摘要: 清水混凝土由于其独特质感在世界上得到了快速发展。文章通过介绍不同工程领域清水混凝土的应用情况, 分别分析了清水混凝土的施工工艺、造价、质量标准、混凝土的配制、模板设计、成品保护等方面的问题, 展望了清水混凝土在我国的应用前景。
关键词: 清水混凝土; 工程; 应用
中图分类号: TU528.38 文献标识码: B 文章编号: 1007- 7359(2008)01- 0046- 03
0 前言
清水混凝土( Fair- faced Concrete) 又称装饰混凝土, 因其极具装饰效果而得名。它属于一次浇注成型, 不做任何外装饰, 直接采用现浇混凝土的自然表面效果作为饰面, 因此不同于普通混凝土, 表面平整光滑, 色泽均匀, 棱角分明, 无碰损和污染, 表面涂一层或两层透明的保护剂, 显得天然而庄重。
1 清水混凝土的发展概况
清水混凝土产生于20 世纪20 年代, 随着混凝土广泛应用于建筑施工领域, 建筑师们逐渐把目光从混凝土作为一种结构材料转移到材料本身所拥有的质感上, 开始用混凝土与生俱来的装饰性特征来表达建筑传递出的情感。到20 世纪60 年代,越来越多的清水混凝土出现在欧洲、北美州等发达国家, 如著名的耶鲁大学英国艺术馆、纽约肯尼迪国际机场航空大楼等。
在亚洲, 日本的清水混凝土技术得到了很大的发展, 通过技术处理使混凝土表面达到非常精致的水平, 同时又充分展现出混凝土本身特有的原始和朴素的一面, 传达出一种其他人工建筑材料无法模仿的天然质朴与厚实, 世界上越来越多的建筑师采用清水混凝土工艺, 如建筑大师贝聿铭、安藤忠雄等都在他们的作品中大量地采用了清水混凝土。
在我国20 世纪70 年代, 在内浇外挂体系的施工中, 清水混凝土主要应用在预制混凝土外墙板反打施工中。后来, 由于人们将外装饰的目光都投向面砖和玻璃幕墙, 清水混凝土的应用和实践几乎处于停滞状态。直至首都机场、上海浦东国际机场航站楼、东方明珠的大型斜筒体等都采用了清水混凝土, 使清水混凝土重获发展, 现在我国清水混凝土已发展到了一个新的阶段。
2 清水混凝土在工程中的应用
混凝土因其力学特性优异而作为结构材料广泛应用于建筑施工领域, 钢筋混凝土越来越多成为结构主体, 但内外都需要重新装饰, 存在饰面颜色不一致、掉落不安全、涂料会变色等问题。清水混凝土作为一种最自然的材料, 由于其一次浇注完成, 制作完后不做任何装饰, 使清水混凝土呈现出它本应反映的纹理与质感。随着人们环保意识的不断提高, 返朴归真的思想深入人心, 清水混凝土已不再局限于道路桥梁、厂房和机场,在工业与民用建筑中也得到了广泛的应用。
2.1 清水混凝土在高层建筑中的应用
2.1.1 北京健翔新村高层住宅楼
北京健翔新村B 座高层住宅楼, 为塔式公寓, 檐高102m,地上34 层, 建筑面积36000m2, 全现浇钢筋混凝土结构, 便于大模板设计与施工, 为采用清水混凝土工艺创造必要条件。在高层住宅中, 清水混凝土工艺流程为: 测量放线→墙体钢筋绑扎→预埋梁口→沿墙边弹线贴海绵条→安装门窗洞口模板并固定校正→安装墙体大模板并校正→浇筑墙体混凝土→拆墙体模板→弹50 线、梁口边线及顶板底模控制线→切割梁口和墙顶→清理梁口内杂物和墙顶杂物→沿顶板控制线贴海绵→支顶板模及梁模→绑扎顶板及梁钢筋→浇筑顶板混凝土。
施工单位为确保清水混凝土质量, 在各工序质量控制过程中采取了一系列技术措施, 经北京市“长城杯”评委会的专家现场评定, 其施工质量达到北京市主体结构清水混凝土的质量要求。
2.1.2 青岛卓亭广场
青岛卓亭广场总投资3 亿元, 工程采用混凝土框架剪力墙结构形式, 建设规模约10×104m2, 工程包括2 座公寓、1 座办公楼共3 座单体建筑, 高度100m。卓亭广场的施工成功应用了饰面清水混凝土技术。该工程清水混凝土造价1300 元/m2, 而普通混凝土造价1000 元/ m2 左右, 但要加上600 元左右的石材铺装, 总账算下来, 使用清水混凝土可以节省300 元/m2, 有很高的推广价值。
