清秀美麗的“砼美人”——清水混凝土

1、何為清水混凝土

清水混凝土(fair-faced concrete)是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。其典型特徵是混凝土表面平整光滑、質感強烈。

2、清水混凝土的發展現狀

★2.1 清水混凝土在國外的發展

真正意義上的現代清水混凝土出現於20世紀20年代,當時隨著混凝土材料廣泛應用於建築施工領域,設計師們的目光逐漸將混凝土作為一種結構材料轉移到材料本身所擁有的質感上,並用混凝土與生俱有的裝飾性來表達建築情感。

早期應用清水混凝土的設計師主要是英國的Louis kahn、美國的Eero searinen,前者設計了耶魯大學藝術館,後者設計了紐約肯尼迪國際機場環球航空大樓和華盛頓達拉斯國際機場候機大樓等。到了20世紀60年代,歐洲、北美等發達國家和地區在建設設計中越來越青睞清水混凝土結構。發展到20世紀80年代,新興的設計師不僅延續了之前的國際主義風格,更將高科技注入到建築結構中,形成了所謂的“高技派”,其中的代表人物有Richard George Rogers和Norman Forster,典型作品有香港匯豐總部大樓。

在亞洲,日本走在了使用清水混凝土進行建築設計的前列,同時也是世界上最早採用這一技術的國家之一。第二次世界大戰之後,日本百廢待興,大量建築結構省去了抹灰與裝飾工序,直接投入使用,從而演變成了日本今天清水混凝土大力發展的局面。在日本使用清水混凝土的著名設計師安藤忠雄,設計了舉世聞名的光之教堂,之後日本的設計師紛紛效仿,促進了日本清水混凝土結構的跨越式發展。

★2.2 我國清水混凝土的發展現狀

我國的清水混凝土於20世紀70年代開始起步,但是發展緩慢,且主要應用於預製構件中,直到1997年北京為了促進清水混凝土的發展而設立“結構長城杯工程”,清水混凝土的發展才迎來快速發展的曙光,從那時起國內設計師才漸漸意識到清水混凝土的優良特性和質感美,並在施工技術方面開展了大量的研究,取得了較大的進步。21世紀是我國基礎設施快速發展的黃金時期,國家也越來越重視綠色建築,因此具有返璞歸真的清水混凝土得到了廣泛的應用,首都機場、奧運場館、上海浦東國際機場航站樓等均大量採用清水混凝土結構,聯想研發基地是我國首座大面積使用清水混凝土的建築結構,標誌著我國的清水混凝土技術已經取得了長足的進步,是我國發展清水混凝土重要的里程碑。

總的來說,我國的清水混凝土經歷了以下四個階段:原始清水混凝土、清水混凝土、鏡面清水混凝土和彩色混凝土。原始清水混凝土對外觀質量要求較低,主要要求無蜂窩、麻面、露筋等質量缺陷;1995年以後,相關模板標準的頒佈和專業模板公司的出現,清水混凝土的外觀質量進一步提高,達到了不用抹灰就能直接批膩子粉;進入新千年,清水混凝土被廣泛的認可和青睞,大量工程要求必須使用清水混凝土,且要求感觀質量在光澤和平整度上達到“鏡面”效果,這個階段的清水混凝土結構更強調細節和藝術;在上述基礎上發展起來的彩色混凝土,是未來清水混凝土發展的主要方向,採用特殊的材料、工藝達到特殊的美學效果,外觀更加豐富多彩。

3、清水混凝土工程賞析

★3.1 梅賽德斯-奔馳博物館

清秀美麗的“砼美人”——清水混凝土

清秀美麗的“砼美人”——清水混凝土

梅賽德斯-奔馳博物館位於德國斯圖加特,收藏了許多過去使用的豪華車輛,由世界著名的荷蘭建築師Ben Van Berkel和Caroline Bos創立的“UN studio”公司所創立,總投資2億多歐元,於2016年05月20日開放。

清秀美麗的“砼美人”——清水混凝土

清秀美麗的“砼美人”——清水混凝土

室內使用清水混凝土的主要原因是混凝土牆面為汽車的展示提供了理想的背景襯托。設計師認為把光鮮精緻的展品放在一個對比強烈的背景效果要更好。

★3.2 重慶鐵山坪休閒山莊

清秀美麗的“砼美人”——清水混凝土

清秀美麗的“砼美人”——清水混凝土

清秀美麗的“砼美人”——清水混凝土

重慶鐵山坪休閒山莊柱體和牆面均採用清水混凝土結構,該工程利用清水混凝土“素面朝天”的質感,結合周圍的青山綠水,設計師的理念是讓生活親近自然,讓心靈返璞歸真。

★3.3成都來福士廣場

成都來福士是由世界著名建築大師Steve Holl主導設計,包括甲級寫字樓、商場、五星級酒店、服務式公寓和Boutique Office。該建築外牆採用清水混凝土結構,與玻璃幕牆相得益彰,彰顯了設計師讓商業清新脫俗的質感美。

