高等级清水混凝土建筑保护涂装应用

杨卫国

（港珠澳大桥管理局，广东 珠海 519000）

1 清水混凝土定义

清水混凝土（Fair-faced Concrete）是直接利用混凝土成型后的自然质感作为饰面效果的混凝土，它属于一次浇筑成型，不附加任何外装饰。不同于普通混凝土，清水混凝土表面平整光滑、色泽均匀、棱角分明、无碰损和污染，并可通过表面有规律的排列对拉螺栓孔眼、明缝、蝉缝等方式，形成自然质感与建筑艺术相融合的饰面效果。由于清水混凝土外观韵味朴实无华，具有庄重、典雅的天然质感，省却了建筑工程大量冗繁的装饰装修，化繁为简，在现代建筑设计中成为了备受推崇的艺术表达形式[1-2]。

由于清水混凝土材料表面活性及亲水特质，以及表面多孔形成的毛细作用等内在的固有特点，使得空气中的水分及雨水极易在其表面延展，并向材料内部渗透，造成结构耐久性以及表观质量随时间推移而发生下降。混凝土在自然界的环境下遭受来自阳光、紫外线、酸雨、油气、油污等污染或破坏，亦使其逐渐失去其本来面目，表面效果将日趋污浊，影响观瞻。从长远看，混凝土寿命将会受到重大影响。因此，在混凝土表面采取保护措施，显得十分需要，也十分必要。

2 清水混凝土保护技术发展现状

清水混凝土起源于欧美，国外发展已经历了近百年。由于清水混凝土施工的技术要求极高，涉及到钢筋安装、模板工艺及混凝土浇筑全过程施工控制及严谨的质量管理，施工过程的任意环节出现纰漏将导致清水混凝土表面形成瑕疵。因此，在早期清水混凝土强调高技术及建筑结构的科技含量，并以此延伸形成了“高技派”，依靠清水混凝土的自然质感作为饰面。

在亚洲，日本最先走到了清水混凝土应用的前列，并改变了以往常规的做法，利用现代修补技术使得混凝土外露面达到非常精致的水平，且不失混凝土原始的质感和光泽。20世纪80年代中后期，以安藤忠雄为代表的一批建筑师采用防止清水混凝土变色的透明保护涂料，使清水混凝土的优良表观质量保持20 a，极大地改善了清水混凝土表观质量和耐久性随时间推移降低的缺点，展现了不同于西方清水混凝土的东方禅学艺术美感，并衍生形成了4种不同的清水混凝土保护、修补工法：

1）纯透明保护工法

适用于清水混凝土浇筑质量优良，利用透明保护涂层在混凝土表面形成一层点式连接的纳米复合硅，降低涂膜本身的表面张力，使得水性污渍在涂膜表面划过如同水珠划过荷叶般的效果。以此，充分保留清水混凝土的原汁原味，避免腐蚀介质侵入，延长混凝土的耐久性。

2）透明局部修补工法

适用于清水混凝土浇筑质量较好，并允许混凝土表面轻微瑕疵，通过现代修补技术修复大面积瑕疵或局部修复，并在表面涂装透明保护涂层。

3）全面着色修补工法

适用于清水混凝土浇筑质量一般，表观质量通病较多导致的基面较差，蜂窝麻面较多等情况。通过现代修复技术，使得混凝土表面复现建筑材料原始美感，并涂覆透明防污保护涂层。

4）仿清水工法

适用于清水混凝土浇筑质量较差，砂斑砂线及蜂窝大面积存在或非清水混凝土施工，利用现代化学工业技术，使混凝土表面达到清水混凝土的仿真效果。

3 清水混凝土在港珠澳大桥中的应用

港珠澳大桥人工岛岛上建筑及敞开段隧道墙体、岛壁挡浪墙均采用清水混凝土工艺[3-6]。参照德国标准，清水混凝土根据质量等级要求分为SB1、SB2、SB3、SB4四个等级，其中SB1要求最低，SB4要求最高。西人工岛敞开段隧道墙体、岛壁挡浪墙清水混凝土为SB3等级，岛上建筑清水混凝土要求达到SB4等级。其中对纹理、多孔度、色泽均匀度、平整度、外表表层等级等多方面进行了严格的规定。

为保证清水混凝土成品质量，体现清水混凝土自然之美，采用纯透明保护工法，对完成后的清水混凝土表面涂刷SKK透明保护涂层以提高混凝土表面致密性及耐久性。

3.1 主体建筑清水混凝土

西人工岛主体建筑地面以上部分共计3层，建筑高度20 m。首层至三层各楼层高分别为7 m、6 m、7 m。主体建筑外立面设计灵感来自于中国的旗楼（图1），在旗楼的基础上进行提炼，抽象和变异，对构成主体建筑外立面的外廊柱外侧边肋、外环梁底角边肋及外廊道底角边肋均设有10 cm凹槽，使建筑主体看上去更加美观、灵动。

图1 西岛主体建筑Fig.1 Main building of the west island

采用纯透明保护工法对混凝土外表进行SKK涂装，以呈现混凝土本色，同时提高混凝土的耐久性。

3.2 敞开段中墙、侧墙

港珠澳大桥岛隧工程西人工岛隧道敞侧墙厚度由2.91 m渐变至1.2 m，最高处达9.9 m，中墙厚度1.1 m，最高处达15.2 m。设计要求提升隧道结构整体景观效果，中墙、侧墙采用清水混凝土工艺，等级SB3。为保证清水混凝土美观，设计对明缝、蝉缝、对拉孔眼提出了明确要求。竖向明缝间距3 m，明缝外口宽度8 cm，内口宽度5.6 cm，深度2.1 cm；蝉缝为模板水平拼缝，间距1.5 m；对拉螺杆孔眼竖向及水平向间距均为1.5 m。中墙及侧墙顶部安装减光罩，是隧道出入口的重要构筑物，中墙一次浇筑成型，整体设计大气、美观。SKK涂装后的敞开段中墙见图2。

