大斜面结构清水混凝土施工技术.pdf

第 3 2卷第 2期 Vol - 3 2 No ． 2 建筑施工 B UI L D I N G C 0 N S T R UC T 1 0 N 大斜 面结构 清水混凝土施工 技术 Con s t r uc t i on Te c hnol og y o f F ai r - F a c e d Con c r e t e f or L a r ge Sl opi ng St r uc t ur e 口骆 发 江 王 伟 1 、 武汉大学4 3 0 0 7 2 ； 2 、 中建三局第三建设工程有限责任公司 武汉 4 3 0 0 7 4 【 摘 要】 西安灞商务中心是已建成项 目中全国首例大斜面清水混凝土结构。针对斜板内钢筋密集、清水饰面对混凝土浇 注质量和模板要求高的特点。介绍了大流态混凝土配比、支撑架和模板安装、钢筋绑扎、混凝土浇捣和养护等施工技术措施， 实现 了全 国首例 大面积 高大斜 面清水混凝土工程。 【 关键词】大斜面清水混凝土 大流态混凝土模板设计支撑体 系 【 中图分类号】 1 1 ． 17 5 5 ．6 ， 文献标识码 B 【 文章编号 】 1 0 0 4 1 0 0 1 2 0 1 0 0 2 0 1 5 1 0 4 1 工程概况 西安灞 商务中心是一座集智能化 、 环保 节能的现代化 绿色生态建筑 ， 造型新颖， 仿佛一艘巨舰扬帆待发于灞水之 滨。该工程位于西安市灞河三角洲， 结构形式为框架剪力 墙 ， 工程主体结构包含墙厚 1 4 0 m m的正、 反斜板共 4块 ， 其 中最大反斜板纵向宽度 5 8 m ，竖向高度 1 4 ． 5 m ，斜挑角度 4 5 o， 大斜面清水混凝土外墙总面积 3 8 0 0 n l 图 1 。 图 1 西安灞商务 中心效果 图 经国家科学技术部查新 ， 大斜面清水混凝土在国内外相 关数据库检出的文献中未发现与本工程相同的报道； 大斜面 清水混凝土施工关键技术通过湖北省建设厅组织专家鉴定 ， 鉴定等级达到国际先进水平 ，单项技术填补了国内空白， 属 国内首创。大斜面清水混凝土施工工法被评为 2 0 0 8年度湖 北省建设工程工法。 2 施工技术难点 大斜面清水混凝土施工技术通过优化清水混凝土配合 比设计， 使用大流态的自密实混凝土， 解决钢筋密集的薄壁 构件浇筑振捣困难问题。 设计优质的模板体系，选用合理模板布置及搭拆方法， 【 作者简介】 骆发江 1 9 6 8 - ， 男， 高级工程师， 分公司经理。联 系地址 武汉市武昌区珞 珈山 4 3 0 0 7 2 o 【 收稿日期】 2 0 0 9 1 2 3 0 一 一-一 ． “ 一 蜘抽 彝 保证大斜面清水混凝土的清水效果， 满足了施工进度 ， 取得 了良好的经济效果。 采用专项支撑体系设计， 严格控制生产工艺， 解决了长 悬挑构件的梁高度大、 挠度大、 裂缝较宽等问题。 利用混凝土本身的天然质感和明缝、 蝉缝、 对拉螺杆孔 等的设计安排作为装饰面， 使大斜面混凝土板达到饰面清水 混凝土效果。 3 施工关键技术 3 ． 1 大流态混凝土试配 斜板采用C 5 0大流态预拌商品混凝土， 现场浇筑。根据 混凝土强度、 施工性能、 耐久性等 因素的综合要求进行混凝 土配合比设计。 3 ． 1 ． 