肖露笛

中國石油大學(xué)（華東）經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院

1 清水混凝土的發(fā)展背景

清水混凝土產(chǎn)生于20 世紀(jì)20 年代，現(xiàn)今清水混凝土在亞洲日本得到大規(guī)模應(yīng)用發(fā)展，清水混凝土以其區(qū)別于其他人工材料的質(zhì)樸與厚實等特性被世界上越來越多的建筑師所青睞[1]。由于混凝土在建筑工程的各個領(lǐng)域中的廣泛使用，一些建筑師逐漸開始關(guān)注材料本身的質(zhì)地所呈現(xiàn)的裝飾效果，而不是單純的將混凝土用作結(jié)構(gòu)材料，并開始在實際建筑工程中利用材料本身獨(dú)特的裝飾特點來體現(xiàn)建筑物所傳達(dá)的情感。

最著名的是由路易斯·康（Louis Kahn）設(shè)計的耶魯大學(xué)美術(shù)館，由埃羅·沙里寧（Eero Saarinen）設(shè)計的紐約肯尼迪國際機(jī)場的全球航空大樓，位于華盛頓的達(dá)拉斯國際機(jī)場的航站樓等。20 世紀(jì)六十年代清水混凝土結(jié)構(gòu)在歐美等發(fā)達(dá)國家開始流行[2]，到20 世紀(jì)80 年代，建筑師們繼承了以前的國際主義風(fēng)格，并更加關(guān)注建筑結(jié)構(gòu)的高科技含量。他們被稱為“高技派”。其中，以理查德·羅杰斯（Richard George Rogers），諾曼·福斯特（Norman Foster）等為代表，代表作品為香港匯豐總部大樓、巴黎蓬皮杜藝術(shù)中心等。

在亞洲，日本處于建筑行業(yè)的最前沿。在施工過程中，為了節(jié)約工程成本，一些混凝土工程被直接使用而無需進(jìn)行抹灰、貼面等步驟。在混凝土工程的應(yīng)用方面，日本的清水混凝土技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，進(jìn)行施工時，日本采用現(xiàn)代外墻修復(fù)技術(shù)，去除模板后對混凝土墻面進(jìn)行了修飾，使混凝土墻面達(dá)到了很高的精致度。同時，它也充分展示了材料的原始和本真的特性。以安藤忠雄為代表的被稱為“清水混凝土詩人”的近代日本建筑師將無為而為的東方禪學(xué)思想融入了他們的設(shè)計中，充分體現(xiàn)了東方文化的基本內(nèi)涵[3]。

在我國，清水混凝土施工技術(shù)在國內(nèi)出現(xiàn)時間相對偏晚，改革開放之后清水混凝土工藝才傳入我國，主要在內(nèi)澆外掛體系進(jìn)行應(yīng)用普及。隨著我國混凝土技術(shù)的更新和提高，其應(yīng)用更加廣泛，不再局限于一種體系[4]，清水混凝土因此逐漸受到青睞。20 世紀(jì)末，清水混凝土結(jié)構(gòu)在歐美發(fā)達(dá)資本主義國家萌生并廣泛推廣，但國內(nèi)對于這方面的研究還處于空白階段。20 世紀(jì)70 年代，清水混凝土多用于預(yù)制清水混凝土墻板的內(nèi)外掛體系施工過程，并取得初步進(jìn)展。好景不長，隨著關(guān)注重心向面磚于玻璃幕墻方向的偏移，此項技術(shù)發(fā)展受到抑制開始進(jìn)入平靜時期。

1997 年，“結(jié)構(gòu)長城杯工程”獎的設(shè)立對于清水混凝土技術(shù)進(jìn)步具有里程碑意義，它賦予了此項技術(shù)新的希望。這時，一批批中國建筑師發(fā)現(xiàn)并體驗到清水混凝土優(yōu)越性，開始挖掘應(yīng)用與施工過程中，使此項技術(shù)在工業(yè)與民用建筑領(lǐng)域和市政工程方面被普遍采用。國內(nèi)外許多知名建筑物無一不體現(xiàn)出清水混凝土施工技術(shù)優(yōu)越性，如聯(lián)想研發(fā)中心（如圖1）、上海浦東國際機(jī)場航站樓、蘭州城市規(guī)劃展覽館、東方明珠電視塔、烏鎮(zhèn)木心美術(shù)館、上海保利大劇院等。近幾年由于我國對環(huán)境的重視及清水混凝土工藝技術(shù)的發(fā)展，清水混凝土的應(yīng)用已從機(jī)場等大型建筑擴(kuò)張到普通的民用建筑中。