图2 敞开段中墙Fig.2 Open section middle wall

4 保护涂装工艺

4.1 西人工岛清水混凝土涂装工艺要求

主体建筑内部梁、板（底板）、敞开段中墙及侧墙采用SKK易清洁等级进行涂刷，主体建筑柱、外环梁、外廊屋顶栏板、主体建筑大斜板屋面底面采用抗污染等级进行涂刷。易清洁等级和抗污染等级在表面处理、涂刷底漆步骤的施工材料、过程和要求相同。易清洁等级进行面漆层涂刷和清理保护，抗污染等级需先进行保护中涂层涂刷，再进行面漆层涂刷和清理、保护，易清洁等级和抗污染等级面漆涂装的材料不同。易清洁等级使用SKK清水混凝土硅保护施工工艺，抗污染等级使用SKK清水混凝土氟保护施工工艺。

1）易清洁等级涂装流程为：混凝土表面处理→使用SKK水性混凝土保护专用底漆（SKK CERAMI CRETE PRIMER）进行整体涂刷→使用SKK清水混凝土透明保护硅涂料（SKK CERAMI CRETE SI）进行面涂→清理、保护。

2）抗污染等级涂装流程为：混凝土表面处理→使用SKK水性混凝土保护专用底漆（SKK CERAMI CRETEPRIMER）进行整体涂刷→使用SKK水性氟清水混凝土透明保护中涂（SKK CERAMI CRETE F-2 MID COAT）进行过渡→使用SKK水性氟清水混凝土透明保护涂料（SKK CERAMI CRETE F-2 BASE）和SKK水性氟清水混凝土透明保护涂料固化剂（SKK CERAMI CRETE F-2 HARDENER）进行面涂→清理、保护。

4.2 质量管控要点

4.2.1 基面处理

1）用刷子、钢铲清除混凝土表面上的碎屑、土砂、油污、灰尘等附着物，使混凝土表面平滑、清洁、无杂物。同时，混凝土表面应平整，立面垂直，阴阳角垂直、方正、无缺棱掉角。

2）使用溶剂洗净施工面上残留的杂物。

3）确保基面干燥，混凝土表面含水率10%以下，pH值在10以下。

4.2.2 非涂装部位保护

非涂装部位保护是涂装施工的重点，要求对地面及已完工的涂装部位等进行覆盖保护，以避免沾污，同时保证施工接口处的线条笔直、挺拔。

4.2.3 涂装底漆层

采用SKK清水混凝土保护专用底漆（SKK CERAMI CRETE PRIMER）。SKK清水混凝土保护底漆是把SKK微观保护材料和标准底漆两者结合而开发的新型水性浸透型底漆，可以渗透到混凝土基面深层，形成特殊防水结构，产生渗透性吸水防止效果，同时起到封固作用，抑制混凝土基面吸收的不均匀，防止出现光泽不均匀，防止墙体出现润湿痕迹而影响美观，避免混凝土由于暴露在空气中而产生氧化、老化及中性化等不良反应。

4.2.4 保护中涂层

抗污染等级使用SKK清水混凝土氟保护施工工艺，因为本工艺使用的氟树脂面漆溶解性很强，不能直接在底漆上进行涂装，为了确保涂料整体性能的稳定，必须在底漆与面漆之间涂装专用的清水混凝土保护中涂作为过渡。

4.2.5 涂装面漆层

1）易清洁等级涂装面漆

易清洁等级使用清水混凝土保护硅透明漆（SKK CERAMI CRETE SI）的涂装是整个清水混凝土保护工艺中解决耐污性、耐候性、耐久性的关键工序，能有效地抑制墙体因紫外线及酸雨作用产生的劣化、风化及盐害现象。同时，面漆和底漆产生的吸水防止层相辅相成，可以防止内部钢筋被腐蚀，长久保持建筑物的坚固和美观。

2）抗污染等级涂装面漆

抗污染等级使用SKK氟体系清水混凝土保护透明面漆，涂层的耐久性、抗污染性、耐腐蚀性更佳。SKK水性氟清水混凝土透明保护涂料分为主剂（15 kg/桶）与固化剂（0.2 kg/桶），施工前先将两者混合，混合比例为15∶0.2（即1桶主剂配1桶固化剂），根据施工现场的环境条件用水稀释（比例为5%～20%），充分搅拌后即可施工。

5 结语

港珠澳大桥西人工岛地处外海，主体建筑清水混凝土受海风及潮湿气候影响，极易在混凝土表面形成污垢，影响其外观。目前，港珠澳大桥主体建筑、敞开段中墙、侧墙、挡浪墙等清水混凝土构筑物经保护涂装后，表观质量良好，未发现污染现象，混凝土表面斥水效果明显，清水混凝土得到了有效的保护。SKK清水混凝土涂装在港珠澳大桥清水混凝土构筑物中不仅应用广泛，并且取得了良好的效果，在国家大力发展绿色环保的理念下，清水混凝土因其不饰面、不装修的特点，不仅降低了工程总造价，还有利于环境保护，契合了国家发展理念。纯透明保护工法在港珠澳大桥的成功应用为后续清水混凝土的保护工作提供了借鉴，为清水混凝土在国内的迅速推广提供了有力的支撑。