清水混凝土表觀質(zhì)量的影響因素研究

陳裕佳，徐仁崇，楊善順，連亞明

（廈門市建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司，廈門天潤(rùn)錦龍建材有限公司，福建 廈門 361000）

0 前言

清水混凝土是指以混凝土原澆筑表面或以透明保護(hù)劑做保護(hù)性處理的混凝土表面作為外表面，通過混凝土的本色和自身質(zhì)感以及精心設(shè)計(jì)施工的外觀質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)美觀效果的現(xiàn)澆混凝土工程[1]。因此清水混凝土不同于普通混凝土，它具有綠色混凝土與高性能混凝土的特點(diǎn)，其表面平整光滑、色澤均勻、棱角分明、無碰損和污染，只是在表面涂一層或兩層透明的保護(hù)劑，顯得天然、莊重[2]。

清水混凝土是從 1835 年約翰·巴斯雷—懷特的第一座純混凝土房屋在肯特的斯旺桑貝建成開始的。到了20 世紀(jì) 60 年代，越來越多的清水混凝土出現(xiàn)在歐洲、北美州等發(fā)達(dá)國(guó)家[3-4]。進(jìn)入 21 世紀(jì)后，清水混凝土建筑帶著一種工業(yè)化、自動(dòng)化、現(xiàn)代化和機(jī)器人時(shí)代的色彩，其自身的樸素質(zhì)感，加上光與影的巧妙運(yùn)用，清冷而暖意融融，堅(jiān)硬而柔情似水[5]。自 20 世紀(jì)末以來，在我國(guó)得到了長(zhǎng)足發(fā)展，上海、南京、成都、武漢、鄭州等各大城市相續(xù)建成了標(biāo)志性的清水混凝土工程[6]。盡管清水混凝土的發(fā)展歷史悠久，但是技術(shù)尚未完全成熟，仍然有許多技術(shù)難題有待解決，本文將從摻合料、模具和脫模劑的角度進(jìn)行試驗(yàn)分析與探討。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料1.1.1 水泥

試驗(yàn)所用水泥為福建紅獅水泥廠生產(chǎn)的 P·O42.5 級(jí)散裝水泥，其技術(shù)指標(biāo)見表 1。

表 1 試驗(yàn)所用水泥的性能指標(biāo)

1.1.2 減水劑

試驗(yàn)所用減水劑為來自科之杰的聚羧酸減水劑，其性能指標(biāo)見表 2。

表 2 試驗(yàn)所用減水劑性能

1.1.3 其他

試驗(yàn)所用其他原材料均來自公司攪拌站的生產(chǎn)用料，粉煤灰為 F 類Ⅱ級(jí)粉煤灰，礦粉等級(jí)為 S95，砂的細(xì)度模數(shù)為 2.6，石子是粒徑為 5～20mm 的反擊破石子。所用水為普通城市自來水，水質(zhì)符合 JGJ 63—2006《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定。

1.2 試驗(yàn)方案

本試驗(yàn)設(shè)計(jì) C35、C50 兩個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的配合比進(jìn)行試驗(yàn)，其中始終保持膠凝材料總量不變，同時(shí)保持水膠比砂率不變，通過調(diào)整粉煤灰及礦粉的摻量試驗(yàn)其對(duì)清水表觀質(zhì)量的影響。同時(shí)采用鐵模和塑料模成型試件，并且分別用不同的脫模劑進(jìn)行交叉試驗(yàn)，每個(gè)配合比分別成型 4 組不同的組合，通過清水表觀質(zhì)量確定最佳的組合組。試驗(yàn)具體配合比見表 3。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 模具與脫模劑

本次試驗(yàn)用兩種模具進(jìn)行對(duì)比，分別是鐵模和塑料模，鐵模規(guī)格為 150mm×150mm×550mm，塑料模規(guī)格為 150mm×150mm×300mm。為了使孔洞數(shù)據(jù)具有可比性，統(tǒng)一將孔洞數(shù)量的數(shù)據(jù)換算成 1 平米有孔數(shù)量（單位：個(gè)/m2）。脫模劑分別采用親水脫模劑和憎水脫模劑，親水脫模劑為科之杰生產(chǎn)的專用于清水混凝土的脫模劑，憎水脫模劑為實(shí)驗(yàn)室用普通機(jī)油脫模劑。

1.3.2 拌合狀態(tài)控制

整個(gè)試驗(yàn)組均通過調(diào)節(jié)外加劑的方法，使混凝土拌合狀態(tài)趨于一致，更加方便對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析，使結(jié)果根據(jù)有表征性。控制坍落度在 180～200mm 之間。

表 3 試驗(yàn)組所用配合比 k g/m3

1.3.3 評(píng)價(jià)方法

清水混凝土表觀質(zhì)量的評(píng)價(jià)有很多方面，如色差、水線、麻面、孔洞及表面平整度等[7]。本試驗(yàn)以孔的數(shù)量為主要指標(biāo)來評(píng)價(jià)清水混凝土的表觀質(zhì)量，并且只以＞1mm 孔的數(shù)量作為量化指標(biāo)，保證客觀性。

2 結(jié)果與討論

試驗(yàn)結(jié)果如表 4 所示，表中的數(shù)據(jù)表示每平方米有＞1mm 孔的個(gè)數(shù)，以此作為對(duì)比。表中分成 C35 與C50 兩個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，可以驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果對(duì)不同的強(qiáng)度等級(jí)混凝土的表現(xiàn)。

從表中可以看出脫模劑的類型對(duì)表觀質(zhì)量的影響最大，親水性脫模劑的效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于憎水性脫模劑。從孔數(shù)量來看，使用鐵模的效果比塑料模好，所有組別中鐵模的表現(xiàn)均優(yōu)于塑料模，塑料模的孔數(shù)量基本是鐵模的兩倍以上。就不同摻合料組進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，無論是用親水脫模劑還是憎水脫模劑，第 1 組的孔洞數(shù)量都是最少的，第 2 組次之，第 3 組孔洞最多，因此可以得出結(jié)論：粉煤灰與礦粉的比例為 2:1 時(shí)對(duì)表觀質(zhì)量有較好的影響。

表 4 試驗(yàn)結(jié)果 個(gè)/m2

3 結(jié)論

本試驗(yàn)從礦物摻合料、模具與脫模劑三個(gè)方面探討了清水混凝土表觀質(zhì)量的影響因素。試驗(yàn)結(jié)果表明：脫模劑的種類影響最大，親水脫模劑效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于憎水性脫模劑；鐵模優(yōu)于塑料模；礦物摻合料中粉煤灰與礦粉之比為 2:1 時(shí)效果最好。

[1] DB 11/ T464—2007．建筑工程清水混凝土施工技術(shù)規(guī)程[S]．

[2] 張萍．清水混凝土配合比設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量控制[J]．預(yù)拌混凝土，2014(8): 107-110．

[3] 顧勇新．清水混凝土工程施工技術(shù)及工藝[M]．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006．

[4] Josef Taferner, Chris tian Sodeik at. Quality Fair-faced Concrete.The Universit y of Bressanone, Beton und S tanlbet onbau, 2005(6).

[5] 楊文旻，談一評(píng)．淺談清水混凝土[J]．工業(yè)建筑，2009(39): 893-896．

[6] 崔鑫，于振水，路林海，等．清水混凝土的性能研究、生產(chǎn)及施工技術(shù)綜述[J]．預(yù)拌混凝土，2017(1):102-106．

[7] 張建雄，繆昌文．清水混凝土外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的研究[J]．預(yù)拌混凝土，2008(1): 95-100．