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《混凝土》2011年第七期
複雜異型構件清水混凝土技術研究與應用 範潔群;115-116+128
【作者】 範潔群；
【機構】 重慶大學土木工程學院； 重慶廣播電視大學；
【摘要】 某工程外形複雜、結構層次多,異型構件多,清水混凝土施工難度大。通過系列試驗,研製出C50清水混凝土以及C50大流態自密實清水混凝土併成功泵送施工。
【關鍵詞】 Y形柱； 大斜板； 清水混凝土； 自密實清水混凝土；
清水混凝土是指直接利用混凝土成型後的自然質感作為飾面效果的混凝土 [1]。清水混凝土因其結構緊湊、內堅外美並具有良好的經濟性能等優點，在國內外得到了大量成功應用[2]。但在複雜異型構件中施工清水混凝土還存在較大的施工難度，同時清水混凝土不但應注意外觀效果，還應強調以耐久性指標[3]為核心的內在質量控制。
1工程概況及難點分析
西安某工程總建築面積為5.7萬平方米，建築外露的牆、柱樑和室內中庭柱、牆設計採用飾面清水混凝土[4]施工工藝，外刷透明無色保護塗料。該工程外形複雜、結構層次多，斜柱、Y形柱、薄壁正斜板和背斜板、弧形板、特別是有條窗的、上下弧形的背斜板等異形構件，使得完成清水混凝土工程有極大的難度。另外西北地區相對溼度低、氣溫變化幅度大的環境特點，對混凝土的性能提出了更高的要求。即混凝土必須是高性能混凝土，有良好的耐久性，能滿足規定使用年限相關指標的要求；有優良的施工性能，能夠保證複雜異形結構的澆築質量和清水混凝土的外觀；在無法振搗的部位還需要採用自密實混凝土澆築。
施工困難的主要異型構件如下：
1.1Y型柱
Y 型柱位於建築東西側，為建築懸挑部分重要承重結構，同時也是整體清水混凝土效果的重要組成部分。
施工難點主要體現在：
（1）邊庭斜柱傾斜角度為60度，與豎向柱構成整體的框架Y型結構。高度較高，穿越各樓層，為懸挑結構的核心承重構件，截面較大，最大截面達1200×1000mm2。模板支設與定位，混凝土澆築及表面清水效果的實現是這部分結構難點。
（2）鋼筋骨架剛度不足以抵抗其自重引起的變形，需如何採取適當措施保證其位置的穩定。
（3）朝上的弧形面的氣泡以及斜柱上表的氣泡控制也是施工中需重點解決的問題之一。
1.2大面積45°清水混凝土正斜板
大面積45°清水混凝土正斜板（向建築內側傾斜角度為45°的板結構），共有四處，各部分斜板面積不等，總面積1780m2。斜板厚度為140mm，雙層雙向鋼筋，屬於鋼筋密集、振搗困難的薄壁構件，氣泡和裂縫控制困難。
1.3大面積135°清水混凝土反斜板
大面積135°清水混凝土反斜板（向建築外側傾斜45°的板結構），為長懸挑結構，共有兩部分，總面積約1800m2。東側135°反斜板頂端伸出建築物27.8m，西側135°反斜板頂端伸出建築物22.3m。在該部分施工過程中，支模架搭設與加固，斜板與主體結構施工的具體時間關係，確保細部能達清水混凝土效果等都是需解決的問題。
2複雜異型構件清水混凝土研製
按照高性能清水混凝土的技術路線，選用同一料源的無鹼活性、強度合格、級配優良、粒形良好的粗細骨料，同一料源的優質粉煤灰、同一廠家同一品牌和強度等級的低鹼水泥和優質外加劑。在試驗試配的基礎上，優化施工配合比。5～31.5mm連續粒級、混凝土坍落度/擴展度180～200mm /600mm，強度等級C50的泵送清水混凝土配合比見表1。5～20mm粒級坍落度/擴展度200～220mm /680mm，強度等級C50的泵送大流態自密實清水混凝土[5]配合比見表2。
混凝土試配時著重考慮了耐久性指標（表3）。
3複雜異形構件清水混凝土施工要點
3.1 Y型柱清水混凝土施工
（1）為防止Y形柱鋼筋骨架在綁紮過程中因剛度不足在自重作用下引起撓曲變形難以校正，造成模板支設不到位或導致鋼筋的混凝土保護層厚度不夠，採用鋼絲繩牽拉固定柱鋼筋的中上部，保證柱鋼筋骨架順直，確保構件的外形尺寸和鋼筋的保護層厚度的準確性。
（2）柱向外傾斜造成支撐架承受水平推力，施工中採取措施抵抗水平力，以保證架體安全，控制架體變形，保證斜柱沿斜度方向的順直度。
（3）柱下口的模板邊線和控制線彈線於樓板上。柱的控制線用線錘吊到支撐架水平鋼管圍成的平面上。控制的重點是平行與斜度方向的的支撐鋼管。
（4）混凝土攪拌站根據氣溫條件、運輸時間（白天或夜天）、運輸道路的距離、砂石含水率變化、混凝土坍落度損失等情況，及時適當地對原配合比（水膠比）進行微調，以確保混凝土澆築時的坍落度能夠滿足施工生產需要，混凝土不泌水、不離析，色澤保持一致，確保混凝土供應質量。
混凝土澆築以汽車泵完成，為了保證泵送能順利進行，要求入泵時坍落度嚴格控制在180mm-210mm。
混凝土澆築時採用標尺杆控制分層厚度（施工時用燈照亮模板內壁），分層下料、分層振搗，每層混凝土澆築厚度嚴格控制在400mm。罐車下料前要求高速旋轉1分鐘，以保證混凝土不離析。
Y型柱清水混凝土效果見圖1.
