澳门口岸管理区项目清水混凝土施工技术和质量控制

徐洪华，姜海福

（1．中交第四航务工程局有限公司，广东 广州 510000；2．中交第三航务工程勘察设计院有限公司，上海 200032）

0 引言

清水混凝土与生俱来的厚重与素雅是一些现代建筑材料无法效仿和媲美的[1]，近年来，随着人们环保意识的不断增强，绿色生态建筑的思想深入人心，清水混凝土技术在基础设施、公共建筑、人文景观等工程建设领域得到了广泛的应用。国内外学者对清水混凝土技术进行了深入的研究，取得了显著成果，但清水混凝土在薄壁墙体、围栏板和立柱结构中应用并不多见，相关的研究则鲜有报道，本文以港珠澳大桥澳门口岸管理区停车库、落客平台等单体建筑中清水混凝土结构施工为依托，开展对清水混凝土施工技术和质量控制研究，为清水混凝土的推广应用提供借鉴。

1 工程概况

澳门口岸管理区项目是港珠澳大桥的重要组成部分，位于珠澳口岸人工岛南侧，占地面积约65．8万m2，包括旅检大楼、境内立体停车库、境外立体停车库和市政及配套工程等施工项目（如图1）。其中境外停车库建筑面积177 825 m2、境内停车库建筑面积190 178 m2，分别位于旅检大楼的东侧和西侧，地上6层，地下1层，均为框架剪力墙结构，其地面层以上的墙体、立柱、围栏板及部分功能单元采用C40清水混凝土设计；境内落客平台和轻轨站平台建筑面积31 680 m2，位于旅检大楼与境内停车库之间，现浇板梁柱结构，净空高度9．1 m；平台基础为圆形立柱共191根，外立面及中空采光区四周围栏板总长830 m，全部采用C50清水混凝土设计，整个建筑风格简约大方。其清水混凝土工程具有以下特点：

1）建筑面积大，约42 000 m2，多数为厚度120～250 mm 的薄壁墙体，层高 3．2～4 m，挂板高度 1．6 m，围栏板高度 1．2 m。

2）立柱形式多、规格全，矩形截面尺寸有（300～600）mm×（400～600）mm 等 4 种，圆形截面主要为直径φ1 500 mm和胶囊形异形柱。

3）设计清水混凝土的颜色基调为偏冷灰色，对清水混凝土色差、气泡等方面的缺陷控制要求极为严格。

4）钢筋布置密集，在板梁柱交接位置不同结构的钢筋具有较为复杂的穿插关系，给混凝土浇筑振捣带来困难。

图1 澳门口岸管理区项目效果图Fig.1 The effect map of Macao Port administration building project

2 清水混凝土施工工艺特点

不同于普通混凝土，清水混凝土直接采用混凝土的自然表面作为饰面，是混凝土材料最朴素的表达形式，它展示的是“素颜”品味，厚实庄重。目前，对于清水混凝土的质量评判国内还没有统一的标准，根据JGJ 169—2009《清水混凝土应用技术规程》[2]和类似工程的经验总结，达到清水混凝土的质量要求[3]大致可以分为以下几项：

1）色泽。色泽在清水混凝土中起着至关重要的作用，施工前必须根据设计要求进行颜色调配试验，以面对墙面5 m看不到明显色差为宜，色泽均匀靓丽，能体现混凝土的自然本色。

2）表面。混凝土表面平整光滑，基本无气孔、龟裂和擦痕，无毛刺、砂带和错台，无油迹、色斑和露筋，无挂浆、烂根和跑模，不得出现宽度大于0．12 mm或长50 mm以上的裂缝，不能有剔凿、修补处理的痕迹。