1 原材料选 用 水泥 低碱水泥 ， P ． 0 4 2 ． 5 粉煤灰 Ⅱ级 ； 砂 中砂， 细度模数为 2 ． 5 ； 碎石 粒径 5 ～ 1 5 m m碎石。 粗骨料选用的原则是质地坚 固均匀， 粒形和级配好， 非碱活性， 空隙率小 不超过 4 0 ％ 并 且同一颜色的碎石 减水剂 聚羧酸盐减水剂。 3 ． 1 ． 2 配合比设计 根据耐久性要求 ， 混凝土最大水灰比不大于 O ． 5 5 ， 最小 水泥用量不小于 2 7 5 k g ／ m 。 ， 氯离子最大含量不大于 0 ． 2 ％ ， 碱 含量最大不大于 3 ． 0 k g ／ m 。 。 每次试配对所用原材料都进行样品封存 ， 对试配过程及 成型试件都进行详细分析， 包括表面气泡效果、 颜色等表观 性状和浇筑过程中的施工性能。 经过对试配过程认真仔细分 析，结合试验墙混凝土等级 ，经测定 ，使用的砂含水率为 7 ． 5 ％ 。调整的配合 比如表 1 。 1 5 1 第2期 骆发江 、 王 伟 大斜面结构清水混凝土施工技术 2 ， 2 0 1 0 表 I 自密实清水混凝土配合比 k Fy m 配合比 碎石 I 中 砂 l 水泥l 水l 减水剂I 粉煤灰I 矿粉I 膨胀剂 计划 1 0 1 6 j 6 9 1 1 3 4 0 11 7 0 1 1 4 7 l 7 7 l 6 7 1 4 1 调整 1 0 1 6 J 7 4 3 J 3 4 0 l 1 1 8 J 1 4 ． 7 j 7 7 }6 7 J 4 1 注 C 5 0自密实混凝土坍落度的平均值为 2 4 0 2 6 0 m m ， 极差为 2 5 m m；扩展度的平均值为 6 5 0 m m ； 1 h 坍落度损失 为零，扩展度损失小于 2 0 m m 。初凝时间 1 5 h ，终凝时间 2 0 h 。 在设计配合比确定的情况下， 为检验试配效果及更好地 指导清水混凝土的施工， 在主体结构进行浇筑前 ， 进行清水 混凝土样板墙施工 。 样板墙的清水效果是整个工程清水效果的缩影， 由于板 内部钢筋密集， 采用自密实混凝土浇筑。在样板墙施工过程 中可以验证斜板支模处理、 自密实混凝土浇筑和振捣、 以及 清水混凝土成型效果。 3 _ 2 支承体系搭设 大斜面清水混凝土支撑方案选择扣件式钢管脚手架支 撑体 系 ， 如图 2 所 示。 大斜面清水混凝土为长悬桃结构， 大反斜板顶端伸出建 筑物较远，长悬挑结构对设计和施工都提出了较高的要求。 对于长悬挑构件的梁高度大、 挠度大、 裂缝较宽等问题， 结构 设计采用设置钢筋混凝土柱构成悬挑框架的形式来抵御大 悬挑对主体结构 的不利影响 ， 悬挑端部根据计算结果提 出起 拱要求。 考虑在混凝土强度增长过程中， 起拱的悬挑梁下挠后会 导致斜板产生次应力而易产生裂缝， 直接影响结构的施工质 量和清水外观。同时施工脚手架和模板的搭设也相对复杂。 施T J l 1 序为先施工梁、 柱、 楼板 ， 预留拉结筋 ， 最后单独浇筑 斜板结构。相当于待梁柱结构达到较高强度和变形发生后， 不会在斜板上产生应力。有利于结构的裂缝控制， 同时方便 施工。 混凝土斜板荷载较大， 且向外倾斜造成支撑架承受水平 推力。 施工中采取措施抵抗水平力， 以保证架体安全 ， 控制架 体变形， 保证斜板沿斜度方向的顺直度。 J 一一 I 1 { ／ 。 