清水混凝土在首都機(jī)場(chǎng)新航站樓的應(yīng)用

1、材料合計(jì)水泥復(fù)合礦粉前言清水混凝土是當(dāng)今建筑行業(yè)的熱門技術(shù)之一。它是指結(jié)構(gòu)混凝土硬化后不再對(duì)其表面進(jìn)行任何裝飾，以混凝土本色直接作為建筑物的外表面。因其具有天然、莊重的裝飾效果，所以也是一種裝飾混凝土。要達(dá)到清水混凝土的外觀效果，需要在混凝土配制、生產(chǎn)、施工、養(yǎng)護(hù)等多個(gè)方面采取相應(yīng)的技術(shù)和管理措施。這里面包括模板的種類選擇和安裝，混凝土原材料、配合比的優(yōu)選和澆筑、養(yǎng)護(hù)及修補(bǔ)工藝，以及成品保護(hù)技術(shù)、飾面效果設(shè)計(jì)與施工操作等。北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)三號(hào)航站樓是奧運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重大工程。作為國(guó)門標(biāo)志性建筑，要求建成后達(dá)到世界先進(jìn)水平。結(jié)構(gòu)部分有大量的清水混凝土柱。清水混凝土作為一種“灰調(diào)子”裝飾構(gòu)成了首

2、都機(jī)場(chǎng)三期的獨(dú)特風(fēng)格，也成了施工難點(diǎn)和技術(shù)關(guān)鍵。本工程中清水混凝土的技術(shù)難點(diǎn)不僅是對(duì)混凝土外觀質(zhì)量有很高的要求，而且該混凝土是高強(qiáng)、泵送、大體積混凝土。因此，在技術(shù)方案中，需采取綜合的措施。清水混凝土質(zhì)量要求我國(guó)目前尚無(wú)關(guān)于清水混凝土的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，編制了本工程項(xiàng)目的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，其具體規(guī)定如下：混凝土表面應(yīng)平整、光滑、堅(jiān)固，表面不允許有直徑大于的氣孔，無(wú)蜂窩麻面、露筋、夾渣、粉化、銹斑、龜裂或其他缺陷，目距不應(yīng)有可見(jiàn)的瑕疵。混凝土色彩一致、無(wú)色差。在結(jié)構(gòu)的陽(yáng)角部位無(wú)缺棱掉角，梁柱、墻梁的接頭應(yīng)平整光滑方正，混凝土施工接縫無(wú)明顯痕跡。原材料與配合比設(shè)計(jì)原材料對(duì)同一施工作業(yè)面的構(gòu)件應(yīng)采用同

3、樣品種的水泥、摻合料、外加劑。本工程選用的原材料如下：水泥北京琉璃河級(jí)水泥，比表面積，安定性合格，其化學(xué)成份見(jiàn)表。摻合料河北宣化級(jí)復(fù)合礦粉（磨細(xì)礦渣和粉煤灰復(fù)合），比表面積為，活性指數(shù)為，流動(dòng)度比，燒失量，其化學(xué)組成見(jiàn)表。外加劑北京中航明星高效減水劑，山東壽光低堿膨脹劑。骨料粗骨料為三河碎石，含泥量小于，針片狀含量小于，吸水率小于。細(xì)骨料為承德中砂，細(xì)度模數(shù)，含泥量?；炷恋呐浜媳仍O(shè)計(jì)、試驗(yàn)與優(yōu)化選用優(yōu)質(zhì)摻合料選用級(jí)粉煤灰和復(fù)合礦粉（磨細(xì)礦渣粉粉煤灰）進(jìn)行了各種性能的對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果如下：粉煤灰和復(fù)合礦粉的需水量和對(duì)外加劑的吸清水混凝土在首都機(jī)場(chǎng)新航站樓的應(yīng)用胡建軍，劉亞平，皮全杰，胡紫日，黃燕