3）外形。混凝土构件轮廓分明，线形流畅，棱角圆润，对拉螺栓孔留置应做到横成行竖成列，预埋、预留孔洞规则有序。

4）气泡控制。混凝土表面不应出现2．5 mm以上的气孔，气孔率不大于0．09%，且每平方米不超过10个，杜绝出现大面积气泡和麻面。

5）平整度控制。表面平整度要达到高级抹灰的质量标准，误差不大于2 mm，层间垂直度误差不大于3 mm，允许偏差不大于2 mm。

3 原材料和配合比设计控制

3.1 原材料

为保证清水混凝土的特殊性能及外观效果，清水混凝土所用原材料除应符合GB 50204—2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》[3]的规定外，尚应符合以下规定[4]：

1）同一工程部位和构件使用的水泥、矿粉、骨料和减水剂等材料应为同一厂家、同一品种，整个施工过程中所用原材料应保持稳定。

2）水泥选用强度等级不低于42．5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥水化热不能太高，以免引起混凝土开裂。

3）选用矿物掺合料除了考虑其活性外，应着重考虑其细度和颜色，掺量控制在35%以内，掺量大将会影响混凝土的颜色。

4）粗骨料采用5～20 mm粒径连续级配、质地坚硬的碎石，含泥量不大于1%，针片状颗粒含量不大于10%；细骨料宜采用细度模数为2．6～2．8的河砂，优先选用II区天然中砂，含泥量应不大于1．5%，0．315 mm以下细颗粒含量不小于10%。

5）减水剂应选用聚羧酸类高效减水剂，混凝土的凝结时间控制在12 h以内，此外，还可以选择消泡剂来减少混凝土中气泡的产生。

3.2 配合比设计

混凝土配合比的设计参数主要有水胶比、用水量、砂率以及混凝土容重等，这些参数的计算和选取与当地原材料的性能有较大关系[5]。设计对清水混凝土的颜色要求为冷灰色，这与水泥本身的颜色有一定的差距，而澳门的相关标准中要求不得使用粉煤灰，这给清水混凝土配合比设计带来较大的困难。通过对广州、珠海等地建筑材料的调研，最终选择了广州某建材公司生产的S75级矿粉，中材生产的P．Ⅰ52．5硅酸盐水泥，这两种材料配制的清水混凝土颜色最符合设计要求。

有试验研究结果表明：矿粉的掺入会降低混凝土的灰度，掺量在30%～35%左右混凝土的外观达到一个较为理想的水平；粗骨料采用新会矿石场生产的5～10 mm和5～20 mm的碎石，按照一定比例混合达到连续级配；细骨料选用广东新会潭江砂，细度模数2．7，属于Ⅱ区中砂。经配合比设计、模型试验和性能测试，最终确定用于本工程的C40、C50清水混凝土配合比见表1。

表1 清水混凝土配合比Table 1 Mix ratio of bare concrete

4 清水混凝土施工技术和质量控制

4.1 模板设计

模板设计在清水混凝土施工中起着关键作用，直接影响到观感质量和施工效率，必须引起足够的重视[6]。

1）平台圆形立柱采用钢模板，钢模板延展性好，表面打磨光洁，强度高，不易产生变形；库房内方形结构柱、薄壁墙体、围栏板等均采用双面覆膜的防水胶合板，胶合板表面光洁，重量轻、耐水性好，不易开裂。

2）设计成大块模板以更好地体现清水效果，圆形立柱采用筒形钢模，半圆形分节制作，法兰拼装（如图2）；方形柱、薄壁墙体和围栏板采用双层竹胶板加背楞支撑系统。

3）双层木模中的衬板与清水面板之间用自攻螺钉进行固定，自攻螺钉应穿过衬板达到面板的1/2位置，两板叠合留有5～10 mm的错位，以便在安装时相邻模板对齐，防止错台。

4）模板紧固系统采用φ20 mm对拉螺杆和配套使用的高强硬质塑料堵头，螺杆外侧套1个直径稍大的PVC套管，可随模板拆除时从墙体取出，硬质塑料堵头在混凝土达到一定强度后可从内部取出。