一一0 --4 -一i -一l ㈠ k 军 ∈ 阵 l r一 _ 一 H 日 i q b ⋯ { 一 一土 土 上 i i 图 2扣件式钢管脚手架 虽然有周密的设计和施工方案保证长悬挑结构的实现， 但在施工中必须对长悬挑结构进行变形观测和沉降观测来 检测实际效果。从悬挑结构的最初施工至主体封项， 需进行 1 5 2 严格的变形和沉降观测。 3 。 3 清水模板设计与安装 大斜面清水混凝土对模板要求较高， 所配置的模板采用 专用的清水模板 ， 面板表面硬度、 光洁度等都要高于普通混 凝土工程的要求。 清水正斜板直板部分采用钢木组合模板体系， 即主龙骨 为 1 0 槽钢， 次龙骨采用方钢。连接件选用清水模板体系专 用卡具。正斜板上部、 反斜板上部与下部的圆弧段采用定型 钢模板 图 3 。为预防正斜板混凝土明缝处错台， 在模板体 系的次龙骨上再加 1 0 槽钢延伸到上层未浇筑混凝土处。 4 8 钢 2 8 钢筋头子 ，焊接于 ＼另 顶壬 下方模 I 2 0 0ll2 舶 l 】 2 0 oIl 2 0 0I I 2 0 0 子上 图 3 反斜板下部圆弧清水混凝土模板及 支架 由于清水混凝土表面效果是由模板拓印上去的， 清水效 果的设计就决定了模板布置的基本情况。 模板的配置数量应 同流水段划分相适应 ， 满足施工进度要求 ； 所选择的模板应 能达到或大于周转使用次数要求； 模板的配置要综合考虑质 量、 工期、 技术和经济效果。 3 ． 4 绑扎围护墙钢筋 3 ． 4 ． 1 保护层要求 设计保护层为 l 5 m m厚。清水混凝土不允许出现露筋 现象， 垫块采用与清水混凝土颜色相近的灰色塑料垫块。 3 ． 4 ． 2 钢筋翻样、 制作与绑扎 翻样时必须考虑钢筋的叠放位置和穿插顺序， 考虑钢筋 的占位避让关系以确定加工尺寸。尤其对于饰面清水混凝 土， 适当调整钢筋位置避开对拉螺栓孔。重点考虑钢筋接头 形式、 接头位置、 搭接长度、 锚固长度等对钢筋绑扎影响的控 制。 3 ． 5 清水混凝土制备、 运输、 浇筑 混凝土施工质量是清水饰面混凝土效果的决定因素， 直 接影响到清水饰面混凝土的密实度以及表面的色差、气泡、 裂缝， 混凝土的施工主要从原材料、 混凝土拌制、 运输、 浇筑、 振捣、 养护、 季节性施工措施、 成品保护等几个关键环节进行 控制。 清水混凝土斜墙厚度较薄， 为 1 4 0 m m厚， 斜面面积大， 内部钢筋较密集， 对混凝土的流动性要求高 ， 斜板混凝土参 照中国建筑第三工程局 北京 出版的 清水饰面混凝土施工 工艺标准 进行配合比设计。 自密实混凝土在施工中辅助以机械振捣可达到更好的 施工效果。混凝土坍落度控制在 2 4 0 2 6 0 m m ， 扩展度控制 在 6 5 0 m m左右 。 醐旺蹲 漕 2 ， 2 0 1 0 骆发江、 王 伟 大斜面结构清水混凝土施工技术 第 2期 3 ． 5 ． 1 原材料控制 在每批混凝土搅拌前 ， 监督 商品混凝土搅拌站进行混凝 土材料的验收， 检验混凝土拌合料是否符合要求， 包括检查 碎石粒径， 级配等。 石子的粒径直接关系着混凝土在斜板内部的流动性。 检测搅拌站使用的配合比， 必须使用 5 - 1 5 m m粒径的石子， 如果石子中混杂了较多其他大粒径的石子， 必须要求搅拌站 重新进料， 单独堆放。 