清水混凝土在地鐵中的應用（一）
發布時間：2010-01-14 共1頁
摘要：在廣州地鐵四號線高架橋工程橋墩施工前，針對清水混凝土的原材料、配合比、模板、混凝土澆筑、養護等環節進行了全面的模擬試驗，將試驗結果用于正式施工，保證了清水混凝土的工程質量，取得較好的外觀效果。
關鍵詞：清水混凝土；模擬試驗；外觀質量
清水混凝土建筑作為一種建筑表現形式，能夠完整而有效地保留混凝土建筑本身具有的顏色和機理。它的特點是混凝土一次成型，直接采用現澆混凝土的自然色作為飾面。
廣州地鐵四號線有長達21km的高架線路，為了盡量減輕地鐵高架橋對城市景觀與周邊環境的影響，對高架橋外觀質量提出了較高的要求，并首先在高架試驗段土建工程一標開展了有關清水混凝土的一系列試驗研究，本文結合該工程應用清水混凝土的實踐，對清水混凝土技術進行介紹與探討。
1．質量標準
現行國家規范對清水混凝土并沒有明確的定義和質量標準，通常根據國外的標準或根據工程經驗制訂清水混凝土的質量驗收標準。針對地鐵高架橋工程的特點，通過多次專家論證，最終制訂了廣州地鐵四號線高架橋工程混凝土特殊技術要求，明確了要達到的質量驗收標準。
1.1表面觀感質量標準
（1）顏色：要求清灰色且色澤均勻，無明顯色差。
（2）表面：混凝土密實整潔，面層平整，陰陽角的棱角整齊平直，節點或交角、交線、交面清晰，起拱線、面平順。無油跡、無銹斑、無粉化物，無流淌和沖刷痕跡；無明顯裂縫、無漏漿、無跑模和脹模，無爛根、無明顯錯臺，無冷縫，無夾雜物；無蜂窩麻面、裂紋和露筋現象；無明顯的氣泡、砂帶和黑斑現象。
（3）結構工程保持拆除模板后的原貌，無剔鑿、磨、抹或涂刷處理的痕跡。
（4）穿墻預埋管孔眼整齊，孔洞封堵密實平整，墩臺、梁體外觀色澤基本一致。
（5）混凝土保護層準確，無露筋；預留孔洞、施工縫、變形縫整齊平整。
1.2外形尺寸標準
（1）結構軸線通直、幾何尺寸準確，陰陽角的棱角整齊、角度方正；所有結構線條規則順直，無明顯的凹凸及錯位。
（2）模板拼縫嚴密平整)無明顯錯臺痕跡。
（3）垂直度、平整度的允許偏差應小于混凝土結構工程施工質量驗收規范的要求。
2．試驗研究
2.1室內試驗研究
為達到清水混凝土的質量標準，由混凝土攪拌站針對混凝土的色澤、和易性、含氣量及外觀質量等方面做了量的室內對比試驗。試驗情況及結論如下：
（1）為達到設計要求的“青灰色”標準，首先針對不同品牌水泥進行了量試驗，對混凝土試塊進行對比，最終選定一種顏色符合要求且貨源穩定、質量有保證的水泥品牌，以及兩種備選品牌。
（2）為確保混凝土的和易性良好，選用了不同的水泥、粉煤灰、外加劑進行了量的對比試驗。在減水劑方面，對不同品牌進行了不同摻量的對比試驗，試驗表明，可通過調整減水劑的摻量來控制混凝土的保水性。同時，也選用了不同等級、不同摻量的粉煤灰來試驗粉煤灰對混凝土和易性的影響，結果表明以I級粉煤灰為好，且摻量控制在40kg/m3以下時對混凝土的外觀影響較小。
（3）為找出對混凝土外觀的關鍵影響因素，在室內對不同品種的減水劑、脫模劑，不同的砂率和細度模數，不同的拆模時間和養護條件做了幾十組的對比試驗。結果表明：減水劑對混凝土的含氣量影響較，應選用緩凝效果明顯、減水率高、坍落度損失小的減水劑；使用不同的脫模劑時，混凝土表面的氣泡含量不同；一定程度上脫模劑越厚，混凝土表面越光滑、氣泡越少；選用細度模數為2.5~2.9的砂時，混凝土的用水量及含氣量控制較好；不同的拆模時間會導致混凝土表面強度及脫模劑發揮的效果不同，對混凝土的外觀質量影響也不同；不同的養護條件對混凝土外觀質量也有影響。
2.2模擬試驗
在橋墩正式施工前，針對清水混凝土的原材料、配合比、模板、澆筑、養護等環節進行了全面的模擬試驗。從2004年8月17日到2004年9月23日，先后進行了7次墩柱試驗，采用塊定型鋼模板、吊裝澆筑、插入式振動器振搗，外包塑料薄膜補水養護的施工工藝，最終采取第0次試驗結果作為正式施工的數據及配合比，取入模溫度30℃；坍落度80mm；水泥品種P.II 42.5；配合比為：水泥390kg，砂645kg，碎石1130kg，水175kg，粉煤灰20kg（I級），外加劑5.33kg；模板面用PVC卷材處理；采用該配合比的坍落度損失在30mm/h以內，含氣量為2.6%。經過多次模擬試驗，正式施工的墩柱取得了較好的外觀效果。
3．原材料要求及配合比設計要點
3.1原材料要求
（1）水泥的選擇主要考慮兩個因素，首先應選應低堿、低水化熱的水泥；其次是混凝土顏色要符合要求。同時生產過程中要做到水泥同一廠家、同一品種，以確保混凝土顏色一致。
（2）砂子為細度模數于2.4的中砂，含泥量不于1%；石子為5~25mm粒徑級配良好的碎石，含泥量不于0.8%，針片狀石子的含量不于10%。含泥量將會影響混凝土的顏色，針片狀石子含量過將會影響混凝土的強度及流動性。砂石原材料產地也必須固定。
（3）若為改善混凝土的和易性，降低水化熱，控制開裂，經配合比試驗需摻加粉煤灰時，必須選用同一廠家I級粉煤灰，燒失量小于5%，細度8%~12%。
（4）應選用引氣成分低、緩凝適中的高效減水劑，減水率>20%，含氣量≤3%。在使用前應進行與水泥相容性試驗。
（5）拌和用水宜采用飲用水，當采用其他水源時，水質應符合我國現行標準《混凝土拌和用水標準》（JGJ63）的規定，不得使用循環水。
3.2配合比設計要點
（1）應控制每立方米混凝土用水量在170~180kg；水灰比不得于0.55。
（2）應保證有足夠的細粉料含量以改善混凝土的和易性，提高混凝土的表面質量，膠凝材料總量視混凝土強度等級而異，建議C30~C50混凝土的膠凝材料總量控制在380~500kg/m3范圍內。
（3）摻入優質粉煤灰可改善混凝土和易性，便于澆筑成型，但是摻量將造成混凝土表面缺乏光澤、色澤不勻。因此應嚴格控制粉煤灰用量，試驗表明粉煤灰摻量控制在10%以下為好。
（4）砂率應比普通的混凝土提高1%~2%。
（5）理論上，只要能滿足施工的振搗要求，則混凝土坍落度越小，混凝土的泌水越少，氣泡也越少，建議非泵送混凝土的坍落度控制在8-10cm，泵送混凝土控制在12-14cm，坍落度每小時損失值不應于30mm。
