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《混凝土》2017年第一期 更多文章请点击原文下载 杂志订阅邮发代号8-110，全国邮局报刊处均可订阅
【机构】山东建泽混凝土有限公司； 烟台高见泽混凝土有限公司；济南轨道交通集团有限公司； 中建八局技术中心； 中建八局二公司； 【摘要】 从20世纪90年代后期以来,清水混凝土研究及工程应用得到了长足发展,许多城市建成了清水混凝土标志性工程。为了更好地促进清水混凝土研究的深入、工程质量的提高,对清水混凝土的性能研究、生产技术、施工技术等进行了系统地梳理、总结。通过对清水混凝土上述内容的研究,使相关领域技术人员认识到清水混凝土研究过程中存在的误区,使清水混凝土技术研究的思路更为清晰,以更好地促进清水混凝土技术研究水平的发展,推动清水混凝土工程质量的提高。 更多还原 【关键词】 清水混凝土； 性能研究；生产技术；施工技术； 0 引言 济南轨道交通工程是济南市“十三五”期间重点工程之一。基于“绿色工程、景观工程、耐久工程”的综合考虑，济南轨道交通工程拟建成全国首条全清水混凝土轨道交通工程。 清水混凝土工程自上世纪末以来，在我国得到了长足发展，上海、南京、成都、武汉、郑州等各大城市相续建成了标志性的清水混凝土工程。伴随着对清水混凝土研究的深入，有必要对清水混凝土相关工程与研究成果进行梳理、总结，巩固优势、弥补不足，以更好地促进清水混凝土工程与研究技术水平的提高。本文以济南轨道交通工程以契机，对清水混凝土的性能研究、生产技术、施工技术等进行总结，以推动清水混凝土研究水平的发展、工程质量的提高。 1 清水混凝土的性能研究 清水混凝土的性能研究主要分为表观性能研究和基本性能研究[1-4]。 1.1 表观性能 由清水混凝土的定义及其主要性能要求可知，清水混凝土最显著的特征就是其高质量的表观性能，具体体现为：（1）色泽匀即清水混凝土表面的色泽需均匀，不能出现明显的色差，这是清水混凝土最基本的要求。（2）气泡少即清水混凝土表面不能出现明显气泡，如气泡超出允许的范围内，则需对气泡进行修补。 针对于表观性能的检测、试验手段，目前未见报道，即尚未建立起清水混凝土表观性能试验、评价方法。 根据JGJ 169《清水混凝土应用技术规程》，存在清水混凝土色泽及气泡的相关验收标准。针对气泡虽然进行了定量要求，但未明确说明选取位置是效果较好位置、效果较差位置、有代表性位置，这可能会产生截然不同判定结果。针对色差，只定性地要求“有无明显色差”。 针对清水混凝土上述两个指标，目前多数通过施工技术进行事后改善，而未见通过混凝土配合比技术等事前控制措施、方法。 1.2 基本性能 此处所指基本性能包括清水混凝土工作性能、力学性能、耐久性能。依据清水混凝土定义及现有清水混凝土质量控制措施，清水混凝土与普通混凝土、高性能混凝土相比，多在过程控制、管理手段等外在因素方面要求更为严格，而未在原材、配比等内在因素方面有大的不同，所以单纯地研究清水混凝土的力学性能、耐久性能甚至微观表征是不合适的，对于清水混凝土工作性能的研究也基于对清水混凝土的过程控制。 2 清水混凝土的生产技术 生产技术是混凝土工程中研究最少、重视程度最欠缺的部分，但混凝土的生产技术确是在科学研究与工程应用之间起着承上启下的关键作用，其对混凝土的各性能的影响程度不低于混凝土工程应用任何环节。清水混凝土的生产工艺包括生产前准备、搅拌制度确定、工作性能控制等环节[5-6]。 2.1 生产前准备 清水混凝土原材料应建立单独、专用储存仓、罐（场地），避免混料造成对清水混凝土各性能的不利影响。清水混凝土砂、石等原材应分区、专料专存，并应建成具备防尘、防雨、保温等功能的大棚。外加剂储存过程中，应防止外加剂有效成分沉淀、析晶，并宜对外加剂持续搅拌以保持外加剂均匀性。 清水混凝土生产前，应对计量搅拌设备进行静态、动态校准，以保证生产设备按预定配合比进行生产。 