3 ． 5 ． 2 入场 混凝 土工作性 能控 制 混凝土进场后 ， 检测混凝土的性能 ， 流动度达不到要求 坍落度 2 5 0 m m ， 扩展度 6 5 0 m m， 或出现分层 的混凝土不 得用于斜板浇筑， 并及时通知搅拌站调整混凝土流动性。 1 严格执行同一配合比， 保证原材料不变 即同产地、 同规格、 主要性能指标接近 、 水胶比不变 即严格控制误差 在允许范围内 。 2 控制好混凝土搅拌时间， 搅拌时间的长短直接关系 到混凝土的强度、 和易性等指标， 混凝土的搅拌时间比普通 混凝土延长 2 0 N 3 0 S 。 3 根据气温条件、 运输时间 白天或夜天 、 运输道路 的距离、 砂石含水率变化、 混凝土坍落度损失等情况 ， 及时适 当地对原配合比 水胶比 进行微调， 以确保混凝土浇筑时的 坍落度能够满足施工生产需要， 混凝土不泌水、 不离析， 色泽 保持一致， 确保混凝土供应质量。 当气候有变化时， 要求混凝 土搅拌站提供不同温度下、单位时间内的坍落度损失值 ， 以 便掌握混凝土罐车在现场的停置时间， 浇筑混凝土时， 搅拌 站要派一名调度现场调配车辆， 以便根据混凝土浇筑情况随 时调整混凝土罐车的车辆数量。 为了保证混凝土在浇筑过程中不离析， 要求混凝土要有 足够的粘聚性， 在泵送过程中不泌水、 不离析。 混凝土泵送 施工技术规程规定泵送混凝土 1 0 S 时的相对压力泌水率 不得超过 4 0 ％ ，因此要求搅拌站供应的混凝土泌水速度要 慢 ， 以保证混凝土的稳定性和可泵性。 3 ． 5 ． 3 混 凝 土 运 输 1 混凝土搅拌运输车每次清洗后排净料筒内的积水， 将混凝土的运输时间控制在 1 h内，以免坍落度损失过大， 影 响混凝土 的均一性 。 2 混凝土浇筑现场由专人统一调配车辆 ， 同时做好两 套搅拌设备和车辆及三条混凝土运输路线的紧急预案， 消除 混凝土运输过程 中的隐患。 3 ． 5 ． 4 浇筑及振捣过程 管理 1 混凝土浇筑前进行隐蔽工程验收， 并重点检查 钢 筋保护层、 垫块数量、 钢筋扎丝的朝向、 墙钢筋的位置、 预埋 预留表面与模板贴得是否紧密、 施工缝止水构造处理确认合 格， 并检查现场水、 电管线及材料设备齐全完好后 ， 才能开始 浇筑混凝土。 2 浇筑前检查模板加固措施， 因为自密实混凝土对于 模板的压力要大于普通的混凝土。 3 ． 5 ． 5 混凝 土的养护 混凝土拆模后立即进行养护， 养护采用覆盖薄膜保湿的 方法 ， 避免因过早失水引起混凝土表面出现收缩裂缝、 剥皮 起砂等现象。做好混凝土初凝期间的养护工作， 利于混凝土 早期强度的增长， 避免形成和减少混凝土表面的色差。 3 ． 6 表面修复 为保持清水饰面混凝土的自然质感， 在满足规范要求的 情况下尽量不要进行修复 ， 对清水混凝土立面、 阳角、 螺栓孔 及明缝等可能留下不平直、 不光滑等观感缺陷， 制定不同方 法进行有效修复， 使混凝土外立面达到完整的建筑效果。 3 ． 6 ． 1 施 工顺序 1 建筑结构主体封顶后， 外立面涂料施工前 ， 从上至 下逐层进行 。 2 先取出P V C 套管， 然后修复螺栓孔， 最后进行封堵。 3 胀模部位混凝土先打磨 ， 再进行修复。 3 ． 6 ． 