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摘要： 清水混凝土以其节约工程成本、提高工程质量、改善企业管理水平等优点，自从20 世纪90 年代后期以来在技术研究及工程应用方面得到了长足发展。在清水混凝土质量控制措施方面取得了一些成果，但尚未形成体系，不利于对清水混凝土质量的系统控制。以济南轨道交通清水混凝土工程为依托，开展了清水混凝土原材、配合比、工作性能、生产工艺、施工环境、施工工艺、养护制度、修补措施等在内全过程质量控制方法的研究，形成了自主知识产权的清水混凝土质量控制体系。工程实践表明：清水混凝土质量控制体系可有效保证清水混凝土工程的施工质量。 关键词： 清水混凝土；质量控制；工程应用；轨道交通 0引言 清水混凝土是一种对原材料品质、配合比稳定性、工作性能、施工环境、施工工艺等极其敏感的具有特殊表观性能的建筑材料。为了实现清水混凝土工程，需要在清水混凝土生产、施工中的各个环节进行细致、严格、系统地过程控制。国内外科研与工程技术人员通过不懈的努力，形成了一些清水混凝土质量控制经验，但成果较为分散，没有形成系统、体系。为提高我国清水混凝土研究水平、推动我国清水混凝土工程质量发展、建立适应于大规模施工的清水混凝土质量控制方法，同时也为了形成具有我国完全自主知识产权的清水混凝土生产、施工技术控制体系，以济南轨道交通全清水混凝土工程为依托，针对清水混凝土工程全过程，提出了系统的清水混凝土质量控制体系方法，以推动清水混凝土技术研究与工程应用的发展。 1清水混凝土质量控制体系 1.1原材品质控制 原材料质量是确保清水混凝土工程质量的前提，根据清水混凝土的外观及性能等方面的要求，对混凝土原材料提出如下要求： （1）胶材：选用同一厂家、同一品种、性能稳定的胶材。各项性能指标符合GB175《通用硅酸盐水泥》、GB/T1596《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》或GB/T18046《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》中相关规定，本工程中，尚应符合TB/T3275《铁路混凝土》相关指标要求。 （2）外加剂：选用同一厂家、同一品种的高效减水剂，减水率>20%，含气量≤3%，在使用前应进行与胶材的相容性试验，并对混凝土进行含气量测试和监控。当使用含氯化物的外加剂时，混凝土中氯化物的总含量应符合GB50164《混凝土质量控制标准》的规定。所选用外加剂的性能指标应符合GB8076《混凝土外加剂》，对于本工程尚应符合TB/T3275《铁路混凝土》相关指标要求。 （3）砂：细度模数2.6~3.0的II区中砂。所选用砂的性能指标应符合JGJ52《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》，对于本工程尚应符合TB/T3275《铁路混凝土》相关指标要求。 砂中含泥量指标是对清水混凝土工作性能影响较大的技术指标，同时也要求砂泥块含量指标符合标准要求。但经长期试验发现： （a）泥块含量指标检测的重复性、再现性不良； （b）含泥量与清水混凝土工作性能相关性不强。经大量试验研究，探索出了砂含泥量新的检测方法，建议以漂浮法进行砂含泥量检测的标准方法[1]。 （4）石子：5~31.5mm粒径连续级配碎石，自然堆积孔隙率不大于42%。所选用石的性能指标应符合JGJ52《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》，对于本工程尚应符合TB/T3275《铁路混凝土》相关指标要求。 