清水混凝土正式生产前，还应对生产设备显示的原材与后台所用原材的对应情况进行检查、输入的清水混凝土配合比与确定的配合比一致情况进行检查等。 2.2 搅拌制度的确定 清水混凝土的搅拌制度包括每盘搅拌量、搅拌时间等参数的确定。 清水混凝土生产设备每盘生产的量按一般规定为混凝土搅拌设备容量的20%～80%，同时考虑计量方便，每盘清水混凝土的生产量宜为0.5的整数倍。 清水混凝土的搅拌时间的确定通常考虑能源消耗、混凝土匀质性等因素，即在可保证清水混凝土匀质性满足GB/T 9142《混凝土搅拌机》相关要求的情况，搅拌时间最短。 2.3 清水混凝土工作性能控制 清水混凝土工程对清水混凝土工作状态要求较高，清水混凝土的工作状态对清水混凝土的表观质量影响较大，而清水混凝土的工作性能主要由生产过程进行控制。在保证清水混凝土原材品质稳定、搅拌制度稳定的情况下，需要对生产的每车，甚至每盘清水混凝土进行工作性能检验，出现清水混凝土工作性能异常波动的时，应及时查找、排除不利因素，保证清水混凝土工作性能的稳定。同时，由于清水混凝土运输过程中，不可避免的会出现清水混凝土工作性能的改变，所以应根据清水混凝土运输距离、天气情况等留出适宜富余量。 3 清水混凝土的施工技术 一直以来，清水混凝土施工技术是清水混凝土工程研究的重点[1,2,7-16]，为了使清水混凝土工程达到预期的质量效果，需要在清水混凝土的运输、模板选择、脱模剂选择、浇捣工艺、养护工艺等关键施工过程进行系统控制，以保证清水混凝土的施工质量。但仍有必要强调，清水混凝土工程是一个系统工程，应建立起全过程控制的理念，以更好地促进清水混凝土的发展。 3.1 清水混凝土运输 清水混凝土的运输是清水混凝土施工过程的第一步，包括罐车清洗、旋转和运输量等的控制，是保证清水混凝土均质性的重要施工过程。 清水混凝土运输罐车应专车专用，防止不同的外加剂之间相互反应而影响清水混凝土工作性能、表观性能。清水混凝土罐车运输前、后都应该对罐车内部进行清洗，特别是高温季节，以保证清水混凝土匀质性和表观质量合格。 清水混凝土运输罐车的旋转分为运输过程中和施工过程中的旋转。清水混凝土运输罐车应从装运清水混凝土开始，即进行持续搅拌，以保证清水混凝土的匀质性。在清水混凝土的运输途中，应保证罐体3～5转/min的旋转速度；清水混凝土施工前，应快速搅拌清水混凝土2～3min，旋转速度宜为20转/min。 清水混凝土的运量，应根据清水混凝土坍落损失程度、气温、运距、施工人员熟练程度等因素综合确定，以保证清水混凝土从施工开始至施工结束的工作性能不出现显著差异为准。 3.2 清水混凝土模板 清水混凝土的表面质量须满足饰面美观的要求，这与模板有密切直接的关系，因此模板选择是清水混凝土工程中非常关键的一项工作。 清水混凝土工程选择的模板应符合《建筑工程大模板技术规程》（JGJ74）、《建筑施工模板安全技术规程》（JGJ162）、《清水混凝土应用技术规程》（JGJ 169）、《钢框胶合板模板技术规程》（JGJ96）等现行标准、规范的基本规定。 3.2.1 木模板 木模板（见图1）具有重量轻、可操作性强、易于现场加工、投入成本少、运输存放方便等特点。但其重复利用低、刚度小、平整度差，易变形。适用于小开面、异型结构清水混凝土中。 3.2.2 钢模板 钢模板（见图2）刚度大，不易变形，几何尺寸准确，表面光滑好。但一次性投入成本大，受结构尺寸的影响重复利用率低。适用于连续大开面结构，无形状突变结构、数量可观的异形结构中，如墩柱、箱梁，高层民用建筑剪力墙处等。