2 施 工 工 艺 ‘ 1 螺栓孔修复 清理螺栓孔 ， 用特制堵头 图 4 堵住 墙外侧， 用颜色稍浅补偿收缩砂浆从墙内侧向孑 L 里灌浆至孔 深 1 ／ 2 ， 用 2 5 m m～ 3 0 m m平头钢筋捣实 ； 并在砂浆中掺 加堵漏灵。 将止水条塞入孔中心部位 ， 抵住砂浆 ； 再灌上述补 偿收缩砂浆至内墙面平， 轻轻旋转出特制堵头并取出； 覆盖 养护。 2 墙根、 阳角漏浆严重部位修复 清理表面浮灰， 轻轻 刮去表面松动砂子 用界面剂的稀释液 约 5 0 ％ 调配成颜色 与混凝土基本相同的水泥腻子备用， 用刮刀刮去需修复部位 水泥净浆， 方法与刮水泥腻子相同。 待腻子终凝后打砂纸， 再 刮至表面平整， 阳角顺直； 覆盖养护。 3 明缝处胀模及明缝部位修复 明缝处胀模部位进行 打磨至允许误差范围即可 ； 明缝拉通线后， 对超出部分切割； 对明缝上下阳角损坏部位先清理浮渣和松动混凝土块 ； 用界 面剂的稀释液 约 5 0 ％ 调同配比砂浆备用， 稠度为 l ～3 c m； 将 1 O m m X 2 0 m m塑料条平直嵌入明缝内， 将上述砂浆填补 到缺陷部位 ， 用刮刀压实刮平， 上下阳角分次修复 ； 待砂浆终 凝后， 轻轻取出塑料条 ， 擦净被污染混凝土表面， 覆盖养护。 3 ． 6 ． 3 注意 事项 1 先在样板墙上选取不同部位进行试验， 达到修复效 果后再在建筑物 上正式施工。 2 施工时， 用塑料薄膜对其余部位进行封严 ， 保护清 水混凝土墙面不被再污染。 3 修补的水泥腻子等材料必须作到工完场清， 避免二 次污染 。 4 合理安排作业时间， 以保证混凝土的修补效果。 5 必须选择修补工艺熟练的抹灰工进行操作。 3 ． 7 外墙氟碳罩面 下转 第 1 5 6页 1 5 3 第 2期 丁勇祥 、 陈国云 洁净室华夫梁结构施工技术 2 ／ 2 0 1 O 铺垫短泵管， 保证输送泵管可 自由移动， 避免泵管移动破坏 梁钢筋或模壳。 3 ． 3 ． 8 混凝土收光与拆模 华夫梁混凝土表面的整平收光是华夫梁结构施工的又 一 关键程序， 它直接关系到华夫梁的成型质量效果。混凝土 收光平整度控制采用拉通线和水准仪跟踪“ 双控” 的方法。 找 平采用人工操作 ， 找平过程中分粗平和精平两个阶段， 用铝 合金刮尺配合木抹子找平， 铁抹子压光。 为保证华夫梁结构的平面尺寸及外观质量， 应控制拆模 时间， 一般为混凝土浇筑后 2 d左右。同时， 在拆模时， 应先 用拆模工具振动高出混凝土面的钢护角， 使模板与混凝土面 脱离， 再小心地撬除模板。 4成 品效果 1 针 对现场 的实际情况 ， 采 用先进 的设 计理念 模 壳 制作安装、 整拆整装工艺设计、 模壳整体加固定位技术， 通过 增强 整体 刚度和加强 监控 手段等 ，使华夫梁施 工中常见的 偏、 扭等定位不力的情况被控制在规范允许偏差之内。 2 搭设整体操作平台， 在平台上进行钢筋绑扎和安装 拆卸模壳连接件， 用塔吊整体吊运， 大大降低了操作难度， 消 除了操作的危险性。 3用木模制作华夫梁的模壳， 有效解决了定型模壳安 装与梁钢筋绑扎的矛盾， 采取部分工序平行施工， 每个施工 段的施工周期约比普通框架结构仅多出5 d左右。 4由于严格管理， 采用优质腹膜模板和专用角膜， 拼 缝严密、 出模效果好， 华夫梁结构混凝土内密外光， 平顺光 洁 ， 观 感 良好 ， 达到 了清水混凝 土的要求 ， 获得业主 、 监理公 司及地方主管部门的一致好评。 