基于工程实例的清水混凝土工程施工技术特点分析与思考

蓄起长发

【摘要】清水混凝土施工建筑因成型后具有表面光滑、无气泡、无开裂以及延伸均匀等特点，现已被广泛应用到各种城市施工建筑领域。
通过探究清水混凝土施工技术在常州地铁一期施工工程中的应用分析，从清水混凝土性能、施工技术等角度总结清水混凝土施工技术的特点与技术要求，并对清水混凝土施工技术的未来发展与技术创新路径进行思考，以期为其他清水混凝土工程提供参考帮助。
【关键词】桥墩；清水混凝土；施工技术
0 引言
从清水混凝土施工技术诞生至今一直影响着我国城市建筑的发展。清水混凝土又称之为清水模，是一种一次浇筑成型的混凝土浇筑手法，因浇筑成型后基本不会对外表面进行装饰，即贴瓷砖、涂装以及贴石等，所以一般需要对外表面进行防水与防腐的涂层处理。此外，在一些超长结构中应用清水混凝土技术进行浇筑可以降低建筑结构微观裂缝的产生，同时还可以实现对施工缝、加强缝以及变形缝等施工管理，有效解决混凝土预构件制作面临的裂纹、蜂窝麻面、渗水以及颜色不一致等问题，是实现高质量混凝土施工的重要方法。
目前清水混凝土施工技术已在国内外建筑工程中的得到广泛应用，且针对清水混凝土施工技术的相关研究已十分广泛，但很多研究皆以技术理论为基础并没有真正从实际工程中探究该技术的相关应用。对此，本文将从实际清水混凝土施工工程出发，立足于常州地铁一期工程，对该工程下清水混凝土施工技术特点进行深入分析。
1 工程概况
常州轨道交通一期工程的1号线与2号线呈南北与东西走向，形成以“十”字形为基础的标准交通骨架，全长54km，共设车站节点43个，以1号线在2019年国庆期间的客运量为例，单日可承担高达24.3万人次的交通运输，1，2号线的建设可为后期扩展地铁建设奠定坚实基础。一期1号线工程共分17个标段，结构与主要构件使用寿命设计为100年。以革新路与五一路地铁路段为例，该路段高架桥梁下共有一个一字桥台、13个花瓣式墩柱，皆采用清水混凝土施工技术进行浇筑。
2 清水混凝土原材料与配合比2.1 原材料
以案例工程中对清水混凝土施工技术的相关要求，应在确保各项原材料理化性质相对稳定性的前提下，最大限度预防因材质波动导致的混凝土结构外观色差问题。对此，清水混凝土掺合原材料的选择应秉持如下要求：
第一，为保障建筑的基础强度应选择强度等级在P·O42.5以上的水泥为主体，并且还应当选择同一厂家、同一种类和同一批次的水泥，避免细微的差距影响整体浇筑成型后的质量。
第二，掺合料中的骨料应选择非碱活性的骨料。粗骨料应当具有连续级配良好的性能，并且颜色质地要相对均匀且洁净，其中粗骨料的含泥量应＜0.7％，针片状颗粒含量应≤10％。细骨料以细度在2.2～2.8，且连续级配良好的河砂为主，并且实际含泥量应≤1.0％。
第三，其他掺和料应当具有较高的兼容性、和易性，不会对混凝土及钢筋造成腐蚀。同样，其他掺合料也应当来自于同一厂家、同一批号，预防因掺合料品质不同导致后期清水混凝土建筑成型外表面出现颜色不均匀的问题。
第四，清水混凝土的预拌站应设立单独的水泥罐进行储存，且存储的清水混凝土只能应用在清水混凝土结构部位的生产中，现场施工人员需要对所有进入罐储的水泥进行指标检测，避免因指标差距造成后续施工质量的偏差。
2.2 配合比
以案例清水混凝土施工为例，因工程设计墩柱强度需要达到C40，所以为满足强度要求从两家中标混凝土供应商提供的6组配合比中挑选2个最优配比设计进行实验，经过多次重复试验与配比优化最终锁定1个配合比标准参数（见表1）。

假设清水混凝土的坍落度在160±20mm区间内，则可依据实际施工情况调整浇筑方式。基本配合比与物理力学性质如表2，3所示。

3 清水混凝土模板技术3.1 模板拼接
清水混凝土模板属于整个施工技术中应用难度较高的技术之一，在施工中主要涉及模板的设计、制作、拼装以及验收等工序。该案例项目中选用6mm酸洗钢板作为墩柱的模板，在模板拼装中通过汽车腻子对拼接缝不平处用进行处理，当材料完全硬化后利用手砂轮细部对其进行打磨，直至模板构件的所有参数皆满足清水混凝土设计的相关标准。以案例模板标准为例实际允许偏差参数如表4所示。

