清水混凝土的研究与应用

2006年混凝土分公司科研课题清水混凝土的研究与应用

河北建设集团混凝土分公司

2006年11月24日

清水混凝土的研究与应用

混凝土分公司刘永奎、张冬原、姚志玉、李建立、韩军卫

1、前言

清水混凝土指混凝土墙体、梁、柱、顶板表面平整光洁，不再进行抹灰找平，只需刮腻子找平涂装。清水饰面混凝土指混凝土结构拆除模板后，其表面层即为装饰面层（原浆、原色、原面），其表面略加清理修饰或表面涂防碳化剂，就可达到设计要求的装饰效果。

清水混凝土体现的是“素面朝天”的品位。要求表观光滑、美观，内在质量高、耐久性好，是高性能钢筋混凝土发展的热门课题之一。它对施工测量、混凝土配合比设计和原材料质量控制、成品保护、表面修补、模板选择等方面有较高要求;新拌混凝土须具备有较好工作性、粘聚性;模板工程和养护等施工要求也很高。因为配置要求高、施工难度大、可变因素多，难以被采用。是国内建筑领域很少涉足的一片领域，但随建筑业发展，清水混凝土以优良的外观、良好的内在性能受到越来越多设计师和业主的青睐。

近年来，我国主要在市政高架工程、桥梁工程、港口码头工程、仓储工程、大型标志性建筑上有较多使用，公共建筑和住宅工程也正逐渐应用。为增加技术积累，满足大唐保定热电厂等工地清水混凝土施工要求，我公司对清水混凝土进行系列研究应用工作。

2、材料选用

2.1原材料

清水混凝土最大特点是要颜色一致、无色差，要在视角上给人一种美感，

因此对各种原材料的选自比较严格，一般除了依据相关规范外还应遵循两个原则，一是有利于改善混凝土拌合物的和易性，减少泌水和离析；二是有利于提高混凝土硬化后的视觉效果。

2.1.1水泥

一般选用等级不低于42.5Mpa质量稳定、活性较高的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。水泥细度要适中，体积稳定性要好，碱含量低，最好采用低碱水泥，如水泥碱含量高，会造成混凝土经干循环在表面返碱，影响外观。

同时要求水泥厂家有较大生产规模，这样能够保证连续、稳定供货，确保混凝土颜色一致。

本试验试选用易县和益太行山42.5P.O水泥和兴盛太行山42.5P.O水泥。易县和益太行山42.5P.O水泥技术指标如下：

2.1.2集料

集料的性能对清水混凝土质量和外观也有较大影响。

一般砂采用洁净的，颗粒接近圆形的天然中粗河砂，细度模数在 2.6-3.2为宜。除细度模数选择大的以外，砂的级配应当好，大于5mm和小于0.315mm

的数量宜少，否则级配较差，影响混凝土的和易性和强度。最好0.6mm累计筛余大于70%，0.315mm累计筛余达到90%，而0.15mm累计筛余达到98%。此外天然砂较人工砂需水量小，对硬化后期混凝土强度的增长有利。

粗集料宜选用坚硬密实的石灰岩或辉绿岩、花岗岩、正长岩等深成火成岩碎石。粗集料的最大粒径与混凝土的构件尺寸、钢筋间距以及泵送条件等多种因素有关。通常情况下，对于级配良好的粗集料来说，最大粒径越大，所有粗集料堆积后的空隙体积就越小，因此能够节约水泥浆，对于强度和变形都有利，并且拌料的工作度也比较好。

此外，砂石集料的含泥量都要小。

2.1.2.1砂

我们对于本地满城产水洗河砂进行适应性试验，选用细度模数为2.6-2.9

中砂。

2.1.2.2石子

选用本地满城产石灰岩5-20mm连续级配碎石。

2.1.3掺合料

选用衡水Ⅰ级粉煤灰

粉煤灰的品质要保持匀质，色泽均匀，长期稳定供货，选用Ⅰ级粉煤灰，否则会出现色差和鱼鳞状表面效果。

试验证明粉煤灰掺量不宜过高，过高则表现灰暗，没有光亮效果

2.1.4.1外加剂。

混凝土的流动度和坍落度等拌和性能主要依靠外加剂来调节。因此我们主要采用U-A-A高效复合减水剂和聚羧酸外加剂。

2.1.4.2

U-A-A高效复合减水剂混凝土具体技术性能入下：

2.1.5.1聚羧酸高效外加剂

塌落度1h经时损失为0.5cm：减水率20~30%。

2.2配合比及实验

清水混凝土配合比设计一般按照高性能混凝土的设计要求进行，在满足

泵送要求的前提下尽量降低水胶比，增加密实性。同时应是混凝土具有均一的外观质感，良好流动性能，美在均质性能、力学性能、体积稳定性、耐久性和经济性。

试验清水混凝土参考配合比如下：

此外，我们还先后对不掺外加剂、掺加奈系、氨基磺酸盐系、密胺系、改性木质素磺酸盐系、聚羧酸盐系不同类型外加剂进行了一系列试验。

2.3试验结论

2.3.1混凝土的配制

清水混凝土要颜色一致，则要求所用的材料一致。水泥应选用厂家、等级、品种相同且安定性好、强度好的水泥；砂石也应按照规定选用合格材料；外加剂不仅要满足混凝土施工性能的要求，而且要有利于提高混凝土的内在质量和外观效果。我们通过大量的试验发现羧酸系减水剂具有独特的优点：该外加剂与水泥有相对更好的相容性，即使在掺量较低时也能使混凝土具有高流动性，同时有相当的减水和增稠效果，混凝土分层和泌水现象得到较大改善，抗离析能力大大提高。同时，对于低水胶比具有低粘度和较好的坍落度保持性能，因此，非常适宜清水混凝土的配制。对于其它几类减水剂，改性木质素黄酸盐系列减水剂，缺点是减水率较低，坍落度损失较快，和易性差；氨基磺酸盐系和密胺系外加剂稳定性差，也容易泌水，萘系减水剂虽然也有一些能使混凝土保持坍落度，使拌合物和易性好，无离析泌水现象，但

在以往的施工经验中，我们发现，萘系减水剂抗离析能力差，混凝土拆模后经常发现水线、鱼鳞斑等现象。混凝土应取样试配，按试配的配合比施工，严格控制坍落度。

2.3.2混凝土浇捣

混凝土浇捣前要进行模板内部清理，干净后用水湿润方可浇筑，振捣方法要正确，墙、柱根部先浇同混凝土内砂浆成分相同的水泥砂浆，顶部浇筑时加入适量洗净的石子，这样既保证根部、顶部混凝土的强度，又可使材质均匀一致。

搅拌一要均匀，二要保证时间，振捣要密实，不得漏浆。对于墙体及大体积混凝土，采用自然流淌，按照“一个坡度、薄层浇筑、顺序推进、一次到顶”十六字方针。位于斜坡顶，依据振捣器所振动的范围布置卸料点，坡脚及中部振捣密实，随着振捣的方向向前推进，确保混凝土浇筑质量，卸料高度超过3m时，则采用串筒或溜槽。

2.3.3混凝土养护

混凝土早期养护，应派专人负责，使混凝土处于湿润状态，养护时间应能满足混凝土硬化和强度增长的需要，使混凝土强度满足设计要求。

3、清水混凝土的应用实例

3.1大唐保定电厂烟囱筒身

3.1.1原材料选用：

a、水泥：保定太行兴盛P.O42.5

b、砂：满城Ⅱ区中砂，细度模数2.7，含泥量1.0

c、河石：5-25mm连续粒级，