上接 第 1 5 3页 清水饰面混凝土保护涂料采用水性氟碳树脂透明保护 涂料。氟碳涂料对清水混凝土具有一定的修饰效果， 使清水 混凝土的表 面更光洁 ， 调 整色 差。同时清水混凝土表面的氟 碳涂料作为混凝土结构的外保护层， 可以有效地提高混凝土 抗污染效果， 以及提高抗渗、 抗冻、 抗盐类侵蚀等耐久性能。 另外斜面表面的氟碳涂料还应满足抗 中刷要求。 3 ．7 ． 1 施 工工 艺流 程 常温固化氟碳树脂保护涂料是应用于清水饰面混凝土 的专用涂料 ，其 工艺流程 基层 处理一 局部修复一底漆 涂 刷一 中间涂层一 面层涂刷。 3 ．7 ． 2 施 工方 法 1 基层处理 首先除去 混凝土表 面杂物 ， 如混凝 土返 碱、 水泥浆、 表面油污等， 局部用 1 8 0 ～2 4 0 砂纸打磨， 达到 初步洁净程度。然后用草酸等弱酸清洗混凝土表面的油污、 脱模剂等有机物， 使混凝土颜色达到基本一致。 2 涂刷施工常温固化氟碳树脂涂料涂刷可使用滚 筒、 毛刷、 喷枪进行。 涂刷作业分底涂、 中间涂层、 透明罩面涂 层三个步骤进行， 涂刷完成后涂膜总厚度可达到 1 5 0 m 。具 体工艺要求参照中国建筑第三工程局 北京 清水饰面混凝 土施工工艺标准 。 3 质量验收标准 表 2 常温固化氟碳树脂涂料涂刷质量和检验方法 项 次 项目 质量要求 检验方法和要求 1 颜色 均匀一致 距墙面5 m处肉眼观察 2 泛碱 不允许 观察 3 光泽、 光滑 光泽均匀； 平整光滑 观察、 手摸检验 4 流坠、 刷纹 无流坠、 无刷纹 观察 5 漆膜 总厚度 1 5 0 u m， 允 涂膜厚度用干 漆膜测 厚仪检测， 许偏差为 2 5 u m 每1 0 0 m 至 少 检查 一 处 ， 每处 不 得小 于1 0 IT 12 3 ． 8 成品保护 1 5 6 1 混凝土拆模应先退出对拉螺栓的两端扣件再拆模 ， 拆下的模板应轻拿轻放。 拆模时， 不得碰撞清水混凝土结构。 2 混凝土拆模后 立即进行养护 ， 先涂 刷养 护剂 ， 将彩 条编织布 自明缝处用尼龙绳从穿墙孔处 固定 ， 彩条布上 口应 封严 ， 覆盖混凝 土面 以防污染。 3 每次浇筑混凝土前 ，在下口处用三夹板做一个 5 0 -1 0 0 m m的檐口， 防止水泥浆污染下层墙面。浇筑时对偶 尔出现 的流淌砂浆立即擦洗干 争。 4 清水混凝土面须先按具体要求作好预埋、 预留 ， 避 免事后剔凿。 3 ． 9大斜面清水混凝土效果 大斜面清水混凝土达到清水混凝土效果良好 图 5 图4 特 制墙 头 图 5 大斜面清水混凝 土 4 效益分析 大斜面外露的正、 反斜板采用清水混凝土， 表面不作任 何装饰， 以自然状态作为装饰面， 故可以节约抹灰 人工材料 费 1 2 - 8 元 ／ m 、 外墙面砖费 人工材料费 1 5 0 元 ／ m 2 ， 只需外 罩氟碳涂料 人工材料费 1 0 0元 ／ m 2 。故大斜面清水混凝土 可节约 6 2 ． 8元 ／ m z 。 5 结语 西安、 产灞商务中心工程应用“ 大斜面清水混凝土施工工 法” ， 外观朴实美观、 结构质量良好、 经济效益显著， 实现了建 筑审美、 结构性能和环境保护的统一。