周脈席，于誠，姜騫，張茜，李貞

（江蘇蘇博特新材料股份有限公司 高性能土木工程國家重點實驗室，江蘇 南京 211100）

0 引言

將一次成型、 不做任何裝飾的混凝土稱為清水混凝土，其廣泛應用于各種建筑及市政工程中。與傳統(tǒng)的混凝土相比，清水混凝土具有質優(yōu)價廉、環(huán)保高效等優(yōu)點。 在清水混凝土廣泛應用的同時，多種因素如模板、鋼筋、脫模劑以及混凝土澆筑振搗等容易導致諸如蜂窩、麻面、砂線、色差、氣泡、冷縫、錯臺等常見的外觀質量問題。 從混凝土顏色均一性、氣泡粒徑與數(shù)量、表面平整度和外觀缺陷四個方面構建清水混凝土外觀質量評價標準及評價體系， 并以江陰靖江長江隧道清水混凝土項目為工程實例， 以新構建的評價體系從混凝土色差和氣泡兩個方面定量評價不同模板材質對清水混凝土外觀質量的影響，最終確定WISA 板為現(xiàn)場施工用模板。

1 清水混凝土外觀質量評價體系

根據清水混凝土定義及JGJ 169—2009《清水混凝土應用技術標準規(guī)范》， 清水混凝土外觀質量標準為混凝土表面平整、顏色均勻一致、無蜂窩、麻面、露筋和明顯氣泡。相關的評價標準并不統(tǒng)一，可根據清水混凝土外觀質量控制標準即顏色均一、氣泡粒徑及數(shù)量、表面平整度和其他外觀缺陷四個方面對清水混凝土外觀質量進行定量評價[1]，通過設置評價方法和指標，建立較完善的清水混凝土外觀質量評價體系[2]。

2 清水混凝土外觀質量的分項評價

2.1 顏色均一性評價

混凝土顏色均一性易受人眼識別敏感度、現(xiàn)場光線明暗度等多種因素制約。 為此，可采用Image Pro Plus 圖像處理分析軟件， 采集混凝土外觀照片進行灰度統(tǒng)計分析，根據灰度均值及標準差進行混凝土顏色均一性評價，值得注意的是，在圖像采集過程中，要統(tǒng)一拍照參數(shù)，減少隨機性帶來的誤差。

混凝土外觀顏色均一性采用圖像灰度標準差作為評價標準，具體指標如表1 所示。 灰度標準差小于6 為優(yōu)，6～10 之間為良，超過10 則為差。

表1 清水混凝土外觀顏色均一性評價指標

2.2 氣泡粒徑與數(shù)量評價

Image pro plus 軟件同樣可以對混凝土表面氣泡粒徑與數(shù)量進行處理分析， 根據混凝土表面氣泡粒徑與數(shù)量可分為優(yōu)、良、差3 個等級，結果如表2 所示。

表2 清水混凝土表面氣泡評價指標

2.3 表面平整度評價

清水混凝土表面平整度可參考GB 50204—2015《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》中“現(xiàn)澆結構分項工程”的相關規(guī)定，作為清水混凝土表面平整度的評價和驗收方法。 也可根據工程情況或工程需要， 提出更為嚴格的表面平整度的尺寸允差值。 結合相關工程實例，制定清水混凝土表面平整度評價標準（表3）。

表3 清水混凝土表面平整度的評價指標

2.4 外觀缺陷評價

GB 50204—2015 《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》中將混凝土現(xiàn)澆結構外觀質量缺陷分為一般缺陷和嚴重缺陷，清水混凝土不允許出現(xiàn)嚴重缺陷，當出現(xiàn)諸如露筋、蜂窩、孔洞等一般外觀缺陷后，應及時采取修復補救措施。

3 工程實例

以江陰靖江長江隧道工程為例，采用縮尺模型試驗，研究不同材質模板對清水混凝土外觀質量的影響，通過混凝土顏色均一性與氣泡粒徑數(shù)量等指標進行定量評價，最終優(yōu)選出現(xiàn)場施工效果最好的模板。