4.2 钢筋加工和绑扎

1）钢筋翻样要充分考虑保护层厚度，加工[7]尺寸必须保证负误差，板型结构钢筋网片翻样宜采用工厂制作，电焊焊接代替丝扣绑扎。

2）钢筋绑扎[7]时横向钢筋在外侧，竖向钢筋在内侧，以增加振捣棒的作业空间；薄壁墙体和围栏板结构中增设限位钢筋，控制双层钢筋的间距，防止在混凝土振捣过程中钢筋间距发生变化。

3）绑扎钢筋时将扎丝扣按倒，丝头朝向截面中心，保持钢筋清洁、无油迹及其它污染，长时间外露的钢筋应采取保护措施，防止钢筋锈蚀污染已浇筑的清水混凝土结构。

4）设置和绑扎保护层垫块时钢筋保护层按正误差控制，保护层垫块规范制作，强度不得低于本体混凝土，颜色与清水混凝土相近，不得采用石块或其它物品作为垫块。

5）合模前应检查有无露筋、露丝等现象，特别是阴阳角位置应重点检查，保护层内不得有扎丝伸入。

4.3 模板安装

模板安装是清水混凝土施工的关键工序，对提高清水混凝土质量、加快施工进度、降低施工成本等具有十分重要的意义。

1）模板安装前，采用扁嘴喷雾器将脱模剂均匀喷涂在模板正面，对于不方便喷涂的部位采用人工擦涂。

2）钢模板使用前，应先对钢模板表面除锈和磨光，然后涂刷脱模剂，模板内侧接缝用双面胶嵌缝，外侧用硅胶或发泡剂封堵。

3）墙体位于底板之上，在进行底板施工时，预浇筑20 mm作为台口，以便采用“墙包底”工艺进行止浆，在台口侧面贴5 mm厚的橡胶止浆条，并保证模板与台口挤靠后止浆条边与台口上边线平齐。

4）施工缝应留设在明缝处，浇筑施工缝前，应将先前浇筑的混凝土面剔凿到露出石子，清除保护层浮浆和钢筋上粘结的水泥浆，清扫干净新老混凝土结合面。

5）合模前要检查保护层垫块，防止模板与钢筋骨架直接接触造成局部露筋，严禁利用抵压垫块的方式调整钢筋保护层厚度造成模板表面损伤。

6）两块模板接缝位置采用在模板两端设置2道螺旋扣，将模板接缝收紧至2 mm以内后保持螺旋扣的收紧状态，为防止错台，在模板外侧用自攻螺钉将5 cm×20 cm的木板固定在两块模板拼缝处（如图3），每隔30 cm设置1道，木板与木方交错设置，上下及左右模板拼缝的处理都按照此方法进行。

图3 板型结构清水混凝土模板施工Fig.3 Construction of bare concrete formwork for slab structure

7）模板接缝部位、对拉螺栓和施工缝的设置应呈规则排列，形式和尺寸必须一致。竖向与横向接缝位置粘贴EVA高弹性海绵止浆条，保持止浆条边距离面板正面上口2 mm，以保证面板挤压后止浆条与接缝平齐。

4.4 混凝土浇筑过程

混凝土统一由人工岛内搅拌站制作和供应，全自动计量控制。经多次现场模型试验和样板墙试验确定清水混凝土施工技术参数见表2[8]，作为清水混凝土施工控制的要点。

表2 清水混凝土施工工艺参数Table 2 Construction parameters of bare concrete

1）混凝土从搅拌站卸料口出来到浇筑完毕的持续时间不得超过150 min，运输途中搅拌车拌筒应保持3～5 r/min的慢速转动，卸料前高速旋转30 s左右，入模时坍落度控制在160～200 mm。