3.2.3PVC（亚克力）板 PVC板由于其柔韧度大、厚度小（0.1mm～2.0mm之间），通常粘附于木模板、钢模板等一同使用。PVC板与其它模板组合方便，接缝少，整体性好，成本低，构件表面平整、光滑、棱角倒圆。但PVC板较脆，易破碎，周转次数少。适用于一般饰面和高级饰面清水混凝土结构中。 亚克力板（由甲基烯酸甲酯单体聚合而成，即聚甲基丙烯酸甲酯板材有机玻璃膜）与PVC板用法相同，也需粘附于木模板、钢模板等一同使用。 3.2.4WISA板 WISA模板（见图3）使用北欧寒带桦木制成，具有极高的耐磨性能，能抵抗风吹日晒和绝大多数化学物质的腐蚀，耐沸水的煮泡并能抵抗混凝土对模板表面的磨损。根据模板使用过程中的养护情况，WISA模板用于饰面清水混凝土结构时一般可周转15次左右，养护较好时周转可超过20次。WISA板是目前使用较果较好的清水混凝土模板，但成本相对较高。 3.3 清水混凝土脱模剂 脱模剂是混凝土模板不可缺少的辅助材料，大致可分为油性、水性和树脂三种，目前在清水混凝土工程应用常见的油性脱模剂有食用色拉油，树脂类脱模剂有模板漆等。 3.3.1 油性脱模剂 油性脱模剂主要使用食用色拉油或新机油和新柴油按3：7（体积比）配制而成。油性脱模剂使用棉纱蘸油对模板表面进行擦拭，即要保证模板表面均匀擦拭，又不能涂油过多，擦拭完后模板表面应清洁、光亮、不油腻。清水混凝土油性脱模剂使用中要注意油性物质中不否有能吸附于清水混凝土表面的，色泽与清水混凝土颜色明显不同的物质，防止油性脱模剂对清水混凝土表观质量造成不利影响。 3.3.2 水性脱模剂 水性脱模剂是一种能够与水形成稳定的乳液，水分蒸发后在混凝土试模表面形成的薄膜，能够有效减小混凝土和模板之间的内聚力，大幅度降低混凝土表面的气孔数量，从而达到易于脱模、改善混凝土表面形貌的目的。水性脱模剂适用于多种模具，尤其是铁模和钢模。水性脱模剂总体在清水混凝土工程中使用效果较好。 3.3.3 树脂脱模剂 模板漆属于长效树脂类脱模剂，涂膜坚硬、光亮、防腐防锈效果较好。脱模后的清水混凝土表面手感细腻、有光泽，但价格稍高。模板漆使用时模板基材必须干燥，使用前要进行清除浮尘(锈)、去除油污(蜡)等处理，以提高模板漆对基材的粘结力，模板漆涂刷应均匀一致，无漏刷挂流现象，用量一般为20千克/平方米。模板漆在清水混凝土工程中使用效果较好，但要注意模板漆与模板的粘结性和防止钢筋等刮、划模板漆。 3.3.4 透水模板布 透水模板布是由合成类纤维经特殊织造工艺获得的具有一定透水、透气性能的模板布，能排出新浇筑混凝土内多余的空气和游离水（见图4），减小混凝土的水胶比，从而大大提高了混凝土的耐久性。同时，透水模板布还具有一定的湿养护作用，确保清水混凝土在湿养护期间具有较高的湿度，以减少表观形成的细微裂缝，提高了清水混凝土的耐久性，改善清水混凝土表观质量。
混凝土透水模板布在施工中容易污染，施工时应采取相应的保护措施，避免模板布表面产生刮痕、油渍、泥点、污水等。施工前需要对模板基底除锈、除油、除漆，保证模板清洁、干燥，以便胶粘剂的喷涂和模板布的粘贴。吊装时尽量减少接触钢筋头，钢筋头将模板布划伤后会影响混凝土成型后的表面效果。 3.4 清水混凝土的浇捣工艺 清水混凝土的浇捣工艺，即浇筑与振捣，根据不同的结构形式，有不同的工艺方法 3.4.1 立面结构 立面结构即垂直结构的清水混凝土工程形式，包括墙、柱、板等。 对于大落差的清水混凝土工程结构形式，可采用间隔浇捣或连续浇捣两种施工方式。 间隔浇捣即向结构体内浇筑一定量的清水混凝土后，进行振捣作业，此部分清水混凝土振捣密实后，再浇筑一定量的清水混凝土，再进行振捣作业，如此反复。 连续浇捣即在浇筑清水混凝土的同时，进行清水混凝土的振捣作业，浇筑施工与振捣施工同时进行，直至此结构部位施工完成。 对于板等落差小的结构通常采取分块施工的方式。 间隔浇捣施工方式操作简单，易于控制施工进度，但施工的清水混凝土由于分层施工易在成型后的清水混凝土表面形成分层带（线）或色差。连续浇捣施工方式需经试验确定施工节奏，对各环节控制较为严格，但施工后的清水混凝土色泽均匀，不易产生分层现象。 3.4.2 异面结构 异面结构（见图5）即结构体存在异形结构，如模板内倾等，此种结构形式不利于清水混凝土气泡排出。 对于异面结构形式，也可采用间隔浇捣或连续浇捣两种施工方式，原理同上。但在进行内倾面施工时，应减少每层浇筑（间隔浇捣）、延长振捣时间（连续浇捣），以使清水混凝土中气泡有充足时间排出，具体工艺应通过试验确定。 