使用廢機油作為脫模劑，脫模劑應涂刷均勻。根據試驗情況，鋼模板內表面優先采用內貼自粘PVC薄膜。4.2鋼筋工程 （1）鋼筋保護層厚度用硬質塑料墊塊進行控制。 （2）綁扎鋼筋的扎絲多余部分應向構件內側彎折，防止外露造成銹蝕。 （3）鋼筋端頭加不銹鋼帽，豎向鋼筋端頭纏塑料布，以防銹蝕。 （4）嚴格按設計圖紙加工、下料，使配制的各種鋼筋和箍筋平直、方正及彎鉤準確；確保鋼筋位置準確、預埋件固定牢固。4.3混凝土生產運輸 （1）生產拌制混凝土時，必須嚴格按經審批的混凝土配合比進行配料，不得隨意更改。供應混凝土前對生產機組進行全面檢查，確保供料期間機組正常運作。 （2）混凝土攪拌站應根據氣溫條件、運輸時間、運輸距離、砂石含水率的變化、混凝土坍落度損失等情況，及時適當地對原配合比進行微調。 （3）攪拌站質檢員必須嚴把混凝土質量關，監控好混凝土出場坍落度和溫度，檢查每車混凝土拌合物的性能符合要求后，方準混凝土出場。 （4）混凝土的入模溫度應控制在30℃以下。混凝土中心溫度與表面溫度的差值不應大于25℃，混凝土表面溫度與大氣溫度的差值不應大于25℃。 （5）攪拌站與工地應加強協調，確保混凝土在運抵工地后能及時入模澆筑。 （6）嚴格執行混凝土進場交貨驗收制度，試驗員對每車混凝土的坍落度進行取樣試驗，如遇坍落度超出允許范圍的混凝土，嚴禁使用。4.4混凝土澆筑施工 （1）清水混凝土施工難度大，質量要求高，應制定相應的混凝土施工方案。最好利用夜間澆筑，以減少混凝土坍落度損失。 （2）下料時避免混凝土沖擊鋼筋和模板，保證下料點分散布置，嚴禁一次性下料過多或集中某一點下料。 （3）澆筑混凝土要連續進行，并嚴格控制混凝土的澆筑時間。因選用較低坍落度的混凝土，其流動性損失較快，如澆筑時間過長會影響混凝土的分散能力，容易形成蜂窩等缺陷。 （4）振搗要求快插慢拔，每棒均深入下層混凝土5cm，振搗時間為30s左右，每棒的移動距離宜為40cm。4.5養護 混凝土如果不及時養護，表面極易因失水而出現微裂縫。建議清水混凝土構筑物在拆模之前就應對混凝土充分灑水進行養護，使水分通過混凝土和模板的間隙滲入混凝土中。拆模后先在混凝土表面灑一遍水，保證塑料薄膜內有凝結水，然后用塑料薄膜包裹嚴密并壓實進行養護，養護時間不應少于14d。4.6表面缺陷的修補 在施工的全過程中，有可能存在少量氣泡及模板拼縫痕跡等細小弊病，處理方法為：先用與結構混凝土同強度等級，同品種的水泥，摻一定量的白水泥配成專用膩子，堵塞進小氣泡內，再連同模板痕跡用細砂紙輕輕打磨，直至與結構物表面色澤、光潔度一致時為止。但實施以前必須對材料的配合比先作試驗。5結語 為了保證高架橋的外觀質量，首次明確了清水混凝土的質量標準，最終取得了較為滿意的效果。主要有以下幾點體會： （1）原材料控制和配合比設計是清水混凝土的質量控制重點。應該采用同一廠家、同一品種的水泥、粉煤灰和外加劑，使用同一產地的砂和碎石，同時應通過試驗確定最佳的混凝土配合比，以確保混凝土拌合物的性能優良、外觀色澤均勻。 （2）清水混凝土的質量絕非僅決定于混凝土材料本身，還必須從模板體系的設計、制作與安裝，鋼筋綁扎，混凝土澆筑質量，入模溫度，拆模時間，養護方式和缺陷修補等全過程采取有效措施加以控制，才能保證清水混凝土的外觀質量效果。 （3）正式施工前應進行現場模擬試驗，以掌握清水混凝土的施工技術要點，同時通過模擬試驗來達到人員、機具與材料供應、現場管理的最佳配合，惟有如此才能保證清水混凝土的施工質量。 （4）混凝土表面如不作任何保護，在長時間遭受來自陽光、紫外線、酸雨、油污等的破壞后，其表面效果將日趨污濁。因此，還應重視后期保養及處理。參考文獻【1】季云聰，徐偉,不涂裝混凝土施工的外觀質量控制研究3建筑施工，2004(6).