2）下料点应分散布置、循环推进，不可随意下料或在一个点连续下料，避免出现长距离赶料现象。

3）混凝土必须分层连续浇筑，遇到有门、窗等预留孔洞的部位时，需要适当调整分层厚度，单次混凝土浇筑高度不可越过预留孔洞底部10 cm以上。

4）使用钢模板可同时选用振捣棒和附着式振动器，更容易使混凝土中的气泡排出，使用竹胶板模板只宜采用振捣棒振捣。

5）混凝土振捣过程应均匀平稳，振捣棒插入下一层混凝土的深度控制在50～100 mm，同一点振捣时间以混凝土表面无气泡泛起或表面翻浆不再下沉为止。

6）振捣完成后应及时清理混凝土表面浮浆，如浮浆较多不便清理，可将一定量的10～25 mm的碎石撒在浮浆中，用振捣棒振入混凝土中。

7）在浇筑上层混凝土前对下层混凝土进行第2次振捣，使用附着式振捣器振捣时，沿混凝土表面纵横方向振捣一遍即可。

8）顶层混凝土二次振捣完成后应立即进行二次抹面，在收面完成后立即覆盖润湿带膜土工布保湿养护。

4.5 拆模和养护

清水混凝土结构拆模时间要严格控制，宜晚不宜早。如果拆模时间过早，混凝土结构表面的水化少、强度低，不但影响混凝土表面的光洁度，还会造成表面缺陷；适当延迟拆模时间不但可预防薄壁墙体开裂，还可避免上层构件施工污染下层构件。建议在上层构件浇筑后再拆除下层模板。

清水混凝土的养护应从混凝土初凝后开始，采用覆盖塑料薄膜浇水保湿养护法。先将混凝土结构的侧面和底面充分湿润，然后再由顶面洒水，防止混凝土顶面因水分蒸发析出的碱和外加剂溶入水中对构件侧面和底面造成污染，养护时间不少于10 d。对于不能保湿养护的部位，拆模后直接在混凝土表面喷涂一层保护膜，这样既可省去养护，又可提高混凝土的耐久性和感观效果。

4.6 清水混凝土表面缺陷修复

尽管从严格控制施工各工序来保证清水混凝土的素雅品位，但施工中不可预见的因素较多，任何一个环节出现差错都会导致混凝土缺陷的发生。新浇筑的清水混凝土一般只是局部区域出现花斑、裂纹、砂痕、气孔等轻微的表面缺陷，只需针对缺陷作局部修整即可还原本色，修补时应注重整体协调，避免在修补部位与未修补部位间出现痕迹和色差，影响美观。

1）表面缺陷的修补应在拆模后及时进行，修补前应用钢丝刷刷去缺陷周边松散体，并用清水冲洗干净，防止修补浆体与主体分离形成裂缝，甚至脱落。

2）配置同混凝土主体颜色一致的修补浆体，均匀涂抹于缺陷表面，必要时在修补浆体中掺入适量的建筑胶或在需修补的结构体表面喷涂同色保护剂。

3）修补后应迅速用塑料薄膜覆盖，并用透明胶带密封，利用混凝土前期强度发展过程中产生的水化热进行养生，使修补浆体同混凝土主体结合为一整体，达到色泽一致的效果。

5 结语

澳门口岸管理区项目清水混凝土施工达到了高质量清水混凝土的水平，成品清水混凝土呈偏冷灰色的色调，色泽均匀，完全符合设计要求，流畅的线条、精致的棱角和自然的光泽将清水混凝土的质朴细腻与浑然天成表现得淋漓尽致，达到了令人满意的效果（如图4）。

图4 停车库清水混凝土效果Fig.4 Effect of bare concrete in parking garage

清水混凝土施工是一项非常细致的工作，每一道工序都必须严格控制。在国外清水混凝土已是一项成熟的技术，而在国内也逐渐被人们所接受，并开始应用于大型公共设施建设中，但目前国内清水混凝土施工还主要依赖人工，机械化、标准化程度不高，尚无统一的施工质量控制和验收标准[9]。清水混凝土的施工技术和质量控制还有较大的提升空间，随着绿色生态建筑的发展，清水混凝土技术的应用将会越来越广。