清水混凝土的初步研究和探讨

李辉

（东莞市力恒混凝土有限公司）

清水混凝土的初步研究和探讨

李辉

（东莞市力恒混凝土有限公司）

清水混凝土有应用越来越广的趋势，其本身的装饰效果得到大家的青睐，本文通过原材料选择和配合比设计，进行大量试验的基础上，初步达到了工地想要的清水混凝土效果。

清水混凝土；配合比；原材料；表观效果

1 概述

众所周知，清水混凝土因其自然、庄重的表面效果，受到越来越多人的青睐，世界上一些建筑大师更是对清水混凝土情有独钟，如世界级建筑大师贝津铭、安藤忠雄等，在设计中采用了大量的清水混凝土。特别是近些年来，我国的清水混凝土工程也越来越多，从作为中国首座大面积清水混凝土工程——由中建三局总承包的联想研发中心、郑州国际会展中心、上海保利大剧院等，深圳近期刚刚完工的深圳大学城清华大学研究生院、香港中文大学深圳校区，以及正在施工的江南布衣设计杭州总部，也是由中建三局总承包，邀请了意大利DOTTOR团队进行精心施工，将清水混凝土追求到了极致。

2 工程概况

东莞市VIVO总部工程，由中建三局总承包施工，总建筑面积为 99716.72m2，其中地下建筑面积20965.69m2，主要由4个单体组成，主要包括7#楼（厂房1）、8#楼（办公楼）、9#楼（门卫室）、10#楼（厂房2），地面上总高度31.8m；层数：地上最高7层/地下1层，结构形式：框剪/架；主体结构设计均采用清水混凝土，应用量非常大。由我公司提供混凝土专业承包。

我公司目前还没有做过如此大量的清水混凝土工程，在东莞地区几乎没有，在珠三角也不多见。针对该工程如此大量的清水混凝土，在承接到该工程后，公司马上组织人员进行研究和调查，了解国内所进行的清水混凝土状况，以及达到的施工水平，并到珠三角附近的清水混凝土项目进行实地考察和了解，同时也向一些专家和学者以及混凝土同行请教、交流和沟通，学习到了不少宝贵经验。然后，马上成立了以公司技术负责人为首的攻坚实验小组，查阅相关资料，制定了实验方案，并且在过程中不断改进，初步完成了试验室的试验效果，并在现场进行样板试验。

由于清水混凝土所要求的表面颜色均一，无蜂窝麻面、水线砂线、气泡等缺陷，北京班诺混凝土公司的赵志刚进行了大量的研究实验，在其课件中分析了造成清水混凝土表面的缺陷混凝土方面和施工方面的原因，个人觉得非常到位。其指出，色差混凝土方面主要是粉料颜色变化，混凝土离析、泌水或坍落度变化大，施工方面是过振或振捣不均匀，分层浇筑高度偏大；而气泡在混凝土方面主要是混凝土含气量偏大，砂石级配不合理，施工方面是模板材质，模板表面不光洁，脱模剂效果不好，振捣不充分；造成的蜂窝麻面，混凝土方面主要是混凝土离析、泌水或坍落度太小，施工方面主要是过振，模板漏浆；造成砂线、水线混凝土方面主要是混凝土离析、泌水，而施工方面主要原因是过振。并对浆体体积、水胶比、砂率对清水混凝土表面气泡的影响进行正交设计，找出影响规律，同时优化配合比，对外加剂进行调整，最后达到了较好的效果。

3 原材料控制

为控制清水饰面混凝土的色差，不影响混凝土拌合物的性能，清水饰面混凝土工程所用混凝土原材料除符合混凝土结构施工质量验收规范的要求外，还要满足以下要求：

水泥：宜选用42.5及以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，要求整个工程使用的水泥采用同一厂家、强度、批号，且尽可能采用同一批熟料。针对此工程，我方经过对比，最后选定了惠州光大水泥厂的凯城牌P.O42.5R水泥。

粗骨料（碎石）：选用强度高，连续级配好的碎石，含泥量小于1%，泥块含量要小于0.5%，针片状颗粒含量不大于15%，骨料不得带杂物。要求产地、规格、颜色必须一致。当时试验了许多不同的碎石，包括连续级配和反击破10～20粒径的碎石，效果增加不是非常明显，但是成本要高得太多，我方最后敲定了惠州的5～25连续级配碎石，最大粒径不超过20mm。

