高性能饰面清水混凝土的应用分析

朱蕾

摘要：清水混凝土是近年出现的一种新型混凝土，具有一次性浇筑成型、无需额外装饰等特点.具有天然的美感和自然的本性，已在大量的市政桥梁工程和民用建筑得到广泛应用。然而清水砼作为一种新兴的建筑材料，在我国的应用还远未达到成熟的地步，在当前的实际应用中仍然有着诸多问题需要完善和解决，这对我国清水砼技术的发展是十分不利的，因此本文对清水砼的施工技术进行了深入探讨，着重对高性能饰面清水混凝土的配合比设计进行了分析。实际应用结果表明，本文提出的高性能饰面清水混凝土施工质量控制方法和配合比设计可以有效改善当前普遍存在的问题。本文的研究可以为清水砼在我国的应用和推广提供有益的借鉴。

关键词：清水混凝土：施工技术：应用分析

中图分类号：V231.4文献标志码：A 文章编号：2095-5383（2019）03-0054-04

清水混凝土又称为清水砼，是一种一次成型无需装饰的新兴混凝土，具有施工简单、成本低廉、质感独特等优点。清水混凝土与传统混凝土相比，最大的特点就是无需额外装饰，利用其自身的质感就可以达到较好的装饰效果，因此也被称为装饰性混凝土。因此，在清水混凝土施工过程中，如何控制其表面光滑、颜色均匀、棱角分明、清洁美观，把建筑材料应有的自然本质充分表现出来，成为了实现清水混凝土高性能饰面功能的关键问题。

1现存清水砼施工中的主要问题

经过多年的发展.清水砼施工工艺已经有了很大的进步。然而，在实际应用中，仍然存在许多问题，没有受到施工单位和验收单位的重视。首先是外观质量缺陷问题，由于施工队伍综合素质不达标、施工方案不合理、执行标准不严格等原因，造成了许多清水混凝土结构的外观存在明显的质量问题，没有充分发挥出清水混凝土工艺的优势;其次是施工模板单调呆板的问题，没有根据实际需要不断调整现有模板结构，而现有的模板已很难满足清水混凝土工艺的多样化需求;最后是施工工艺的问题，许多施工单位在原材料的采购、明缝和蝉缝控制、钢筋绑扎、浇筑实施、振捣、后期养护和模板设计等许多环节都还处于比较落后的水平。上述问题最终都表現为清水砼施工的质量问题。

在桥梁混凝土的应用中，不仅要求其具有足够的力学性能和耐久性.还必须达到一定的表面装饰效果，以发挥其饰面作用。桥梁设计具有配筋高、钢筋密度大、低含气量、小坍落度等特点，比普通建筑要求要严格得多，例如其坍落度必须大于160mm。为了避免预应力梁腹板等高密度钢筋处发生蜂窝密布等现象，其坍落度还需要进一步提升。桥梁的设计使用年限通常不少于100年，这就要求混凝土具有较优异的的耐久性能。归根结底，对桥梁混凝土的质量控制是重中之重，因此对清水混凝土的应用进行深入分析具有重要的现实意义。

从当前的工程实践来看，为了提高桥梁结构混凝土的耐久性能，通常会采用某些特殊的外加剂来进一步减小水胶比，或对配合比进行优化，以改善清水混凝土的力学和饰面性能。也有工程通过大量掺入矿物料，把混凝土内部的空隙尽量填满，也能达到一定的效果。本文根据实际需求，通过研究清水混凝土的最佳配合比来改善许多表面缺陷和力学性能。

2清水砼配合比优化设计

2.1总体设计思路

在清水混凝土施工工艺中，表面裂缝对表面装饰效果具有致命的影响，它将直接破坏清水砼工艺的优越性，因此必须对裂缝加以控制。造成清水砼裂缝的原因有很多，例如结构变形、石子含量少、表面龟缩等等，都可能引起裂缝的产生和蔓延。控制清水混凝土裂缝的措施可以从多方面着手，例如合理控制混凝土中原材料的配比、合理选择模板、科学养护、控制内外温差等。

为了对清水混凝土的配合比进行优化，本文以密实骨架堆积理论为依据，通过实验来寻找最小空隙率，进而计算出骨料最佳比。从大量工程实践中可以发现，采用粉煤灰来替代细砂，可以获得更大的填充密度。为了证实这一想法，本文通过变量控制法进行逐步迭代计算，首先寻找出粉煤灰与砂进行充填的最大单位重，然后以此为细集料，采用类似的思路再与石子进行充填单位重试验，最终计算出最佳的粉煤灰、砂和石子之间的最大单位重，进而推算最小空隙率、润滑浆量、水胶比和拌合水量等关键参数。

2.2密实骨架堆积实验

根据前述的思路，本文对粉煤灰和砂的部分参数假设如下：

根据上述推导，本文通过逐渐改变粉煤灰的掺量，进行了11次实验，并对实验数据进行了一元二次方程的最小二乘法拟合，结果如图1所示。对拟合曲线进行求导可以得知，粉煤灰在砂中的最佳掺量约为11%。同理，对砂和粉煤灰在石中的掺量进行了试验，结果如图2所示。求得最佳掺量约为40%。

