清水混凝土在首都機場新航站樓的應(yīng)用

1、材料合計水泥復(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其表面進行任何裝飾，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)護等多個方面采取相應(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)護及修補工藝，以及成品保護技術(shù)、飾面效果設(shè)計與施工操作等。北京首都國際機場三號航站樓是奧運基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重大工程。作為國門標(biāo)志性建筑，要求建成后達到世界先進水平。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、都機場三期的獨特風(fēng)格，也成了施工難點和技術(shù)關(guān)鍵。本工程中清水混凝土的技術(shù)難點不僅是對混凝土外觀質(zhì)量有很高的要求，而且該混凝土是高強、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)量要求我國目前尚無關(guān)于清水混凝土的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)設(shè)計要求，編制了本工程項目的內(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、堅固，表面不允許有直徑大于的氣孔，無蜂窩麻面、露筋、夾渣、粉化、銹斑、龜裂或其他缺陷，目距不應(yīng)有可見的瑕疵?；炷辽室恢?、無色差。在結(jié)構(gòu)的陽角部位無缺棱掉角，梁柱、墻梁的接頭應(yīng)平整光滑方正，混凝土施工接縫無明顯痕跡。原材料與配合比設(shè)計原材料對同一施工作業(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：水泥北京琉璃河級水泥，比表面積，安定性合格，其化學(xué)成份見表。摻合料河北宣化級復(fù)合礦粉（磨細礦渣和粉煤灰復(fù)合），比表面積為，活性指數(shù)為，流動度比，燒失量，其化學(xué)組成見表。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。細骨料為承德中砂，細度模數(shù)，含泥量。混凝土的配合比設(shè)計、試驗與優(yōu)化選用優(yōu)質(zhì)摻合料選用級粉煤灰和復(fù)合礦粉（磨細礦渣粉粉煤灰）進行了各種性能的對比試驗，結(jié)果如下：粉煤灰和復(fù)合礦粉的需水量和對外加劑的吸清水混凝土在首都機場新航站樓的應(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)集團北京京首建攪拌站，；建筑材料工業(yè)技術(shù)情報所，北京；北京中航空港混凝土有限公司，；）摘要：針對首都機場新航站樓工程設(shè)計對結(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、鋼筋工程、模板工程及混凝土的生產(chǎn)、運輸、澆筑、拆模與養(yǎng)護等方面采取綜合控制措施，不僅保證了混凝土工程達到高性能化的要求，而且達到了設(shè)計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：文獻標(biāo)識碼：文章編號：（）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，早期強度降低，后期強度增長較多。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。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結(jié)果見表。試驗表明，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，常會形成含有類似松香皂類的產(chǎn)品，它會在混凝土中形成肉眼可見的大氣泡，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，強度等級為，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，同時在級配上參考高性能混凝土的有關(guān)資料，要求篩的累計篩余大于，篩的累計篩余大于，篩的累計篩余大于。嚴格控制骨料的粒形和級配，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)計及試驗清水混凝土的配合比設(shè)計原則是在滿足泵送的前提下盡量降低水膠比，增加密實度；同時，應(yīng)使混凝土具有良好的流動性、勻質(zhì)性、體積穩(wěn)定性、耐久性和經(jīng)濟性。施工時要求混凝土的原材料性能穩(wěn)定、攪拌工藝必須保持長期一致。所采用的施工配合比和混凝土的各項性能試驗結(jié)果見表、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)置的場地進行，避免污染。所有調(diào)直、切斷、彎曲、成型等工序均采用機械設(shè)備加工，并由專人負責(zé)檢查。綁扎絲選用號無銹鋼絲，每一根豎向筋與水平筋交叉點均需綁扎，綁扎絲頭不許露出混凝土表面。鋼筋施工后應(yīng)嚴格核對圖紙，在不違反規(guī)范要求的前提下，正確合理地留設(shè)垂直縫、水平縫的鋼筋及補充插筋。表純水泥與摻入復(fù)合礦粉的水化熱試驗結(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)時間抗壓強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層厚度，還可消除鋼筋返銹現(xiàn)象。及減少鋼筋對表面顏色的影響。模板工程模板對清水混凝土外觀效果有重要的影響，模板必須保證嚴密、牢固，混凝土澆筑時不發(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)首都機場的實際施工條件，采用鋼模和玻璃鋼模板進行了對比試驗。玻璃鋼模板的優(yōu)點是表面氣泡更易排出，外觀光滑有玻璃質(zhì)感；缺點是接縫處不易控制，且由于剛度相對較差，表面會出現(xiàn)微量變形，影響混凝土表面平整度。此外

11、還會增加支模的難度。對比之下，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。經(jīng)綜合考慮，選用了經(jīng)過銑邊工藝和面板拋光處理的鋼模。加強拼縫、節(jié)點處的處理節(jié)點部分的模板面積雖小，但處理相對復(fù)雜，對外觀影響極大，為此采取了如下措施：為避免模板接縫處漏漿、錯臺等現(xiàn)象，鋼模板平接處和陽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，陰角模板與大模板之間通過專用連接螺栓和多道陰角壓槽來保證，再用勾頭螺栓緊固。對拉墻螺栓的節(jié)點采用循環(huán)直通型對拉螺栓構(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程中，由于凸口使混凝土漿的溢出路徑延長，混凝土不易溢出，從而使施工縫痕跡不顯。混凝土的生產(chǎn)、運輸與澆筑混凝土的攪拌時間延長至左右。運送時間應(yīng)小于，混凝土應(yīng)在內(nèi)澆注完畢。運輸后坍落度損失應(yīng)控制在內(nèi)。禁止在現(xiàn)場對混凝土做任何調(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，為避免產(chǎn)生施工冷縫，嚴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。柱子施工時，混凝土采用插入式振動棒振搗，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，振搗時間一般在左右。拆模與養(yǎng)護為了避免或減少清水混凝土表面色差

13、，拆模時間比一般結(jié)構(gòu)的拆模時間晚，以保證拆模過程中不掉邊角。其時間大致為終凝時間的兩倍。做好混凝土早期的養(yǎng)護十分重要，表面濕度低，易產(chǎn)生砂化，使硬度下降，同時會形成一定的色差。本工程采用的養(yǎng)護方法為，先包裹一層水飽和狀態(tài)的無紡布掛簾，然后再加塑料布包裹，用鋼絲嚴密綁扎。養(yǎng)護的時間不少于。工程實際效果工程澆筑的清水混凝土，強度合格率，外觀質(zhì)量良好，無需修補即達到了預(yù)先制定的清水混凝土驗收標(biāo)準(zhǔn)。具體如下：顏色：在同一視覺區(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。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)束語采用清水混凝土可以節(jié)省大量的裝飾裝潢費用，在達到“回歸自然”的裝飾效果的同時實現(xiàn)節(jié)約成本和縮短工期。目前我國還沒有關(guān)于清水混凝土的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和驗收規(guī)范。有關(guān)清水混凝土的研究與應(yīng)用還存在一些問題，例如：為了減少表面氣泡是對混凝土進行加入消泡劑