细骨料（砂子）：细骨料选用中粗砂，必须细度模数在2.5以上，其含泥量要控制在2%以内，泥块含量要小于1%，有害物质按重量计≤1.0%。要求产地、细度、颜色必须一致。选定了西江河砂，细度模数2.7～2.8，级配区为II区，0.315mm以下含量15%。

掺和料：建议采用矿物掺和料，为了增加混凝土的浆体体积和流动性，同时适当降低一点水化热，当时试验了矿粉和粉煤灰的分别单掺以及两者双掺，综合实验效果以及为了控制粉煤灰所带来的色差和矿粉相对容易泌水所带来的外观效果不稳定，最后选择掺加少量的粉煤灰，尽量减少粉煤灰颜色的影响，同时要求供应厂商、细度、颜色必须一致。根据就近原则，我们最后选择了我们公司隔壁的沙角电厂II级粉煤灰，也对I级粉煤灰进行了试验，但是效果并不是非常明显，且从电厂了解到，其I级粉煤灰供应并不是非常稳定。

外加剂：外加剂要求与水泥品种相适应，并具有明显的减水效果，能够改善混凝土的各项工作性能。要求外加剂的厂商、品牌、掺量必须一致。

4 配合比设计

配合比设计应满足混凝土强度等级、耐久性、工作性能、外观要求，通过多次试配，进行配合比优化，以确定最佳配合比。混凝土配合比确定后，不应改变。

⑴饰面要求：清水饰面混凝土成型后整体光滑、色泽均匀，颜色基本一致，距离墙面5m肉眼看不到明显色差；表面气泡均匀、细小，气泡直径不大于3mm、深度不大于2mm、每平方米气泡面积小于3×10-4m2，表面不得出现宽度大于0.2mm或长于50mm的裂缝。

⑵工作性能：泵送混凝土满足泵送及耐振要求，在混凝土运输、浇筑以及成型过程中不离析、且易于操作。

5 试验方案

⑴外加剂试验方案：分别用瑞安萘系、瑞安聚羧酸、苏博特聚羧酸进行试验效果分析，首先对每种外加剂进行引气、消泡剂的试验，同时进行坍落度损失、和易性的观察、凝结时间的调整，都调整到一个合适的状态，然后再对比三种外加剂试验效果。

⑵配合比试验方案见表1。

⑶脱模剂的对比：分别用机油、地板蜡、色拉油、花王水性脱模剂、苏博特水性脱模剂进行效果对比。

⑷试验模具：PVC管（内径160mm，高400mm）、抗折试模（550×150×150mm）、木模板（60×50×40mm）、塑料桶进行对比。

表1

⑸试验成型方法：振动棒（分为一层成型和两层成型振捣）、振实台（分为一次成型和两层成型振实），振捣时间均为表面泛浆，不出现气泡为止。振捣完成后均用橡皮小锤在侧面敲击，以排出气泡。

6 试验效果

图1

图2

图3

图4

7 试验总结

最后确定为配合比选用2的方案，和易性好，坍落度损失1.5小时为0，初凝时间6～8小时，有利于施工，气泡控制效果最好，其7天抗压强度为27.2MPa，28天抗压强度为45.0MPa；外加剂用苏博特的聚羧酸；脱模剂用花王或苏博特的水性脱模剂效果差不多，都可以接受；试验模具用木模板或者塑料桶均可达到较好的效果；成型建议分两层，木模板用振动棒振捣，塑料胶桶用振实台振实效果最佳。

8 工地满意程度

经过这些试验情况及总结，使用确定的方案进行现场样板试验，分两次浇筑，分为上下两层，既观察混凝土的情况，同时观察施工以及上下接层的工艺效果，效果如图5和图6：

图5

图6

工地对该种效果非常满意，经过了监理、甲方和设计方（中国建筑设计院有限公司）的一致认可。

9 结论

清水混凝土在全世界及全国进行了非常多的大项目，都取得了较好的效果，试验和理论研究也非常多，但在不同的地区原材料等情况不一样，各方要求也不一样，本文根据当地所用原材料情况，结合本工程的要求，进行了相关方面的初步试验研究，总结经验，完成了本工程试验阶段的工作，但是还未应用到具体的结构上，即真正意义的施工上面，在具体施工的控制上，怎么样控制原材料的稳定、坍落度的稳定，即控制色差问题，还是非常考验管理的能力。另外，还有许多暂时未考虑的因素未通过试验表达出来，都有可能影响清水混凝土的实际效果，有待下一步继续这方面的试验。●