1.2配合比品质控制 清水混凝土的配合比应根据配合比设计方法进行严格、精确设计和计算，之后在基准清水混凝土配合比的基础上，经过试拌、性能测试等过程确定清水混凝土施工配合比。本工程中所使用的清水混凝土配合比是用清水混凝土专用配合比设计方法计算得到，是基于清水混凝土“内实外美”的技术要求而设计的，具有较强的科学性和实用性。 清水混凝土施工配合比一经确定，在原材料未出现较大波动，如更换原材厂家、更换料源等情况，及未超过一定使用期限，如超过6个月原材应重新型式检验等，不可变动清水混凝土配合比。但基于清水混凝土原材的现实情况，如砂含水率的波动、含石率的波动、含泥量的波动、外加剂减水率的波动等因素，在应用过程中可一定范围内，对清水混凝土配合比进行小范围的调整，但这种调整仅限于在清水混凝土施工配合比范围内的合理、适当变动，不能脱离清水混凝土施工配合比而任意调整[2-4]。 1.3混凝土状态控制技术 清水混凝土状态，主要指清水混凝土出机状态和清水混凝土浇筑前状态。 清水混凝土出机状态的控制通常情况下是通过每车甚至每盘测量清水混凝土工作性能，但此种方法劳动强度大，需要投入大量劳动成本，不适宜长期、大规模施工。通过工程实践探索，发明了应用“电流差法”控制清水混凝土出机坍落度的技术方法。本方法是通过清水混凝土搅拌设备空转时的电流与清水混凝土一定方量搅拌时的工作电流的差值来判断清水混凝土的工作性能，通过长期应用，电流差与清水混凝土的工作性能相关性良好。但应用电流差法时需注意： （1）搅拌设备的差异。不同的搅拌设备所显示的电流差值不同，应根据混凝土搅拌设备的不同，确定针对某个搅拌设备的电流差。 （2）搅拌方量的差异。混凝土搅拌方量的不同，所消耗的能量不同，显示在搅拌机上的电流也不同，所以应用此方法时应考虑搅拌方量不同的影响。 （3）混凝土强度等级的差异。不同的混凝土强度等级，其混凝土配合比不同，骨料用量也不同，导致搅拌时消耗的能量也不同，所以在应用时，也应考虑混凝土强度等级的影响。 虽然对清水混凝土的出机的状态进行了有效的控制，但由于天气、运距、原材、施工进度等因素的影响，清水混 凝土施工前的状态也需要进行有效的控制，以保证清水混凝土的浇筑状态符合设计要求，进而保证清水混凝土施工质量合格。清水混凝土浇筑前，须对清水混凝土状态进行测量，只有达到施工要求的清水混凝土才可进行施工，不符合施工要求的清水混凝土不得施工，更不得在施工现场对清水混凝土状态进行加水调整。因为清水混凝土运输罐车无法完成混凝土搅拌设备所具备的功能，不能使清水混凝土充分搅拌均匀，搅拌不均匀的清水混凝土用于施工中，将对清水混凝土工程的表观造成不可估量的恶劣影响。 1.4生产工艺控制 生产工艺是在试验室科学研究与工程实践应用之间起承上启下关键作用的工艺过程，常被忽视确异常重要。 （1）清水混凝土生产过程中，必须按设计配合比进行投料，严格控制水胶比，根据气候变化随时抽验砂、石的含水率，及时调整用水量、外加剂用量； （2）根据搅拌机类型、产量等技术指标，确定清水混凝土每盘搅拌量，通常情况下，不大于搅拌机额定搅拌量的80%，不小于搅拌机额定搅拌量的20%。 （3）为了保证清水混凝土的匀质性，需确定清水混凝土的生产搅拌时间，以保证生产的清水混凝土充分均匀。通过GB/T9142《混凝土搅拌机》中匀质性检测方法，确定清水混凝土搅拌时间。 1.5不同施工环境下清水混凝土质量控制 1.5.1夏季施工清水混凝土质量控制 清水混凝土夏季高温季节施工，应采取如下必要措施，保证清水混凝土施工质量： （1）温度对清水混凝土工作性能影响较大，对于入模温度虽然在标准范围内，但高温施工，会引起清水混凝土工作性能显著波动。