浅析清水混凝土的材料及施工特点

周玄沐，张双艳，周晓阳,，陈健，董耀武

（1. 武汉源锦科技股份有限公司，湖北　武汉　430083；2. 武汉源锦商品混凝土有限公司，湖北　武汉　430083）

浅析清水混凝土的材料及施工特点

周玄沐1，张双艳1，周晓阳1,2，陈健2，董耀武2

（1. 武汉源锦科技股份有限公司，湖北武汉430083；2. 武汉源锦商品混凝土有限公司，湖北武汉430083）

本文从清水混凝土的发展及特点出发，在原材料特点、施工技术要点上探讨了清水混凝土施工工艺在建筑工程中的具体应用。并总结了以下几个关键点：尽量保证混凝土原材料的质量颜色粒径统一，减少混凝土材料上的波动影响；合理使用外加剂、保护剂；注意控制混凝土搅拌时间；施工浇筑分两次振捣，严格按要求进行；合理搭建模板；做好后期养护及表面处置。

清水混凝土；施工技术；建筑工程；原材料控制

0　引言

随着高性能混凝土的发展，人们越来越关注混凝土建筑的艺术表现效果和绿色生态意义，清水混凝土作为混凝土材料中最高级的表达形式，也逐渐成为城市建设的热点。清水混凝土在浇筑成型后不再做其他面层处理，仅需薄薄的透明保护层，无需进行多余装饰，其表达出来的视觉效果比较符合东方审美，有一股超凡脱俗的禅意，接近石材的美感可以搭配出很多室内风格，极有质感。清水混凝土自问世以来就受到国内外建筑大师的青睐，提出著名 “新建筑五点”的勒柯布西耶，就喜欢这种脱模后无需装饰的混凝土，其应用的作品有朗香教堂、昌迪加尔法院、拉吐亥修道院等；而“清水混凝土诗人”安藤忠雄的作品中，将本来粗糙的混凝土，转化得“纤柔若丝”，禅意扑面，将其运用到了工程美学的高度层次[1,2]。

1　清水混凝土的发展及特点

清水混凝土产生于20世纪20年代[3]，设计师不局限于混凝土原有的单一建筑材料属性，而对其表面光滑平整、颜色统一均匀、建筑效果好、综合成本低、施工质量高等特点加以利用。到了20世纪80年代，在欧洲、北美、日本等建筑业发达国家，清水混凝土已经得到了极大的发展，许多经典优秀的“素颜”混凝土建筑应运而生，如耶鲁大学英国艺术馆（纽黑文市）、肯尼迪国际机场环球航空大楼（纽约）、达拉斯国际机场候机大楼（华盛顿）等。

在我国，清水混凝土的发展始于20世纪70年代[4]，主要是在内浇外挂体系里预制混凝土的外墙反打设计中得到了认可应用，并有一定的进步。但是发展中期，设计师更倾向于运用面砖、玻璃幕墙、釉面瓷砖、天然石材等后期装饰，清水混凝土的发展也因市场需求少而受阻停滞。直到20世纪90年代，结构长城杯工程将沉睡已久的清水混凝土再次推向公众视野。许多国内建筑师开始看到清水混凝土的魅力，这种充满禅意的艺术也被国人所认可。因此，国内清水混凝土的需求已不再仅限于道路、桥梁、机场，在工民建中也逐渐散发其魅力，近几年的经典案例有：三联图书馆（南戴河）、龙美术馆（上海）、垂直玻璃宅（上海）、鹿野苑美术馆（四川）、范增艺术馆（南通）、四川美院虎溪校区图书馆（重庆）等。中国独有的东方美学加上越来越被国人认可的清水混凝土，标志着国内清水混凝土发展的巨大潜力。

2　清水混凝土原材料的特点

2.1配合比的设计

清水混凝土要求表面光滑平整、无蜂窝麻面、无表面气泡、成色均匀统一、便于施工时的振捣，因此新拌混凝土必须具有极好的工作性和粘聚性，绝对不允许出现分层离析的现象。配合比设计阶段，应适当增加砂率、合理选择水泥用量，这两点直接影响混凝土表面光滑度。在保证强度的前提下，尽量使用低强度等级水泥。严格控制用水量，水灰比在0.52～0.55范围内，避免用水量过大。