4、輝（北京慶成偉業(yè)集團(tuán)北京京首建攪拌站，；建筑材料工業(yè)技術(shù)情報(bào)所，北京；北京中航空港混凝土有限公司，；）摘要：針對(duì)首都機(jī)場(chǎng)新航站樓工程設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土外觀的清水要求，和該工程混凝土結(jié)構(gòu)的特殊性大體積，從材料選擇、配合比設(shè)計(jì)、鋼筋工程、模板工程及混凝土的生產(chǎn)、運(yùn)輸、澆筑、拆模與養(yǎng)護(hù)等方面采取綜合控制措施，不僅保證了混凝土工程達(dá)到高性能化的要求，而且達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的清水混凝土的外觀效果。關(guān)鍵詞：清水混凝土；復(fù)合礦物摻合料；施工控制：，：；中圖分類號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：文章編號(hào)：（）表原材料的化學(xué)組成年第期混凝土與水泥制品月附基本相同，但單用粉煤灰做摻合料的混凝土色澤不均勻，且由于粉煤灰是由電廠燒煤后形成的

5、煙灰，其顏色及成分依賴于煤的成分及燃燒工藝，不能保證顏色和成份長(zhǎng)期穩(wěn)定。由于燃燒工藝的不穩(wěn)定性，使部分粉煤灰含碳量較高，混凝土澆筑后表面易出現(xiàn)魚(yú)鱗狀斑紋。采用復(fù)合礦粉做摻合料的混凝土色澤均勻，復(fù)合礦粉中礦渣占有較大比例，礦渣來(lái)源和成分比較固定，能夠保證混凝土的顏色均勻穩(wěn)定。兩種摻合料都能提高混凝土的工作性和結(jié)構(gòu)耐久性，復(fù)合礦粉加入后，其顆粒和水泥顆粒之間形成級(jí)配關(guān)系使混凝土拌合物流變性能更好，結(jié)構(gòu)更加致密；摻合料加入后，降低了混凝土的堿含量和堿濃度，提高了混凝土抗堿骨料反應(yīng)的能力和抗腐蝕性。摻合料加入后，早期強(qiáng)度降低，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)較多。其水化產(chǎn)物不斷填充水泥水化物結(jié)構(gòu)中的空隙，改善了混凝土的孔

6、結(jié)構(gòu)，從而使混凝土的耐久性增強(qiáng)。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，粉煤灰最大摻量為，而復(fù)合摻合料最大摻量為，這便可極大地降低水泥用量，減少大體積混凝土的水化溫升，從而控制大體積混凝土的溫差裂縫。膠凝材料水化熱檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表。試驗(yàn)表明，選用復(fù)合礦粉，與單摻粉煤灰或礦渣粉的混凝土相比，不僅可以改善混凝土的流變性，而且還可因其顆粒差異和活性差異而產(chǎn)生疊加效應(yīng)。外加劑的復(fù)合匹配為提高混凝土的和易性和體積穩(wěn)定性，主要采取了以下措施：泵送劑中的減水組份選擇氨基磺酸鹽和萘磺酸鹽甲醛縮合物復(fù)配，比例為：。萘系高效減水劑的生產(chǎn)中，由于原材料萘純度不高，常會(huì)形成含有類似松香皂類的產(chǎn)品，它會(huì)在混凝土中形成肉眼可見(jiàn)的大氣泡，因此在萘

7、系高效減水劑的選擇上應(yīng)選取生產(chǎn)能力大、原材料穩(wěn)定的供貨商。復(fù)合加入微量的消泡劑改變混凝土空氣模板三相界面狀態(tài)，使混凝土中機(jī)械卷入的氣泡易于破裂、更易于沿著模板的表面溢出去。復(fù)合加入微量緩凝劑本工程中澆筑的清水柱，直徑都在以上，強(qiáng)度等級(jí)為，混凝土初期水化放熱較為明顯，易于形成溫差裂縫，加入適量緩凝劑（主要成份為葡萄糖酸鈉）后水泥水化的放熱峰得到延緩，對(duì)控制溫差裂縫較為有利。加入部分膨脹劑主要目的是減少混凝土的收縮，提高混凝土澆筑后的體積穩(wěn)定性。骨料的控制由于混凝土中的膠凝材料含量較高，應(yīng)降低骨料中的細(xì)粉量，以減少混凝土的收縮和降低拌和物的粘度，使氣泡易于逸出，顏色更均勻。碎石經(jīng)過(guò)水洗可除去石粉，