目前, 众多建筑企业在同一层次竞争, 一个重要原因就是企业技术水平档次差距不大, 技术特点、特色不明显。只有通过不断推广应用建筑业“四新”技术, 提高以技术创新为核心的市场竞争力, 才能形成独具特色的竞争优势, 扩大企业的生存和发展空间。
2.2 清水混凝土在公共建筑中的应用
2.2.1 上海浦东国际机场航站楼
由法国设计大师安德鲁设计的上海浦东国际机场航站楼工程采用清水混凝土, 其用量达5.5×104m3, 且形式复杂多样,仅结构柱就有椭圆形、E 形、U 形、T 形、L 形等十几种截面形式, 施工难度和质量要求极高。
由于国内尚无统一的清水混凝土施工质量标准和验收标准, 经施工单位认真研究, 参考国外的专业文献, 并参照《混凝土结构工程施工质量验收规范》和《建筑装饰工程质量验收规范》等资料, 制定了清水混凝土外观质量标准: 轴线通直、尺寸准确、棱角方正、线条顺直、表面平整光滑、色泽均匀一致, 无蜂窝麻面、露筋、夹渣裂缝、对拉螺杆位置和施工缝预留设有规律性且美观, 达到或接近高级抹灰面的质量标准。按照此标准施工的航站楼工程被评为上海市“白玉兰”特别奖和中国建筑工程鲁班奖。
2.2.2 国家体育场
国家体育场是2008 年第29 届北京奥林匹克运动会的主体育场, 俗称“鸟巢”。国家体育场看台板原设计为预制混凝土板, 由于预制板的施工投入大、加工周期长, 为确保工期, 项目部经过仔细论证, 提出了“将预制看台板改为现浇清水看台板”的建议, 并得到了各方的认可和批准。为确保所有清水混凝土一次浇筑成功, 项目部召开多次专题会议研究施工方案, 商讨施工流程和质量控制的各种细节, 经过反复研究, 通过4 次看台板样板施工, 最后制定出了有11 道工序的现浇看台板施工的工艺流程, 总结出混凝土的配合比和原材料的选择、看台板清水混凝土表层抹压成型、混凝土早期硬化期间的养护是施工的关键。
如今, 一块块精致漂亮的看台板已在“鸟巢”安家落户。走在国家体育场看台上, 一道道光滑平整、色泽一致、线条均匀、错落有序的看台板, 美观大方, 给人一种清新自然, 显现混凝土本色美的享受。
2.2.3 武汉琴台大剧院
武汉琴台大剧院位于汉江以南, 月湖以北的琴台文化艺术区里, 总建筑面积66954m2, 投资15.7 亿元, 设备先进、档次高。外形酷似一架“古琴”的琴台大剧院, 顶部四条飘带自西向东轻盈绕过, 呼应南面千年古琴台, 凸现“琴键飞奔, 水袖飞舞”的意境, 设计者为四个飘带的“外衣”选定清水混凝土, 以增强其古朴、浑然天成的表现力。
由于施工不易, 设计单位准备改成石材, 但专家学者提出石材表达不出剧院的阳刚个性。清水混凝土板如果做厚了比石材重, 板做薄后又缺了混凝土的粗犷, 承包方通过一遍遍试验,将清水混凝土板平均厚度定格在5cm, 外观和重量都满足要求了, 外挂的16500 多块清水混凝土板中, 一次性模板的异型板超过5000 块, 很多部位工人无法进入板的背面调整只能靠外侧“盲装”, 最终经过精心施工, 顺利完成了任务。
2.3 清水混凝土在桥梁工程中的应用
2.3.1 在高速公路桥梁中应用
桥梁作为高速公路的重要组成部分,其内实外美的要求越来越受到人们的关注, 要求混凝土达到高质清水的效果。尽管多数施工单位在桥梁墩柱、盖梁以及护栏等部位施工过程中采用了优质钢模板、好的脱模剂以及精益求精的施工工艺,但混凝土拆模后蜂窝麻面、水线、鱼鳞斑等缺陷仍很难避免,从而严重影响混凝土的外观质量。
山东滨大高速公路全长28.8km, 总投资8.45 亿元, 设计行车速度120km/h。在滨大高速公路桥梁施工中, 施工方通过多次试验, 采取限制混凝土拌和物的最大振动粘度系数和最小坍落度, 保证混凝土的易密性和良好的排气能力; 限制混凝土的最大坍落度和最小振动粘度系数来保证混凝土拌和物的抗离析泌水的能力; 控制泵送混凝土的压力泌水率来满足泵送施工的要求, 使得桥梁清水混凝土达到施工最佳工作性能, 有效地保证了混凝土的外观质量。
2.3.2 广州地铁四号线