圖1 北京聯(lián)想研發(fā)基地工程應(yīng)用效果圖

2 清水混凝土的特點

2.1 清水混凝土的優(yōu)點

清水混凝土隸屬于混凝土，但具有獨(dú)特的裝飾功效，因此被稱為裝飾混凝土[5]。在實際操作過程中，清水混凝土能夠通過一次澆注即可成型，使得成型后的清水混凝土表面平整光滑、色澤均勻、棱角分明、無碰損和污染。同時，清水混凝土自身質(zhì)樸的原材料讓建筑本身具有自然與生活結(jié)合一起的質(zhì)感，相比其他裝飾，清水混凝土的自然表現(xiàn)更能夠寄托人們的情感。成型后的清水混凝土無需抹灰、涂料等其他外裝飾操作，即可將成型后的混凝土面作為裝飾面，節(jié)約了裝飾成本的同時減少了建筑垃圾。

2.2 清水混凝土的缺點

由于清水混凝土直接暴露于空氣中，導(dǎo)致加快混凝土的碳化，過早失去混凝土對鋼筋的保護(hù)，從而危及建筑結(jié)構(gòu)[6]。同時，清水混凝土技術(shù)相對不夠成熟，施工難度相對較大，在施工過程中容易造成成型結(jié)果不理想。

3 清水混凝土的施工工藝

清水混凝土有別于普通的混凝土，施工過程中需要工人精湛的技能和嚴(yán)格的施工工藝，才能夠達(dá)到預(yù)期的效果。其施工工藝具體體現(xiàn)在以下幾點。

（1）施工順序嚴(yán)格：首先需要進(jìn)行色彩檢測、比對，因此在拌制水泥等其他施工過程之前先打料塊，通過儀器檢測、對比前次色彩，確定符合標(biāo)準(zhǔn)且前后無差異、色彩均勻。

（2）施工溫度嚴(yán)格：施工過程中的溫度相對比較嚴(yán)格，一年中僅四月到十月適合施工，其他時間段由于溫度偏低或偏高均不宜施工。

（3）水泥配合比嚴(yán)格：通過控制混凝土配合比和原材料來保證強(qiáng)度、質(zhì)量統(tǒng)一，因此確保每塊混凝土所用的砂石的色澤和級配保持統(tǒng)一、水泥配合比和原材料保持統(tǒng)一，同時必須確保震搗均勻，不出現(xiàn)分層離析現(xiàn)象，以保證清水混凝土能夠展現(xiàn)出過關(guān)的美觀要求和工作特性。

（4）模板要求嚴(yán)格：在施工過程中需要按照建筑物定做相應(yīng)的模板，其模板必須剛度、強(qiáng)度、光滑度、耐腐蝕性、吸水性高，以保證在注入混凝土?xí)r不發(fā)生漿體外流、變形等情況[7]，同時對于連接模板的螺栓等配件要求同樣嚴(yán)格，確保模板連接緊密，且拆模時方便，模板體系如圖2 所示。

圖2 模板體系示意圖

（5）養(yǎng)護(hù)要求嚴(yán)格：混凝土的養(yǎng)護(hù)直接關(guān)乎混凝土的特性，如果養(yǎng)護(hù)的方式、時間、溫度等不當(dāng)，清水混凝土可能會出現(xiàn)裂縫等情況，影響其強(qiáng)度、外觀等[8]。

因為清水混凝土的美觀要求，它的前期后期養(yǎng)護(hù)也尤為重要，這也對施工人員的管理提出了要求。

4 清水混凝土的應(yīng)用

4.1 清水混凝土的應(yīng)用意義

4.1.1 優(yōu)越的質(zhì)量性能

清水混凝土施工屬于一體成型，且無需抹灰等操作，消除了施工過程中的建筑死角和結(jié)構(gòu)裂縫、外層脫落等質(zhì)量隱患。同時省去抹灰、裝飾的厚度后混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面增大，增加了構(gòu)件的抗壓能力。

4.1.2 經(jīng)濟(jì)效益顯著

隨著我國城市化和城市化進(jìn)程的不斷加快，土地資源日趨緊張，為滿足人們對住房的剛性需求，鋼筋混凝土房屋的設(shè)計和建造高度也越來越高。目前，混凝土結(jié)構(gòu)面層材料主要有面磚、涂料、鋁板、石材等，這些材料都存在一定的缺陷。面磚有粘結(jié)問題，一旦脫落，相當(dāng)危險；涂料在日光照射后容易脫色，耐久性差；大理石，花崗巖和其他石材較厚，這會增加墻的厚度，影響室內(nèi)使用空間，并減少建筑物的有效使用面積；鋁膠合板成本高，制造工藝相對復(fù)雜。清水混凝土的廣泛應(yīng)用有效避免了墻體空鼓、開裂、脫落等常見質(zhì)量隱患，墻體的受潮、防漏等問題得到有效解決，節(jié)省了一定的工作量，并實現(xiàn)了工程施工的經(jīng)濟(jì)效益。