8、使含泥量小于。砂的含泥量應(yīng)控制在以下，同時(shí)在級(jí)配上參考高性能混凝土的有關(guān)資料，要求篩的累計(jì)篩余大于，篩的累計(jì)篩余大于，篩的累計(jì)篩余大于。嚴(yán)格控制骨料的粒形和級(jí)配，以提高拌和物的流變性和抗分層能力，使?jié)沧⒌幕炷粮子诔錆M模板空間，結(jié)構(gòu)的色差更小。碎石的針片狀顆粒含量應(yīng)小于，堆積空隙率小于?；炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)及試驗(yàn)清水混凝土的配合比設(shè)計(jì)原則是在滿足泵送的前提下盡量降低水膠比，增加密實(shí)度；同時(shí)，應(yīng)使混凝土具有良好的流動(dòng)性、勻質(zhì)性、體積穩(wěn)定性、耐久性和經(jīng)濟(jì)性。施工時(shí)要求混凝土的原材料性能穩(wěn)定、攪拌工藝必須保持長(zhǎng)期一致。所采用的施工配合比和混凝土的各項(xiàng)性能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表、表。施工工藝鋼筋工程鋼筋統(tǒng)一放樣、

9、下料。其配料、加工均在專門設(shè)置的場(chǎng)地進(jìn)行，避免污染。所有調(diào)直、切斷、彎曲、成型等工序均采用機(jī)械設(shè)備加工，并由專人負(fù)責(zé)檢查。綁扎絲選用號(hào)無(wú)銹鋼絲，每一根豎向筋與水平筋交叉點(diǎn)均需綁扎，綁扎絲頭不許露出混凝土表面。鋼筋施工后應(yīng)嚴(yán)格核對(duì)圖紙，在不違反規(guī)范要求的前提下，正確合理地留設(shè)垂直縫、水平縫的鋼筋及補(bǔ)充插筋。表純水泥與摻入復(fù)合礦粉的水化熱試驗(yàn)結(jié)果水泥水泥復(fù)合礦粉表清水混凝土配合比水水泥砂碎石復(fù)合礦粉減水劑膨脹劑注：水膠比，砂率。表清水混凝土性能坍落度含氣量收縮率凝結(jié)時(shí)間抗壓強(qiáng)度混凝土中心最高溫度初凝終凝注：水化放熱峰值發(fā)生在加水后；摻復(fù)合礦粉水化熱降低的比例為，為。年第期混凝土與水泥制品總第期準(zhǔn)確

10、控制鋼筋保護(hù)層厚度，豎向構(gòu)件采用定制小鋼筋段外套混凝土的墊塊焊在主筋上，水平構(gòu)件采用帶鐵絲的混凝土塊按梅花形布置并綁扎在主筋上。這樣做不僅可以保證保護(hù)層厚度，還可消除鋼筋返銹現(xiàn)象。及減少鋼筋對(duì)表面顏色的影響。模板工程模板對(duì)清水混凝土外觀效果有重要的影響，模板必須保證嚴(yán)密、牢固，混凝土澆筑時(shí)不發(fā)生跑漿和脹模。本工程主要采取以下措施。模板材料選擇模板材料和表面質(zhì)量直接影響混凝土的表觀效果，我們根據(jù)首都機(jī)場(chǎng)的實(shí)際施工條件，采用鋼模和玻璃鋼模板進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。玻璃鋼模板的優(yōu)點(diǎn)是表面氣泡更易排出，外觀光滑有玻璃質(zhì)感；缺點(diǎn)是接縫處不易控制，且由于剛度相對(duì)較差，表面會(huì)出現(xiàn)微量變形，影響混凝土表面平整度。此外