清秀美麗的“砼美人”——清水混凝土

清秀美麗的“砼美人”——清水混凝土

4、清水混凝土施工關鍵點控制

清水混凝土能否取得良好的效果,與混凝土原材料、混凝土配合比、模板、脫模劑、混凝土澆築、振搗和養護等因素關係很大。2009年3月4日,住房和城鄉建設部頒佈了《清水混凝土應用技術規程》JGJ 169-2009,對清水混69-20、施工(模板工程、鋼筋工程、混凝土工程)等作出了較詳細的規定。對規程的規定和要求,筆者不再累述。下面,筆者結合實際的施工經驗,對清水混凝土的施工關鍵控制點進行總結歸納,以饗讀者。

★4.1 根部漏漿防治

清水混凝土模板要有足夠的剛度,在混凝土側壓力下不允許有變形;模板接縫要嚴密,防止漏漿;柱體模板支設前,先用1:2水泥砂漿找平,確保水平和下口方正平直;根部應留設排水孔,有利於排出內部積留水;澆築混凝土之前必須進行接漿處理,控制好各結構接頭。

★4.2 表面氣泡防治

清水混凝土澆築前應保持模板內清潔、無積水;清水混凝土應分層澆築,分層振搗,分層厚度不宜超過500mm;豎向構件澆築時,應嚴格控制分層澆築的間隔時間;混凝土振搗應插點均勻,嚴禁漏振、過振、欠振,振搗棒插入下層混凝土表面的深度應大於50mm;振搗時應快插慢拔且控制好振搗時間,一般控制在20s~30s之間;嚴格控制振搗棒與模板之間的距離,防止振動棒棒頭碰觸模板,並應均勻分佈振動間距,防止氣泡在模板處聚集;通過試驗嚴格控制混凝土含氣量。

★4.3 表面色差防治

清水混凝土的模板表面需平整光潔,保證模板自身無色差且厚薄一致;通過試驗確定適宜的脫模劑種類,保證脫模劑不改變混凝土的本色,且不在混凝土表面留下汙斑和色差;澆築同一結構部位的混凝土,必須保證所有原材料穩定、一致;在工期允許的情況下,儘可能延遲拆模時間;清水混凝土在模內的養護時間一般不得少於48h,混凝土拆模後應立即用塑料薄膜覆蓋混凝土進行養護,不允許用草袋鋪蓋;對同一視覺範圍內的清水混凝土應採用相同的養護措施;養護過程中要防止粉塵、砂、汙水與結構表面接觸;鋼筋綁紮後應有防雨水衝淋等措施,防止鋼筋鏽水汙染清水混凝土表面。

★4.4 預埋件不平、歪斜和內陷防治

預埋件若需要焊接則可能受熱不均而導致變形,因此預埋件入場前必須逐一檢查,合格後方可使用;入場合格的預埋件必須採用合適的安裝方法,避免在混凝土澆築時發生歪斜和內陷;為了確保預埋件本身方正、尺寸準確、無毛刺,對於平面鋼板埋件採用剪板機剪取,對於角鋼等型鋼埋件可以採用切割機切取。

★4.5 模板接縫與混凝土錯臺防治

組合拼裝模板時,嚴禁模板縫、PVC內貼板縫與方木結合縫二縫合一,方木加固要與模板拼縫垂直設置;加固用鋼管箍或者槽鋼箍嚴禁撓曲、變形,且需要有足夠的強度和剛度,同時要確保表面乾淨平整。

5、結語

清水混凝土是一種高技術的新型混凝土,它一次澆築成型,不需要做任何裝飾裝修,極具裝飾效果,讓建築更親近自然,體現了一種無為而治、素面朝天的質感美。清水混凝土是最樸素的建築語言,也是混凝土材料最高級的表達形式,它體現出了樸實無華的外觀韻味,具有與生俱來的厚重與典雅。

清水混凝土不僅是一種建築材料,更是一種建築藝術。當今世界上,不管是著名建築設計師還是地標建築都或多或少的採用清水混凝土的上述特性,完美表達了人類共同的建築語言,因此清水混凝土在今後的建築發展中也必將大展身手、大有可為。

孟祥傑,男,1985年出生,2011年碩士畢業於重慶大學材料科學與工程專業,工程師,重慶建研科之傑新材料有限公司技術室主任,從事混凝土外加劑研發、技術服務工作。

特別鳴謝:

1)本文標題圖片“悉尼歌劇院”由東南大學材料科學與工程學院張亞梅教授提供;

2)正文工程案例圖片由重慶建築科學研究院王自強教授提供。


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