2.2骨料

清水混凝土对施工的要求较普通混凝土高，振捣的充分性决定了混凝土成品的匀质性。振捣作用会使混凝土中级配不好的粗骨料离析，从而导致质地和色泽的不均匀。因此清水混凝土对粗骨料的要求是连续级配好、强度高、含泥量低、颜色尽量一致。细骨料同样不能含泥过高，细度模数应在2.3以上，碱活性应符合相关要求，颜色也应保持均一性。

2.3水泥

水泥应尽可能选用同一厂家同一批次产品。保证其质量的稳定性，水泥宜具有较低的碱含量（＜5%）、较低的 C3A含量、较高的强度富余系数，强度等级不宜低于42.5R。避免使用添加引气型助磨剂的水泥，不得不使用时，一定要在减水剂的复配中加入消泡剂，以消除助磨剂带来的不规则气泡。水泥熟料中 Fe2O3或者 Mn、Cr 等有色重金属对混凝土的颜色会有一定影响，这也可以成为水泥的一种选择依据[5]。

2.4掺合料

掺合料是水泥以外决定混凝土颜色的原材料，因此粉煤灰、矿粉和水泥一样也应尽可能选用同一厂家同一批次产品，保证其质量的稳定性。为了防止水泥用量过多造成水化热过大而产生裂缝，掺合料用量一般应占胶凝材料总量的20%～25%。

2.5外加剂

清水混凝土的要求是试件表面平整、光滑，色泽均匀，无明显的表观缺陷，可直接达到饰面效果，因此对混凝土各项性能有较高要求，未掺加减水剂会造成表面气泡多、蜂窝麻面、色差严重等现象，无法满足清水混凝土表观质量的要求。以聚羧酸减水剂为代表的外加剂，其减水作用以及复配小料的增稠塑化效果，可以使混凝土的工作性、稳定性、匀质性、抗裂性和耐久性表现更好。在其应用中应注意以下两点：

（1）聚羧酸减水剂应与水泥有良好的适应性，不同减水剂、或同种减水剂的不同复配工艺都会影响混凝土的色泽状态。因此，减水剂必须严格使用同一厂家生产的同一种类产品，对首批进场的减水剂经见证取样复试合格之后，留样进行产品稳定性对比，出现明显色差的及时处理解决。若因温度等施工条件或其他混凝土原材料的波动，而需要调整减水剂成分时，需重新进行试验，确保新老批次的减水剂作用效果一致[6]。

（2）在清水混凝土的生产过程中，加入减水剂后的搅拌方式与时间会有一定程度的颜色影响，故应适当增加搅拌时间，增强混凝土产品的均匀性。且在施工供货过程中，应该留好混凝土样板，每批次产品严格与样品进行对比，以免造成色泽上的误差，影响工程整体效果[7]。

现阶段，机制砂在现代混凝土中广泛使用，而机制砂的级配、颗粒粒型较差，相对于天然砂更易出现离析、泌水等问题从而造成混凝土的色差甚至开裂和表面孔洞。因此清水混凝土的生产中应在减水剂复配中加入减缩剂、增黏剂等改善其性能。

2.6保护剂

尽管保证了材料的质量、施工工艺的严格，但清水混凝土依然会存在其作为混凝土的非匀质性。其结构内部的细小空隙会吸收外部的水分，雨水以及酸性物质的侵蚀会影响建筑物的使用寿命，从而破坏其外观。有研究表明保护剂能改善混凝土的吸水率和碳化深度，优化其耐久性。因而清水混凝土表面保护剂的涂装是其工艺过程中必不可少的一环[8]。

清水混凝土保护剂主要有有机硅体系保护剂和氟碳型保护剂，应在混凝土养护期28d 后进行，养护完成后，进行混凝土表面清理并涂刷底漆和中层漆，按清水混凝土的设计要求在保护剂底漆中进行着色，使其在保证混凝土性能的同时满足设计师要求。

3　清水混凝土施工技术特点

清水混凝土的一大优势即是成本，若技术成熟，除去了抹灰、装饰面层等工序，降低了维修保养成本，节省了工程总造价，则比使用普通混凝土更加经济。目前国外清水混凝土施工技术发展较成熟，但是国内技术还需完善，不仅是工艺方面，特别是施工管理上的要求很高，如何调动施工员的积极性，保证每一道工序都严格执行施工要求是项目经理需要面对的问题。

