地鐵地下車站高耐久性清水混凝土施工技術

沈玉，巨高權

（中交二公局第三工程有限公司，陜西 西安 710016）

0 前言

清水混凝土的使用源于歐、美、日等發達國家。國外清水混凝土技術較成熟，應用較多，如悉尼歌劇院、日本國家大劇院、巴黎史前博物館等世界知名的藝術類、地標類建筑。國內清水混凝土技術還不成熟，處于發展階段，在地下工程成功應用的案例較少，由于軌道交通地下車站混凝土所處環境特殊，混凝土在施工過程中很難避免質量通病的產生，從而難以達到清水混凝土“素面朝天”的美感。

針對地鐵地下車站混凝土所用原材料、配制技術、車站結構適用特點的調研，通過大量的混凝土配合比設計與優化，對清水混凝土工作性能關鍵指標進行研究；采用加入抗裂劑、外觀改良劑等外加劑的手段，保證混凝土的耐久性，同時極大改善了地下工程清水混凝土的工作性能和外觀質量；通過現場的模型試驗，對模板材料、脫模劑種類、分層厚度、分層時間、振搗時間、拆模時間、養護時間等材料工藝參數進行比選，形成了一套完整的地鐵地下車站高耐久性清水混凝土施工技術，確保了清水混凝土在地下車站工程的成功應用。

1 清水混凝土質量影響因素及主要研究內容

1.1 質量影響因素

（1）原材料及配合比。

（2）模板體系及脫模劑。

（3）施工工藝等技術措施。

（4）保護涂層。

（5）施工管理水平。

1.2 主要研究內容

（1）優化混凝土配合比設計，形成一套完整的車站高耐久性清水混凝土配制技術。

（2）優化混凝土施工工藝，形成一套完整的車站高耐久性清水混凝土施工技術。

2 清水混凝土配合比設計與優化

項目采用 C45 混凝土配合比作為清水混凝土配比設計的基礎，配比見表1。

考慮清水側墻厚度較大，屬于大體積混凝土，施工時應當考慮溫升引起的溫度裂縫，應通過適當提高礦物摻合料的比例來降低水泥水化熱。因此，采用單摻礦粉與雙摻礦粉、粉煤灰兩個系列來配制清水混凝土，并根據模型試驗構件的清水效果確定最終的配比。

對表1 中的配合比設計關鍵參數微調用于清水混凝土基礎配合比的設計，微調后的關鍵參數見表2。

表2 C45 清水混凝土初步配比 kg/m3

通過優化、試配和調整，重新調整后的混凝土配比見表3。

表3 C45 清水混凝土優化配比 kg/m3

膠凝材料中外加劑摻量：減水劑 1.25%～1.35%、抗裂劑 5%～8%、外觀改良劑 1%、水化熱抑制劑 1%～1.5%。

兩個系列的混凝土關鍵性能參數均能滿足要求，外觀效果及實體模型試驗詳見圖1～3。

圖1 雙摻系列外觀

3 鋼筋工程施工技術

（1）鋼筋安裝前保證鋼筋表面潔凈，受污染的鋼筋不得使用；鋼筋經除銹以及去污染后，其截面面積及性質應符合設計要求。

（2）保護層墊塊安裝應穩固，保證墊塊與模板接觸為點接觸或線接觸。

（3）對于天氣等不可抗拒原因造成的施工延期而導致生銹的鋼筋需要做除銹處理，對嚴重銹蝕的鋼筋需要更換。

（4）長時間外露鋼筋采用塑料管進行保護或涂刷水泥凈漿防銹（圖4），并用防水油布覆蓋（圖5）。

圖4 鋼筋刷水泥漿防銹

圖5 覆蓋防水油布防水

4 模板施工技術

4.1 車站立柱雙層模板工藝

雙層模板加工及安裝示意圖見圖6、7 所示。

圖6 雙層模板加工及安裝示意圖

4.2 車站側墻模板工藝

圖2 單摻系列外觀

圖3 清水混凝土實體模型

側墻模板采用鋼模板對貼維薩清水模板方案，清水模板與鋼模板采用強力膠和自攻螺釘固定，模板安裝前在鋼模板背部打孔用于安裝固定螺釘，孔直徑稍大于螺釘，間距 300mm，成梅花點狀布置；鋼模板寬 1800mm，因此，清水模板需要剪裁成 1220mm×1800mm 的尺寸，切口涂刷防水漆；清水模板和鋼模板背部涂抹強力免釘膠，避免固定后發生松動等現象。側墻模板底部在臺口位置粘貼 5mm 厚度止漿條，同時在模板拼裝過程中在模板內側打密封膠進行二次止漿，混凝土澆筑前先澆筑砂漿層，完成底部三重止漿措施。側墻模板現場加工圖見圖7。

圖7 清水混凝土側墻模板加工圖

5 混凝土施工技術

（1）側墻混凝土等級為 C45，考慮到施工側墻長度較長，為避免側墻開裂，需要降低混凝土內部的溫升，實際施工配比采用雙摻的配比。試驗前 2h 測試現場砂石料含水率，以砂含水 5.5%、石子含水 0.5%為例，根據理論配比計算的施工配比見表4。