3.2 脱模剂涂刷
为清水混凝土浇筑成型后外观质量能够达到设计要求，以案例部分浇筑施工采用的脱模剂、液压油以及地板蜡＋消泡剂3种常规脱模方式对墩柱外观进行浇筑验证。
模板表面喷涂脱模剂的清水混凝土构件表面色泽完全一致，近乎不存在表面气泡的现象，并且构件表面有镜面效果；液压油涂层的构件表面气泡多、构件色泽较为不均匀且表面存在黑色斑点；而地板蜡＋消泡剂作为脱模剂的清水混凝土构件表面色泽不均匀且存在较多气泡。
由此可证明清水混凝土仍需要选用专业的脱模剂进行脱模才可以保证构件的质量，为此针对ZM90建筑长效脱模剂进行实际验证，验证结果表明，当模板漆涂量达到8～10m³/kg时进行两次混凝土浇筑成型可实现设计效果，即第二次脱模后钢模板上仍存在一层致密的脱模涂料，当第三次清水混凝土构件成型后则出现较为明显的表面破损情况。
因清水混凝土施工采用的脱模剂本质为反应性涂料，因此涂料质量会与实际施工工艺之间存在一定关系，模板漆施工技术的相关参数如表5所示。

3.3 清水混凝土构件的钢筋制备与安装技术
案例中墩柱的预留钢筋定位使用中心桩＋外侧双向钢管的双控技术。在墩柱内置钢筋笼绑扎前需要凿除墩柱与承台之间的水泥浆、石子以及预留钢筋上附着的水泥，直至凿毛见到预制台新鲜混凝土为止，然后利用高压水枪对表面混凝土进行冲洗。同时，内置钢筋保护层的厚度垫块应当保证定位准确、绑扎紧密且密度均匀，通常情况下清水混凝土施工中会控制垫块在3.5cm左右，整体呈梅花状布置。模板与垫块之间采用点接触方式，并通过扎丝对二者进行固定，为构件的美观与施工便利需要将箍筋扎丝头放置在墩内。
4 清水混凝土墩柱施工工艺4.1 前期准备工作
案例工程要求每套钢模板在进入施工现场之后均需要进行一次预拼装检查验收，重点检查模板组建拼接缝、平整度、锚固、错台以及定位销等位置，若某单个模板出现不合格现象需要对整个建筑模板进行退换。
模板水平拼接缝若存在微量不平则可以使用汽车腻子进行嵌缝处理，垂直拼接缝则可以通过双面胶＋硬拼方法进行处理。模板脱模剂的涂刷以及钢筋制备与安装均需参照上表中数据进行施工，除特殊情况外不得修改施工标准，所有模板准备工作皆需要由监理单位或者指定管理人员验收合格后才可进行合模。
施工用清水混凝土原材料与掺合料皆需满足要求，并对每车清水混凝土的坍落度进行检测，以确保清水混凝土的各项参数均能够满足实际施工要求。
整个清水混凝土施工全程采用信息化技术进行各项信息记录，实现每环节施工的数据精准及时记录，即可施工管理人员可通过相关管理系统实现对清水混凝土全过程信息的自动采集，动态跟踪从原材料入仓开始到生产线之前、中、后的监控，以期在终检阶段出现质量问题时能够通过该系统实现责任的及时追责，提高问题的解决效率。清水混凝土现场检测的物理力学性能如表6所示。

4.2 清水混凝土浇捣技术
该案例中清水混凝土使用分层浇捣的方式紧密浇筑后的混凝土。在浇捣工作开始之前首先需要将8根50高频的振动棒沉入模板底部，为保障8根振动棒能够均匀分散可以事先通过双面胶的方式将标志物进行固定，以此控制振动棒的位置与每次振动的时间。
同时，为方便墩柱振捣活动需要由外侧朝中间进行布点，可在墩身清水混凝土浇筑接近墩顶附近时安装墩顶钢筋网片的方式进行控制，该施工过程要求整个清水混凝土振捣要相对均匀，即不可以漏振，也不可以过振，应当做到深插慢拔，快插慢拔。并且清水混凝土墩柱的振捣时间有需要进行控制，各层浇捣插入振动棒的时间应当间隔10cm以上。案例工程中清水混凝土浇筑振捣技术相关参数如表7所示。