圖1 Y型柱清水混凝土效果
3.2 大面積45°正斜板清水混凝土施工
45°正斜板下端與梁板、上端與屋面板均為圓弧連續過渡。斜牆和圓弧都需要雙面支模，支模需解決模板的平整度、斜板與圓弧過渡順暢、保證支撐體系的穩定和足夠的剛度。特別是上表面的模板，在處理澆灌口、防止模板上浮等問題採取可靠措施。在已有的清水混凝土模板技術的基礎上，對模板和模板背楞鋁梁通過計算優化佈置；採用加密對拉螺栓、鋼筋定位撐和塑料保護層墊塊，施工過程中特別注意控制鋼筋最小保護層厚度。
清水混凝土斜板為鋼筋密集、振搗困難的薄壁構件，對混凝土的流動性要求高，混凝土採用大流態自密實清水混凝土進行澆築，並有效解決了大面積450正斜板表面的氣泡和裂縫控制等難題。
下圖2為正斜板清水混凝土施工效果。
圖2 正斜板施工效果
3.3 大面積135°反斜板清水混凝土施工
（1）施工順序方案優化
在混凝土強度增長過程中，起拱的懸挑梁下撓後會導致斜板產生次應力而易產生裂縫，直接影響結構的施工質量和清水混凝土外觀。同時施工腳手架和模板的搭設也相對複雜。對施工順序做了調整，即先施工梁、柱、樓板，預留拉結筋，最後單獨澆築大面積135°反斜板結構。待樑柱結構達到較高強度和變形發生後，不會在135°反斜板上產生次應力，有利於結構的裂縫控制，方便施工。
（2）大面積135°反斜板鋼筋工程
斜板保護層厚度為15mm。為了確保保護層厚度，採用與清水混凝土顏色相近的灰色塑料墊塊。
135°反斜板的底模為清水混凝土模板，為保證清水混凝土效果合理安排施工，待模板即將鋪設好前進行鋼筋加工，以免鋼筋半成品放置時間過長而生鏽。
135°反斜板雙層鋼筋之間設馬凳，保證鋼筋網片間距。
（3）大面積135°反斜板模板工程
清水混凝土對模板要求較高，所配置的模板，技術上必須先進，模板品種和產品質量必須可靠，面板表面硬度、光潔度等都要高於普通混凝土工程的要求，確保工程質量達到規定要求和質量目標。
135°反斜板荷載較大，且向外傾斜造成支撐架承受水平推力，如圖3所示。施工中採取措施抵抗水平力，以保證架體安全，控制架體變形，保證斜板沿斜度方向的順直度。
大面積135°反斜板上口以及斜板下口的控制線用線錘吊到支撐架水平鋼管圍成的平面上。控制的重點是平行與斜度方向的的支撐鋼管。
大面積135°反斜板的底表面為清水混凝土，由於底模承受模板、鋼筋、混凝土等的自重和其它施工荷載後會產生變形，因而需對135°反斜板底表面模板的平整度進行嚴格的控制。為預防清水混凝土明縫處錯臺，在模板體系的次龍骨上再加10#槽鋼延伸到上層未澆築混凝土處。135°反斜板下部圓弧部分注意採取措施防止內盒子模上浮。直線段木模板與圓弧段鋼模板的連接處，應防止鋼木模板結合部位錯臺。
（4）大面積135°反斜板混凝土工程
清水混凝土斜牆面積較大，內部鋼筋較密集，對混凝土的流動性要求較高，大面積135°反斜板混凝土採用大流態自密實清水混凝土技術，充分利用大流態清水混凝土的自流動性對鋼筋的通過性和對模板的充填性能，特殊部位以機械振搗為輔助以達到更好的施工效果。混凝土坍落度控制在240～260mm，擴展度控制在650mm左右。
混凝土拆模後應及時進行養護，避免因過早失水，混凝土表面出現收縮裂縫、剝皮起砂等現象。做好混凝土初凝期間的養護工作，不僅有利於混凝土早期強度的增長，而且可以避免形成和減少混凝土表面的色差。該工程清水混凝土施工季節在4～9月，故採用覆蓋薄膜保溼的方法進行養護。
4 結語
（1）Y 型柱、正斜板、反斜板等複雜異型構件清水混凝土施工難度大，應從鋼筋工程、模板工程及混凝土的配製、澆築、養護等各方面採取措施，保證清水混凝土效果。該工程中清水混凝土飾面效果良好，施工過程中實時變形檢測和沉降觀測都在允許值範圍內。清水混凝土相關技術的應用非常成功。
（2）清水混凝土不僅應強調外觀效果，還應同時注重內在質量的控制。以耐久性為核心的清水混凝土原材料選擇及配合比優化設計，為該工程清水混凝土的成功應用創造了條件。
參考文獻：
[1]中國建築股份公司．JGJ 169-2009清水混凝土應用技術規程[S]．北京：中國建築工業出版社，2009．
[2]侯明華, 王旭峰, 蔣金生. 清水混凝土工程技術的發展研究[J]．施工技術, 2005, 34(4)：12-14.
[3]劉光雲，葛勇．清水混凝土耐久性的影響因素及其改進措施[J]．安徽建築，2004，(3)：121-122．
[4]中建總公司,清水飾面混凝土施工工藝標準[M].北京：中國建築工業出版社，2005.
[5]王軍，吳小強，孫克平，徐芬蓮，陳景．武漢火車站自密實飾面清水混凝土應用研究[J]．施工技術, 2010, 39(4)：8-10.
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