《混凝土质量控制标准》（GB50164）中规定：当混凝土自由倾落高度大于3.0m时，宜采用串筒、溜管或振动溜管等辅助设备。所以在存在大落差的清水混凝土结构部分施工中应采取清水混凝土防离散措施。 3.5 清水混凝土养护 清水混凝土的养护分为带模养护、覆膜养护两个过程。 3.5.1 带模养护 带模养护即清水混凝土浇筑施工完成后、拆模前一段时间的带模板养护。为了保证清水混凝土表观质量、体积稳定性等性能，清水混凝土带模养护时间不宜低于72h。 3.5.2 覆膜养护 覆膜养护即清水混凝土拆除模板后进行的养护，此种养护可采取覆膜养护、涂刷养护液养护等方式，但同时应覆盖一定厚度的保温材料进行保温、保湿。清水混凝土的保护对清水混凝土力学性能、耐久性能及表观质量都有较大影响，应格外重视。 对于非大体积清水混凝土，拆模时间应通过试验确定，即保证清水混凝土力学性能、耐久性能等，特别是表观性能、体积稳定性不受影响。对于大体积清水混凝土，根据GB 50496《大体积混凝土施工规范》相关要求：混凝土浇筑体，里表温差不宜大于25℃；混凝土浇筑体的降温速率不宜大于2.0℃/d；混凝土浇筑体表面与大气温差不宜大于20℃。应据此确定清水混凝土的拆模时间。 3.6 清水混凝土修整 清水混凝土成品缺陷修整是清水混凝土施工工艺中的重要环节之一。对于出现气孔等缺陷部位采取适当措施进行弥补，以保证清水混凝土工程整体外观质量的均一性。 3.6.1 修整时间 清水混凝土成品缺陷的修整时间越早越好，主要是由于胶材处于水化早期，此时修整，修补材料与原胶材粘结更好、水化时间相差更小，总体性能会更优良。 3.6.2 修整材料 为了确保修补的浆体材料能够与基体牢固结合、颜色相近，优选与工程使用同品种水泥，修补净浆或砂浆强度等级适当提高。 3.6.3修整工艺 清水混凝土修整工艺如下：基底清理→清洗基底→配制修补材料→修补→养护→修整面层→配制面层保护材料→涂刷面层→成品保护。 3.7 清水混凝土成品保护 我国很多早期建设的地标性清水混凝土建筑，均未采取后期的修补和涂装保护工艺。而混凝土是一种非匀质性建筑材料，内部存在许多微细孔隙，极易吸水、吸污，而影响其外观；而酸性物质会使清水混凝土中性化，造成混凝土性能降低，从而影响建筑物的寿命。因此清水混凝土表面涂装是保持清水混凝土效果和延长寿命的必要手段。 3.7.1 水性氟碳保护剂 水性氟碳保护剂是指以氟树脂为主要成膜物质的涂料；又称氟碳漆、氟涂料、氟树脂涂料等。在各种涂料之中，氟树脂涂料由于引入的氟元素电负性大，碳氟键能强，具有特别优越的各项性能。耐候性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性，而且具有独特的不粘性和低摩擦性。经过几十年的快速发展，氟涂料在建筑、化学工业、电器电子工业、机械工业、航空航天产业、家庭用品的各个领域得到广泛应用。成为继丙烯酸涂料、聚氨酯涂料、有机硅涂料等高性能涂料之后，综合性能最高的防护涂料。 3.7.2 施工工艺流程 水性氟碳保护剂的施工工艺：基层检查→基层修补→基层处理→颜色微调整→底漆辊涂→中层漆辊涂→氟碳面漆辊涂。 3.7.3 注意事项 施工过程中，应注意气候条件是否适宜，一般情况下：低温（15℃以下）、高湿（相对湿度80%以上）、强风、雨雪等天气应避免施工。 4 结语 发展清水混凝土有利于提高混凝土的质量、降低工程综合成本、提高工程管理水平、促进混凝土技术水平发展等。我国清水混凝土经过几十年的发展，取得了一系列研究成果，并得到了一定规模的工程应用。但仍应该看到我们清水混凝土研究及工程中还在在着一些误区，不利于清水混凝土技术的发展，只有客观认识这些问题，才能进一步推进清水混凝土技术的发展、提高清水混凝土工程施工质量，实现清水混凝土更大规模的成功应用。
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