11、還會(huì)增加支模的難度。對(duì)比之下，鋼模板的應(yīng)用比較成熟，可以克服玻璃鋼模板剛度差的缺點(diǎn)。經(jīng)綜合考慮，選用了經(jīng)過(guò)銑邊工藝和面板拋光處理的鋼模。加強(qiáng)拼縫、節(jié)點(diǎn)處的處理節(jié)點(diǎn)部分的模板面積雖小，但處理相對(duì)復(fù)雜，對(duì)外觀影響極大，為此采取了如下措施：為避免模板接縫處漏漿、錯(cuò)臺(tái)等現(xiàn)象，鋼模板平接處和陽(yáng)角面板的拼縫采用模板硬拼接縫與止水泡沫棒雙重措施，同時(shí)，陰角模板與大模板之間通過(guò)專用連接螺栓和多道陰角壓槽來(lái)保證，再用勾頭螺栓緊固。對(duì)拉墻螺栓的節(jié)點(diǎn)采用循環(huán)直通型對(duì)拉螺栓構(gòu)造，在混凝土墻截面內(nèi)的螺栓加設(shè)塑料套管，兩端用錐形塑料堵頭和膠粘海棉墊密封，在模板拆除后除去海綿。此法可避免對(duì)拉螺栓根部漏漿。在梁柱、梁墻接頭處

12、周邊預(yù)留寬、厚的凸口，后期澆筑梁柱、梁墻接頭的混凝土振搗過(guò)程中，由于凸口使混凝土漿的溢出路徑延長(zhǎng)，混凝土不易溢出，從而使施工縫痕跡不顯?；炷恋纳a(chǎn)、運(yùn)輸與澆筑混凝土的攪拌時(shí)間延長(zhǎng)至左右。運(yùn)送時(shí)間應(yīng)小于，混凝土應(yīng)在內(nèi)澆注完畢。運(yùn)輸后坍落度損失應(yīng)控制在內(nèi)。禁止在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)混凝土做任何調(diào)整，澆筑剩下的混凝土不準(zhǔn)重新應(yīng)用于清水混凝土部分，否則將產(chǎn)生色差。澆筑時(shí)，為避免產(chǎn)生施工冷縫，嚴(yán)格控制每次下料的高度和厚度，每層澆筑的混凝土厚度控制在不超過(guò)。柱子施工時(shí)，混凝土采用插入式振動(dòng)棒振搗，并適當(dāng)配以敲擊外模引出氣泡。振搗棒插入下一層混凝土的深度在，振搗時(shí)間一般在左右。拆模與養(yǎng)護(hù)為了避免或減少清水混凝土表面色差

13、，拆模時(shí)間比一般結(jié)構(gòu)的拆模時(shí)間晚，以保證拆模過(guò)程中不掉邊角。其時(shí)間大致為終凝時(shí)間的兩倍。做好混凝土早期的養(yǎng)護(hù)十分重要，表面濕度低，易產(chǎn)生砂化，使硬度下降，同時(shí)會(huì)形成一定的色差。本工程采用的養(yǎng)護(hù)方法為，先包裹一層水飽和狀態(tài)的無(wú)紡布掛簾，然后再加塑料布包裹，用鋼絲嚴(yán)密綁扎。養(yǎng)護(hù)的時(shí)間不少于。工程實(shí)際效果工程澆筑的清水混凝土，強(qiáng)度合格率，外觀質(zhì)量良好，無(wú)需修補(bǔ)即達(dá)到了預(yù)先制定的清水混凝土驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。具體如下：顏色：在同一視覺(jué)區(qū)，混凝土表面色澤均勻光滑，顏色基本一致，呈青灰色；自然光下，米目距看不到可見(jiàn)的明顯色差與瑕疵。幾何尺寸與外觀：柱子的立面垂直度、突變平整度（小于）均滿足要求。表面質(zhì)量：沒(méi)有出現(xiàn)蜂窩、麻面、砂帶、冷接縫和表面損傷等，表面裂紋寬度不超過(guò)。模板拼縫印記整齊、均勻。表面氣泡：表面面積上的氣泡面積總和小于×，最大氣泡直徑小于，深度均不大于。結(jié)束語(yǔ)采用清水混凝土可以節(jié)省大量的裝飾裝潢費(fèi)用，在達(dá)到“回歸自然”的裝飾效果的同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本和縮短工期。目前我國(guó)還沒(méi)有關(guān)于清水混凝土的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和驗(yàn)收規(guī)范。有關(guān)清水混凝土的研究與應(yīng)用還存在一些問(wèn)題，例如：為了減少表面氣泡是對(duì)混凝土進(jìn)行加入消泡劑