4.3 清水混凝土养护及成品保护技术
墩柱的浇筑施工完成之后应当在清水混凝土收浆之前尽快使用塑料薄膜进行覆盖，并通过洒水的方式进行养护，若施工地区条件允许则可以通过在柱顶设置养护水箱的方式实现滴水养生，此过程中需要时刻注意薄膜接缝处的密封性与整体厚度。
墩身在养护期内应定期对其内外温度将测量，控制其内外温差在20～25℃。对于案例中墩柱规格而言需要持续进行洒水养护的时间应≥7d，实际养护时间可依据当时周边环境空气湿度以及温度进行调整。
在养护过程中需要格外注意不要将杂物遗落在墩柱表面，以此确保清水混凝土成型之后表面特征能够达到设计要求。
在对墩柱进行温度控制中可使用智能多点数据采集仪，利用若干铜⁃康铜热电隅和铜线和康铜线进行清水混凝土水化热温度检测，为保障墩柱温控数据的精准性，共在每个墩柱内部设置上、中、下3个测温点。
该案例进行到墩柱浇筑施工时正处夏季，浇筑清水混凝土的初始温度在33～37℃，浇筑完成后的36h内混凝土中心部温度最高，但中心位置与上、下两个监测点检测温度差均＜25℃，并且混凝土上部测温点与表面温差＜20℃，可以满足GB50496—2018《大体积混凝土施工规范》中规定的相关要求。
4.4 清水混凝土墩柱的成品验收
经相关技术人员的现场验收评价数据可知，通过上述方法设计制作的清水混凝土墩柱具有轴线通直、尺寸准确、表面光滑、棱角分明、纹理顺直、表面平整、无裂纹以及无色差等问题。墩柱表面每20cm2面积内的微小气泡数＜5个，且所有墩柱中最大气泡的直径＜2mm。
5 清水混凝土的发展困境与前景
对于现阶段清水混凝土的发展现状与前景而言，该技术虽然在建筑工程领域拥有十分广泛的应用，但从建筑施工技术的实际施工情况来看，因清水混凝土对相关施工工艺存有较高的要求，并且实际施工难度与普通混凝土施工难度相比差距较大，所以清水混凝土施工技术也存在很多技术与条件上的限制，进而会在一定程度上影响清水混凝土技术的进一步发展。
从清水混凝土施工技术对混凝土调色与强度的要求角度来看，实现这两点技术要求的难度较大，通常需要以清水混凝土表面刷饰面施工技术为基础才可以实现混凝土构件达到项目建设的基本要求。
同时，因清水混凝土模板需要较高的接缝技术支撑，因此接缝处的缝隙处理难度较大，经常出现因接缝不牢固问题导致已经修建好建筑表面重复出现二次污染的情况。
并且，作为确保模板结构稳定的关键器具，对拉螺栓是现阶段清水混凝土施工技术中必须要用到的材料，但是对拉螺栓会在混凝土表面造成很多螺栓孔眼，若后期处理不当则会直接影响清水混凝土外观的美观程度。
另外，因作为地铁墩柱内部钢筋笼设计的复杂多变，因此在墩柱应用中对混凝土配置的要求会相对较高，基本需要使用自密实混凝土进行浇筑，并且还需要在保障饰面颜色一致的同时确保混凝土的和易性满足实际施工的要求。在现阶段绝大多数清水混凝土施工进入到后期时经常会遇到因外界环境污染或干扰等问题，导致构件表面出现侵蚀、颜色不统一以及黑白斑点等问题，对于此类问题的后期修补很难实现使问题区域周边区域颜色一致。
随着新材料技术的不断发展与环保理念的深入人心，清水混凝土施工技术在未来一定存在更广阔的发展空间。若能够实现相关技术的优化更新，使现阶段复杂技术能够通过新材料或新方法实现简化，则清水混凝土施工技术一定拥有更广泛的应用前景，这一点已经可以从现阶段大量造型复杂的建筑中看出。
虽然现阶段用于建筑装饰领域的相关材料种类众多，但是清水混凝土建筑凭借着独特的技术手法与建筑特性已经在建筑设计层面上扎根，为可以有效拓展清水混凝土的应用范围，该技术应当以技术、环保以及色彩等角度为突破口，实现技术领域的创新，以此获得更加广阔的推广与应用。
6 结语
综上所述，本文通过实际案例的方式对清水混凝土的原材料、掺合料配合比、模板体系、脱模剂选择以及模板架构等技术进行分析，探究清水混凝土建筑成功的技术要点与实施重点。利用常州地铁一期清水混凝土建设数据对墩柱清水混凝土施工的配合比、模板选择、安装、脱模剂比选以及施工工艺进行细致的证实与验证，并从中得出清水混凝土实际应用中的难度与重点，思考该技术在未来的发展情况与技术突破方向，希望能够通过本文的分析可以为相关人员或单位提供帮助。
本文转自《基于工程实例的清水混凝土工程施工技术特点分析与思考》，作者马遂昌，苏怀武，仅用于学习分享，如涉及侵权，请联系删除！

来源：http://www.yidianzixun.com/article/0loaoabe
免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！