故如若清水混凝土施工气温较高，为了保证清水混凝土的施工质量，建议设置遮阳棚，防止阳光对清水混凝土直射，而对清水混凝土施工质量造成不利影响。遮阳棚还可适当降低清水混凝土入模温度。 （2）夏季，特别是进入雨季，施工过程中应特别注意雨水对清水混凝土影响，应提前查询天气情况，以确定是否适宜施工。如正在施工过程中发生降雨，应根据雨情确定施工工艺：雨量较小时，可采取防雨措施进行施工；雨量较大时，不应进行清水混凝土施工。 （3）由于通常情况下，清水混凝土坍落度相对较小，在高温季节施工时，采取吊运方式施工时清水混凝土更易黏到吊运斗上，应及时清理，以防止黏到吊运斗中的清水混凝土对正常的清水混凝土匀质造成影响，进而影响清水混凝土施工质量。 （4）浇筑后清水混凝土注意养护，防止清水混凝土出现失水裂纹。 1.5.2冬季施工清水混凝土质量控制 清水混凝土冬季低温季节施工，应采取如下必要措施，保证清水混凝土施工质量： （1）合理安排混凝土浇筑时间，避免在冬季夜间浇筑混凝土，对于连续浇筑作业的清水混凝土结构，冬季夜间施工时，用保温布搭设保温棚，结构内部采取电弧灯加热的方式，提高结构所处环境的温度。清水混凝土浇筑完后，立即用薄膜覆盖清水混凝土表面，并且采用保温棉覆盖薄膜，防止清水混凝土受冻。 （2）在保证清水混凝土入模符合标准要求的前提下，施工过程中如降小雪，可进行施工；如降雪较大，应采取防护措施，保证清水混凝土的施工质量[5]。 1.6模板状态控制 模板工程是确保清水混凝土外观质量的重要控制环节，应精心设计、精心制作、精心施工。清水混凝土模板工程质量控制措施如下： （1）根据结构的不同，选择适宜的模板进行清水混凝土施工。对于墩柱等工程，由于其为圆形结构，建议使用钢模板；对于墙体结构，使用木模板、WISA板更为方便。但均应注意选择模板的强度，由于新浇筑的清水混凝土具有一定的流动性，故其对模板有较大侧压力，模板选择不当会使模板发生变形，导致施工后的清水混凝土工程尺寸与设计尺寸不一致，影响工程验收。 （2）模板清理。对于新建清水混凝土工程，清水混凝土专用钢模板无论新、旧，都应该进行彻底清理，防止肉眼不可见的铁锈等对清水混凝土表观质量造成影响。通常的清理方法为搅拌水泥净浆、水泥混合净浆、砂浆等均匀摊铺于清水混凝土钢模板表面，使其充分吸附钢模板表面杂质，使模板清洁，如有需要可多次采用此方法对模板进行清洁，直至清水混凝土模板表面洁净。待清水混凝土正常施工过程中，每次都应对使用过的清水混凝土模板进行及时清理、及时养护，保证清水混凝土表观质量符合设计要求。使用过的清水混凝土模板可使用绞磨机进行清理，清理后再使用洁净的棉布擦干净即可。木模板等，只需使用棉布擦拭干净即可。 （3）清水混凝土施工中，注意脱模剂的选择。对于普通混凝土工程，脱模剂的作用只起便于脱模的功能。但对于清水混凝土工程，脱模剂不仅需要具有便于脱模的功能，尚需保证不影响脱模剂所接触的清水混凝土的表观质量，包括利于气泡排出、可使压力作用下泌出的水份均匀分散等特殊作用。这就需要通过大量试验，以确定适宜清水混凝土施工的专用清水混凝土脱模剂[6-7]。 1.7浇筑工艺控制 （1）清水混凝土浇筑前，对模板、钢筋、预埋件等进行检查，并清除模板内的杂物和积水，验收合格后方可浇筑混凝土。清水混凝土模板、钢筋、保护层和预埋构件应符合GB50204《混凝土结构工程施工质量验收规范》的规定。采用泵送施工方式浇筑时应符合JGJ/T10《混凝土泵送施工技术规程》中的相关规定。 （2）到达现场的清水混凝土，核对清水混凝土供应商出具的收货单，并检测清水混凝土坍落度等技术指标，符合要求方能卸料浇筑。整个清水混凝土浇筑过程派专人随时观测模板、支架、钢筋、预埋件等有无位移，发现问题，及时采取措施处理。设专职现场试验员，负责检测清水混凝土工作性能，不符合技术要求的清水混凝土不得进行浇筑。做好混凝土浇筑记录并按规定取样制作清水混凝土试件。 （3）清水混凝土可按分层浇筑、分层振捣，每层浇筑厚度一般为400~500mm。插入式振捣棒移动间距不大于振捣棒作用范围的1.5倍，一般每点振捣30~40s。振捣时注意钢筋密集及洞口部位，不得出现漏振、欠振或过振。每一振点延续的时间以混凝土的下沉较小，表面出现浮浆和不再有大量气泡上冒为准。为使上下层混凝土结合成整体，上层混凝土振捣要在下层混凝土初凝之前进行，并要求振捣棒插入下层混凝土5~10cm。 （4）清水混凝土也可采用连续浇筑、连续振捣的方式进行施工，即清水混凝土连续浇筑，在浇筑清水混凝土的同时按设定清水混凝土振捣工艺进行清水混凝土的振捣。此种方式可减少甚至消除因为分层振捣可能产生的清水混凝土分层问题，但此种方式对清水混凝土的浇筑、振捣节奏要求较高。同时，应注意防止在清水施工振捣施工过程中，振捣棒碰触模板，以防止清水混凝土表观出现白斑。 （5）对于竖向落差较大的清水混凝土施工，当清水混凝土自由下料高度大于2m时，应采用清水混凝土专用防离散串筒，以保证清水混凝土在浇筑施工过程中不发生离散，进行保证清水混凝土工程的力学性能、耐久性能、表观质量满足设计要求。 1.8施工工艺控制 清水混凝土的施工工艺主要指清水混凝土的振捣施工。对于混凝土而言，为了达到使浇筑后的混凝土实现密实的目的，都需进行振捣。而不同的结构部位所采用的振捣工艺是有所区别的，对于清水混凝土这种对表观质量有更严格要求的特殊混凝土而言更是如此。 （1）立面振捣施工。立面振捣施工是指振捣施工的结构部位模板是竖直或外倾的。对这种结构形式的清水混凝土工程进行振捣施工，不需要采取特别的技术措施，按设计的施工工艺进行振捣就可实现清水混凝土的密实，顺利排出清水混凝土内部气泡。 （2）内倾面振捣施工。内倾面振捣施工是指振捣施工的结构部分模板是向内倾斜的。对这种结构形式的清水混凝土工程进行振捣施工，需要严格限制每层清水混凝土的浇筑厚度，因清水混凝土浇筑厚度过大，气泡不易排出，为了使气泡排出则需要延长振捣时间，而振捣时间延长会使清水混凝土更易出现分层、离析等问题；而每层清水混凝土浇筑的厚度过薄，则清水混凝土内部的气泡容易排出，但会造成工期延长，同时也易使清水混凝土出现分层、离析。所以对这种结构形式的清水混凝土工程进行振捣施工时，应通过前期试验确定每层混凝土的浇筑厚度[8]。 1.9养护工艺控制 清水混凝土养护工艺应符合下列规定[9-10]： （1）清水混凝土建筑单位、施工单位应根据施工对象特点、施工环境等提出具体的清水混凝土养护方案，并严格执行规定的养护制度。 （2）养护过程中，应使清水混凝土处于有利于硬化及强度增长的温度和湿度环境中，同时注意清水混凝土内部与表面、表面与外部温差是否符合标准要求，并采取措施控制温差在标准要求范围内。 （3）清水混凝土带模养护时间不应少于3d。带模养护时间过短，清水混凝土还未达到强度，过早拆模会使清水混凝土出现黏模问题，并因过早承受大温差而使清水混凝土表面出现细微裂纹，而影响清水混凝土表观质量、影响清水混凝土耐久性，对清水混凝土的各项性能造成不可逆的不利影响。 （4）清水混凝土拆除模板后，应立刻进行覆膜养护，使用保温、保湿效果良好的土工布、棉被等包裹清水混凝土，使清水混凝土可以进行正常的水化，并保证清水混凝土的各种温差符合标准要求。