表4 C45 清水混凝土配比 kg/m3

（2）混凝土采用下料管下料，下料管底部距離上一次混凝土澆筑面高度小于 1m。

（3）下料管間距 2～3m，陰陽角處距模板面 40～60cm 處布設下料點，防止漿體向四周擴散聚攏，導致陰陽角處漏漿或棱線露砂、不光澤。

（4）正式澆筑前在側墻底部先澆筑 5cm 厚砂漿，防止接縫處出現爛根現象。

（5）每兩個下料管間設置一個振搗棒，振搗間距30cm，墻體兩側振搗點錯位布置，上下分層澆筑振搗點也錯位布置。

（6）采用尺量控制振搗間距，采用秒表記錄振搗時間。

（7）以 0.4m 為一層進行澆筑，以分段澆筑長度23m 為例，計算每層入模混凝土控制在 9.2m3，每車混凝土運輸 9m3，不得超運。

（8）澆筑到頂部時，清除表面浮漿，并將準備好的一定量石子均勻撒在混凝土表面，用振搗棒振入混凝土中。根據混凝土狀態，在澆筑完成后 1～3h 內對混凝土頂部進行二次振搗，并作收面處理。

（9）收面完成后的混凝土表面灑入 1～2cm 的清水進行養護。

（10）為防止混凝土內部溫差變化過大，增加開裂風險。側墻混凝土拆模后采用保溫被覆蓋養護，降低混凝土與環境的熱交換，減少混凝土內部溫度變化速率。

圖8～10 為清水混凝土施工現場圖。優化后的清水混凝土施工工藝參數見表5。

表5 優化后的清水混凝土施工工藝參數

圖8 入模溫度控制

圖9 振搗間距控制

圖10 振搗時間控制

6 創新點

6.1 耐久性清水混凝土配合比的優化

（1）建立新拌混凝土及硬化混凝土性能量化參數，包括坍落度、擴展度、倒桶時間、保坍時間、離析泌水、粘聚性、含氣量、抗壓抗折強度、耐久性等。同時建立氣泡、顏色、色差等外觀影響因素的評價標準及試驗方法。

（2）混凝土坍落度控制在 (200±20)mm 以內對氣泡的排出較為有利，保證每車混凝土從開始到結束的坍落度變化不超過 40mm，澆筑整體不會出現較為明顯分層現象，也不會出現明顯的氣泡富集現象。

（3）地下車站高耐久性清水混凝土宜采用雙摻配合比設計，配制過程需嚴格控制粉煤灰的摻加量，一般不超過 10%。

6.2 通過模型試驗進行耐久性清水混凝土施工參數的優化

（1）通過現場模型試驗對比相同材質模板，水性脫模劑效果優于油性脫模劑（缺點為遇水抗沖刷能力弱），水性脫模劑稀釋比應控制在 1:2。清水混凝土施工宜采用木模板施工，鋼模板、高分子材料模板在排氣泡、表面光滑度方面不如木模板。鋼模板涂刷水性脫模劑后如長時間未澆筑，易產生銹漬；高分子材料模板受熱后易在混凝土表面留下檁條紋，影響混凝土表觀質量。

（2）為減少模板拼接位置漏漿的概率，側墻模板底部在臺口位置粘貼 5mm 厚度止漿條，同時在模板拼裝過程中在模板內側打密封膠進行二次止漿，混凝土澆筑前先澆筑砂漿層，完成底部三重止漿措施。雙層模板施工工藝和對貼鋼模板施工工藝在實際應用中均取得良好止漿效果和禪縫效果。

（3）為避免后期混凝土表面產生過多氣泡，混凝土分層厚度宜控制在 40cm，振搗間距宜控制在 25～30cm；提棒方式不宜采用連續提棒形式，宜采用三次提棒，每次提棒距離 1/3，穩定 5s，第三次穩振完成后提出。

7 結語

采用地鐵地下車站高耐久性清水混凝土施工技術，耐久性清水混凝土立柱和側墻整體效果偏冷灰色，手感光滑細膩，90% 以上氣泡直徑小于 2mm，禪縫順直交圈，裂縫寬度由原來的 0.1～0.2mm 降低到 0.07mm，屬于無害裂縫，達到了清水混凝土對外觀高要求的標準。實體效果圖見圖11 所示。

圖11 清水混凝土側墻和立柱實體效果圖

（1）清水混凝土原材料成本與本地普通混凝土用原材料相關，若當地地材及粉料性能指標較好，清水混凝土成本并無明顯增加，若地材及粉料等材料較差，需添加部分微珠、硅粉以及高性能外加劑等特殊材料，成本混凝土每方增加 10～20 元，各地原材料價格不同，預計混凝土材料綜合成本增加 2%～10%。

（2）綜合國內外常用的清水混凝土模板如 PERI、MISA、WISA 的倒用次數及成本分析，比對國內普通模板，同時根據清水混凝土用量及構件情況，模板成本增加約在 5%～15%。

（3）選用國產水性脫模劑，該脫模劑成本較低，且應用效果良好，比對各類常用清水混凝土脫模劑的價格，脫模劑基本不增加成本。

（4）使用進口的保護劑成本每方混凝土增加約140 元，使用國產優質保護劑產品成本每方混凝土增加約 100 元。

采用高耐久性清水混凝土不僅提高了基礎設施的表觀質量，而且也提高使用壽命，同時，免去了各種裝飾涂料的使用，有利于節約資源、保護環境。