4.1.3 綠色環(huán)保價值

從資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的角度來看，清水混凝土非常適合中國的國情。清水混凝土也被稱為綠色混凝土，它的結(jié)構(gòu)一次澆筑成型，無需剔鑿和修補(bǔ)，表面無抹灰層。它減少了建筑材料的使用，從而也減少了大量的建筑廢物，這對保護(hù)環(huán)境是非常有益的。同時省去了諸如抹灰，噴涂和干掛之類的裝飾工作，減少了諸如甲醛之類的化學(xué)產(chǎn)品的使用，避免資源浪費(fèi)的同時減小裝飾材料對人體健康的影響程度；另外，在施工中減少砂漿的使用，并有效降低施工現(xiàn)場的施工噪音[9]。

4.2 清水混凝土的工程實例應(yīng)用

清水混凝土隸屬于混凝土，既具有普通混凝土的特性，又具有獨(dú)特的裝飾特性[10]，因此，清水混凝土在實際工程中的應(yīng)用性更加廣泛。同時，隨著我國清水混凝土的施工工藝的提升，清水混凝土可以應(yīng)用于大型的工業(yè)建筑、中小型的民用建筑；鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)的建筑工程；現(xiàn)代家居裝飾、樓梯等內(nèi)部結(jié)構(gòu)；橋梁工程、電力工程、高層建筑、公共建筑等。

4.2.1 在橋梁工程的應(yīng)用

在橋梁工程中的應(yīng)用主要是高速公路橋梁、地鐵、輕軌等。目前，針對人們對橋梁內(nèi)實外美的要求和關(guān)注，出于清水混凝土獨(dú)特的裝飾作用和優(yōu)越的質(zhì)量性能，我國諸多橋梁工程中采用清水混凝土，比如山東濱大高速公路、廣州地鐵四號線的地鐵墩柱、武漢輕軌一號線、青島地鐵十三號線的靈山衛(wèi)站和兩河站等四座車站、鄭州市京廣快速路等。在實際施工過程中，為了得到預(yù)期的外觀效果，需要嚴(yán)格把控混凝土原材料選取、混凝土運(yùn)輸和澆筑等工藝。在施工之前，需要對清水混凝土的原料及配合比、模板、澆筑、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬測試，確保達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行正式施工。

4.2.2 在電力工程建筑的應(yīng)用

吉安變電站的主變基礎(chǔ)、蘭溪電廠的主廠房采用了清水混凝土工藝。在對吉安變電站的主變基礎(chǔ)施工時，施工方嚴(yán)格把控清水混凝土原材料的選擇和施工、模板的制作與安裝，使得吉安變電站能夠達(dá)到質(zhì)量過關(guān)、外觀美觀的效果。在蘭溪電廠施工時，需要對廠房的外包鋼柱、梁、板采用清水混凝土施工技術(shù)，確保施工質(zhì)量和美觀。

4.3 在公共建筑的應(yīng)用

上海浦東國際機(jī)場航站樓、國家體育場為內(nèi)現(xiàn)澆清水看臺板、武漢琴臺大劇院、青島卓亭廣場等成功應(yīng)用了飾面清水混凝土技術(shù)。其中青島卓亭廣場使用清水混凝土的造價為1300 元/m2，使用普通混凝土的造價為1000 元/m2左右，但需要額外的600 元左右的石材鋪裝。兩者相比之下，采用清水混凝土工藝施工節(jié)省300 元/m2，從經(jīng)濟(jì)和施工方面來看，采用清水混凝土更經(jīng)濟(jì)、便捷，具有較高的推廣價值。

5 結(jié)束語

清水混凝土具有的美觀、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等優(yōu)良特性，在現(xiàn)代建筑行業(yè)有巨大的市場潛力。同時，清水混凝土在應(yīng)用過程中表現(xiàn)出優(yōu)越的結(jié)構(gòu)性能，已經(jīng)成為我國混凝土類別中較為重要的一種類別，作為獨(dú)特的建筑材料，清水混凝土的應(yīng)用將會更加廣泛。