清水混凝土覆膜养护时间不应少于14d，以保证清水混凝土强度的正常增长，并提高清水混凝土耐久性能。同时使清水混凝土内部温度得到缓慢降低。 （5）由于相关标准对混凝土内部与表面、表面与外部温差进行了具体要求，同时对大体积混凝土的降温速率进行了具体要求，所以为了达到相关标准的要求，就需要取得大体积清水混凝土各部分的温度数据，从而确定清水混凝土具体的可拆模时间。 1.10修整工艺控制 清水混凝土成品缺陷修整是清水混凝土施工工艺不可缺少的重要环节，清水混凝土浇筑完成、去除养护措施后，其模板加强筋孔洞等部位及气泡等需要进行修整。清水混凝土虽然表观质量较高，但细微层面上仍需进行适当修补，以保证清水混凝土表面状态长期保持[11]。 （1）清水混凝土的修整，应根据缺陷部位、面积、深度、缺陷程度等确定适合的修整工艺。修整工艺的选择以保证修整后的部位长期耐久，不得出现脱落等问题。同时，修整后的颜色应与原实体颜色尽可能接近。 （2）修整后的清水混凝土应及时涂刷保护漆，以使保护漆与清水混凝土黏结的更牢固。保护漆涂刷应均匀、不漏涂，应在工程应用前，通过小样试验确定涂刷工艺。 2工程效果 本工程中，清水混凝土施工效果如图1所示。
由图1可见，在清水混凝土质量控制体系保证下，施工的清水混凝土色泽均匀，表面气孔符合相关标准要求，工程整体效果良好。 3结语 清水混凝土工程是一个涉及到清水混凝土原材料、配合比、工作性能、生产设备状态、生产工艺、施工环境、施工工艺等全过程的系统工程，任何一个环节控制不良，都可能对清水混凝土的施工质量造成不可挽回的不利影响。通过长期清水混凝土工程施工实践及技术成果总结，形成了具有完全自主知识产权的清水混凝土质量控制体系，本体系对清水混凝土全过程进行了较全面、系统地分析研究，工程实践表明：本清水混凝土质量控制体系可有效确保清水混凝土的工程质量。 参考文献： [1]崔鑫，王龙志，张海霞.砂含泥量与级配在工程中的应用[J].硅酸盐通报，2015，34（11）：112-116. [2]万纯斌，唐凯，李北星，等.基于致密配合比法的索塔清水混凝土配合比设计及性能研究[J].混凝土，2012（10）：100-103. [3]王军，徐芬莲，刘中心，等.武汉火车站箱梁C50饰面清水混凝土的研制与应用[J].施工技术，2010（11）：1-4. [4]刘士红，黄义雄，修晓明，等.C50清水混凝土的配制与施工技术[J].混凝土与水泥制品，2013（5）：75-77. [5]安明，房明.北方应用清水混凝土的质量控制[J].混凝土，2005（5）：89-91. [6]林东，林婵珊.WISA模板在清水混凝土施工中的应用[J].施工技术，2010（增刊）：351-353. [7]吴海勇，马建高，石福弟，等.清水混凝土配合比设计及脱模剂的选择[J].混凝土，2007（12）：93-95. [8]朱同然，马铨斌，李聪，等.大面积超高倾斜清水混凝土剪力墙模板体系的选型及应用[J].施工技术，2013，42（5）：32-34. [9]刘士红，黄义雄，修晓明，等.C50清水混凝土的配制与施工技术[J].混凝土与水泥制品，2013（5）：75-77. [10]岳明生.华能石岛湾核电站厂前区工程饰面清水混凝土施工技术[J].施工技术，2013，42（18）：48-51. [11]张武延，黄子春.高层结构清水混凝土施工技术要点剖析[J].混凝土，2008（3）：84-86. （《混凝土》2017年第6期）
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