3清水砼在桥梁中的应用分析

清水砼的浇筑对施工工艺要求十分严格，浇筑的质量与施工方案的合理性、施工队伍的专业性、现场管理人员和监理单位的专业水平都有着直接的关系。不同的结构对浇筑工艺的要求有不同的要求，为了更清晰地分析清水混凝土的浇筑工艺，下面以桥梁墩柱施工及箱梁施工过程进行详细分析。

3.1墩柱结构浇筑质量控制要点

桥梁墩柱是一个垂直向上的、固定于地面的圆柱形承重结构，它自身的浇筑质量对整座桥梁的总体质量有着关键的影响。在正式开始浇筑之前，必须对墩柱模板的垂直度、墩顶支座螺栓预留孔位等关键参数进行复测，确保与设计要求完全相符。然后，对墩柱和承台的接缝处进行凿毛处理，清理干净后通过浇水使之湿润，但不能出现明显的积水现象，如果是在原有基础上进行浇注，则需要先在表面加铺一层类似的水泥砂浆，保证两层结构的良好融合。浇筑过程中，下料导管每浇筑1m厚度即可向上提升，当到达顶部2m处，应及时将顶部割断的网片筋搭接焊牢。桥墩对混凝土的密实程度有严格要求，因此要严格布设振捣点。一般来说，沿墩身骨架钢筋内侧应每隔30cm布置一个振捣点，在其平行位置每隔30cm继续布设，对于宽度较大的桥墩应加密布设。考虑到桥墩高度较高，体积较大，难以一次浇筑完成，因此一般考虑分层浇筑。分层厚度可按50cm进行控制。下料前应对各车混凝土的和易性、坍落度等参数进行测量并做好记录，验收合格方可浇筑。如果桥墩调度大于10m时必须进行减速处理。特别需要注意的是，混凝土的浇筑一定要保证连续进行，否则将使浇筑质量的控制带来不稳定因素。如必须间歇，现场应及时制定方案，尽量缩短其间歇时间，并应在前层混凝土凝结之前，将次层混凝土浇筑完毕。

3.2箱梁结构浇筑质量控制要点

箱梁结构较普通梁板要复杂得多，因此其浇筑工艺相对也较繁琐，目前一般采用三层浇筑工艺对桥梁的箱梁结构进行浇筑施工。首先浇筑最底层的底板，其次浇筑中间起连接和支撑作用的腹板和翼板，最后再浇筑最顶层的顶板。考虑到中间的腹板厚度较大，因此通常通过分层浇筑工艺完成，各层厚度不控制在0.5m左右。为了保证梁箱表面质量，浇筑正式开始前可通过空气压缩机等设备将模板表面的所有杂质清除干净，并用清水进行冲刷。混凝土的输送可以采用汽车泵，如果需要分层浇筑，各层厚度应控制在0.5m以内，并且在前层混凝土初凝之间就要保证上层混凝土的浇筑。箱梁的浇筑工艺一般遵循“先底板、中腹板、后边腹和顶板”的基本原则，完成了两边的浇筑后再向中间浇筑。振捣环节可采用插入式振捣，表面不能观察到气泡。

施工过程中应采取各种措施确保清水混凝土在表面美感，通过控制坍落度指标使颜色均匀，通过控制气泡数据来保证表面的平整程度，通过科学的振捣确保结构表面光滑。当发现混凝土表现再无明显的激光溢出、表现出现泛浆现象时即可认为已捣实。

3.3应用案例分析

根据上述质量控制要点以及配合比设计实验结果，本文将成果应用于某高速公路项目中，取得了预期的效果。该高速公路采用双向4车道，路基宽26m，设计速度120km/h，铺设沥青混凝土路面。按照高速公路的特点，不但要求道路具有较好的通行条件，还要求道路的各类实体具有较好的外观效果，因此全线的建设均以高性能饰面清水混凝土施工为主。本文设计的配合比参数使传统的清水混凝土施工中普遍存在的外观问题得到了很好的改善，例如色差、蜂窩麻面等，达到了外观平整光滑的镜面效果。下面给出箱梁的实际配合比，如表1所示。同时根据GB 10247-1988《粘度测试方法》、GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》、GB/T 4340.1-1999《金属维氏硬度试验方法》等国家标准对清水混凝土结构性能进行了实测，如表2所示。

实际应用结果表明，本文提出的高性能饰面清水混凝土施工质量控制方法和配合比设计有效改善了当前普遍存在的色差、蜂窝麻面等问题，混凝土性能良好，满足标准要求，达到了预期的设计目标和应用效果。尽管本文的应用是针对C30清水混凝土的，但其配合比的优化思路对其他标号的清水混凝土同样具有适用性.因此本文的结论具有一定的推广应用价值。

4结论

本文在充分调研了清水混凝土施工工艺在我国的应用情况的基础上，对清水混凝土的特点、施工工艺流程、艺术价值、常见施工质量问题及解决方案等问题进行了深入的剖析。实验结果表明，粉煤灰在砂中的最佳掺量为11%，砂和粉煤灰在石中的最佳掺量为40%。充分论证了本文提出的高性能饰面清水混凝土施工质量控制方法和配合比设计可以有效改善当前普遍存在的色差、蜂窝麻面等问题，混凝土性能良好。尽管我国清水砼技术发展较晚，但由于其良好的结构性能和独特的艺术价值，它在我国和到迅速的推广和应用是必然的.在我国有着极为广阔的市场前景。本文的研究对清水混凝土的施工有一定的参考意义，可供同类型工程施工借鉴。