广州地铁四号线有长达21km 的高架线路, 为了尽量减轻地铁高架桥对城市景观与周边环境的影响, 对高架桥外观质量提出了较高的要求, 在桥墩正式施工前, 承建单位对清水混凝土的原材料、配合比、模板、浇筑、养护等环节进行了全面的模拟试验, 正式施工的墩柱取得了较好的外观效果。
施工单位总结认为: 原材料控制和配合比设计是清水混凝土的质量控制重点; 清水混凝土的质量绝非仅取决于混凝土材料本身, 还必须从模板、钢筋、混凝土等施工全过程采取有效措施加以控制; 正式施工前应进行现场模拟试验, 以掌握清水混凝土的施工技术要点, 如此才能保证清水混凝土的施工质量。
2.3.3 武汉市轻轨一号线
轻轨一号线工程是武汉市的重点工程,全长10km, 沿线均为城市繁华地带, 对混凝土外观质量要求高, 业主和施工单位都决心将轻轨桥梁建成为武汉市一道亮丽的风景线。该工程通过采用清水混凝土技术,桥墩和箱梁混凝土内实外光,表面平整且光洁如镜,达到了预期的质量目标。
模板对混凝土结构外型尺寸的精确和美观起着重要的作用, 也是清水混凝土施工技术的关键。因此必须把握好模板的设计和加工等各个环节。经过比较分析, 施工方最后选定: 桥墩和箱梁外模采用由螺栓拼接的定型大块钢模板, 外面涂刷防锈漆二度, 里面按规定要求涂刷专用优质脱模剂, 箱梁内模采用小块钢模板拼制, 用钢管脚手架支撑。所有模板采用在混凝土内无拉筋设计, 模板安装时确保位置准确、牢固可靠、接缝严密、保护好脱模剂, 以确保混凝土的施工质量。
2.4 清水混凝土在电力工程建筑中的应用
2.4.1 吉安变电站工程
广东顺德220kV 吉安变电站工程曾获得“广东省广电集团优良样板工程”称号以及“广东省优良样板工程”称号, 为保证主变基础在设备安装及运行过程中基础面不产生开裂、脱皮现象, 主变基础采用了清水混凝土工艺。为达到清水混凝土美观、实用的特点, 确保清水混凝土质量, 施工方根据工程情况, 做好模板的制作与安装、混凝土的材料选择与施工、成品保护这三项工作。
在混凝土的养护保护时, 拆模时间定在7d, 拆模板之前对混凝土充分洒水进行养护, 待拆模后, 在混凝土表面再洒一遍水, 然后用彩条布覆盖, 边角接茬部位要严密并压实, 养护时间不少于7d, 基础边角制作木框护角, 待设备安装完毕后拆除, 设备进场及安装阶段由专人监护, 防止习惯性违章造成成品损坏。
2.4.2 兰溪电厂主厂房
浙江兰溪电厂主厂房工程钢筋混凝土框架结构,业主要求达到突破性的高标准镜面清水混凝土标准。为此,施工单位在该工程框架柱中取消传统的穿越结构内部的对拉螺栓, 改用型钢在模板外采用对拉螺栓对模板体系进行支撑,从而消除框架柱表面的对拉螺栓孔以及由对拉螺栓孔引起的起砂、漏浆缺陷, 为了消除以往工程中出现钢筋保护层垫块印痕的缺陷,采用了浅灰色弧形塑料垫块, 垫块仅和模板有少量点接触,拆模后基本无印痕, 从而提高了混凝土表面观感质量, 使混凝土表面质量达到镜面效果, 并节约了一定的经济成本, 获得较大的效益。
3 结束语
由于我国目前尚无统一的清水混凝土施工质量标准和质量验收标准, 且工艺要求高, 给施工单位带来了一些困惑, 很多国内建筑师也曾尝试着进行设计, 但业主往往缺乏信心。另外造价也是一个问题, 虽然清水混凝土结构精工细作, 工期拉长,结构施工阶段投人的人力、物力加大, 但舍去抹灰、吊顶、装饰面层等内容, 减少了维保费用, 最终降低了工程总造价, 但往往业主看不到这点, 还需在观念上有所转变。
随着我国建筑业与国际接轨的日益加速, 绿色建筑日渐受到重视, 清水混凝土在我国的应用将会有一个较大的发展。如果在组织设计、安排施工、项目管理等各个环节都运行良好, 展现出清水混凝土的优点与优势是顺理成章的事。实践证明, 清水混凝土技术不仅能创造经济效益, 提高工程质量带来社会效益, 而且对推动建筑业的质量, 以及对加快建筑业应用新技术的步伐也有积极意义, 具有广泛的推广应用前景。
参考文献
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