3.1清水混凝土模板工程

模板工程控制是达到清水混凝土要求的关键，不同于普通现浇混凝土的施工，除了刚度、强度、稳定性以外，清水混凝土的施工对模板的要求极高。

应该按照建筑设计要求，通过模板试验来选择适宜的材质，经常使用的有竹模板、木模版、钢模板。钢模板应该在使用前进行抛边处理，相对钢模板来讲，木模板或者竹模板下的混凝土面层会更光滑平整。在模板的设计过程中，应尽量选择拼缝少、整体式或大型模板的方案，有利于模板的安装及拆卸和混凝土成品状态。面板材料厚度应≥3mm，确保模板间结合紧密，宜使用光面面板，避免脱模产生裂缝。合理使用脱模剂，涂抹擦拭均匀，不能出现流状脱模剂残留，否则会形成混凝土表面的污痕。在国外使用铝板支模浇筑呈现效果很好，但是考虑到成本问题，国内应用较少。

能否实现清水混凝土效果，很大因素取决于模板的搭建，因此模板支撑系统尤为重要。不仅是内外撑、斜挡、横竖挡等，穿墙对拉螺杆同样经常使用于清水混凝土模板的搭建，能有效防止混凝土胀模的发生。

3.2清水混凝土的浇筑

清水混凝土在浇筑前应做好各环节的计划及工作协调，其色泽、工作性能各方面应保持一致，且浇筑过程中不得间断，使其达到较好的均一性。浇筑中最关键的步骤是振捣，提前做好施工人员的技术交底工作，注意振捣时间应在满足排尽大气泡的同时又不会产生浮浆沉底，宜通过二次振捣的方式来控制气泡的产生，通常在混凝土入模时进行第一次振捣，约半个小时后再进行一次振捣。避免漏振过振，特别是钢筋网等边角位置[9]。

3.3清水混凝土的养护

一般情况下，清水混凝土的养护时间不应少于14d，而拆模宜满48h 后进行，使其达到要求的拆模强度，以免拆模时造成棱角损坏。拆模后及时涂抹保护剂，适当进行洒水养护，必要时可用塑料薄膜覆盖。

3.4清水混凝土的表面处置

清水混凝土脱模后，可能会存在少量气泡、表面浮浆、松动的砂子、模板拼接缝痕迹等小缺陷。应在拆模后立即将其处理平整干净，然后用同材料水泥浆体进行修复，修复材料硬化后，以细砂纸打磨抛光[10]。

4　结论

随着国内对绿色建筑的重视以及我国建筑设计的飞速发展，清水混凝土技术逐渐受到重视，但是理论知识与实践应用仍然有待提高。综上所述，要想将清水混凝土技术运用到位，在彰显建筑艺术质感的同时节约总的造价成本，应从以下几个方面进行控制：尽量保证混凝土原材料的质量颜色粒径统一，减少混凝土材料上的波动影响；合理使用外加剂、保护剂；注意控制混凝土搅拌时间；施工浇筑分两次振捣，严格按要求进行；合理搭建模板；做好后期养护及表面处置。

相信通过对清水混凝土技术开发的逐步认识及不懈努力，清水混凝土一定会从中国向世界展现它的东方魅力。

[1]Okamurah. Self-compacting high performance concrete inJapan[J].Building and Environment,1999(25):123-128.

[2] 吴宗伟，廉慧珍．高性能混凝土[M]．北京：中国铁道出版社，1999:36-180．

[3] 张轶．清水混凝土的发展与应用[J]．混凝土，2005(4):39-41．

[4] 张扬．浅析清水混凝土在建筑设计中的运用[J]．四川水泥，2015(9):348．

[5] 刘敏钊．论建筑工程中清水混凝土施工技术[J]．城市建设理论研究（电子版），2013(36).

[6] 张永恒，岳仁峰，韦帅，等．关于清水混凝土模板技术的探索性试验研究[J]．商品混凝土，2011(1):50-55．

[7] 王玉鹏，赵荣明．清水混凝土在地铁工程中的应用[J]．商品混凝土，2010(1):49-51．

[8] 欧阳孟学，李预奇．清水混凝土制备要素与质量控制措施探讨[J]．商品混凝土，2013(6):27-28．

[9] 董正平．试论清水混凝土施工技术[J]．商品混凝土,2012(12):97-99．

[10] 成瑞宝，盛惠佳．清水混凝土的制备及其常见病的防治[J]．商品混凝土，2009(6):60-61．

［通讯地址］武汉市青山区工人村都市工业园（南）E 区12号（430083）

周玄沐（1988—），男，湖北黄冈人，工程师，主要从事混凝土研发及其外加剂合成应用研究工作。