3.1 原材料及試驗方法

3.1.1 原材料

水泥采用海螺P·O 42.5 低堿水泥； 粉煤灰采用利港電廠Ⅰ級粉煤灰，流動度比105%；礦粉采用三江S95 礦粉，流動度比102%；膠凝材料主要化學組成如表4 所示。 細骨料采用洞庭湖中砂，細度模數(shù)2.8，含泥量1.2%；粗骨料采用江西彭澤5～25 mm 連續(xù)級配碎石， 含泥量0.5%， 針片狀含量5.3%，壓碎值7.6；功能型摻合料采用江蘇蘇博特新材料股份有限公司HDC(III)高性能混凝土流變改性材料與HME-V 混凝土（溫控、防滲）高效抗裂劑；外加劑采用蘇博特PCA-Ⅰ型聚羧酸高性能減水劑；脫模劑采用花王水性脫模劑。

表4 主要膠凝材料化學組成 單位：%

3.1.2 試驗方法

縮尺模型試驗：采用現(xiàn)場施工用配合比，在混凝土拌合站生產混凝土澆筑長120 cm×高180 cm×寬40 cm 縮尺模型，3 d 后拆?？疾炷０迕姘宀馁|對混凝土外觀質量影響。

外觀質量評價：在相同光照條件下對混凝土模型進行拍照（相機采用相同拍攝參數(shù)），將采集的圖像數(shù)據通過Image Pro Plus 軟件進行灰度處理，分別統(tǒng)計混凝土模型表面氣泡數(shù)量和尺寸評價混凝土外觀氣泡缺陷，然后根據圖片的灰度分布計算灰度均值及標準差評價混凝土顏色與色差特征。

3.2 模板對比

3.2.1 色澤一致性對比

WISA 板、亞克力板和塑料板顏色均勻，鋼模板和木模板部分區(qū)域出現(xiàn)明顯色差；鋼模板排泡能力較弱導致其表面存在較多的大氣泡，塑料板表面氣泡最多， 其余三種模板表面多為小氣泡。 WISA板、亞克力板、鋼模板灰度均值在190 左右，混凝土顏色較淺； 木模板、 塑料板灰度均值分別為160、150，兩種模板拆模后混凝土顏色發(fā)青。 灰度值可體現(xiàn)出圖像的明暗程度，灰度值越大，圖像越亮，與實際圖像結果一致；灰度標準差是混凝土灰度離散性的體現(xiàn)，其值越大，表明離散越大，即色差越大，WISA 板標準差值最小，色差最小，木模板則存在最大的色差，其余模板介于二者之間。

3.2.2 氣泡大小與數(shù)量對比

圖1 為不同模板構件表面氣泡粒徑和數(shù)量分布，鋼模板與塑料板200～500 μm 粒徑范圍內氣泡最多，塑料板則存在500 μm 以上的大氣泡，構件表面氣泡數(shù)量依次為WISA 板＜亞克力板＜木模板＜鋼模板＜塑料板。

圖1 不同模板表面氣泡分布統(tǒng)計

亞克力板與WISA 板作為清水混凝土模板使用時排泡效果最好，但在拆模后亞克力板構件出現(xiàn)凹痕，模板剛度不足影響混凝土表面平整度。 根據建立的清水混凝土外觀質量評價體系，綜合混凝土色差和表面氣泡粒徑數(shù)量， 各模板等級評分為：WISA 板優(yōu)；亞克力板、鋼模板良；木模板、塑料板差。 因此，選用WISA 模板對于控制混凝土外觀質量具有最好的效果。

4 結語

從混凝土顏色均一性、氣泡粒徑與數(shù)量、表面平整度和外觀缺陷四個方面構建清水混凝土外觀質量評價標準及評價體系，并以江陰靖江長江隧道清水混凝土項目為工程實例，以新構建的評價體系從混凝土色差和氣泡兩個方面定量評價不同模板材質對清水混凝土外觀質量的影響， 最終確定WISA 板為現(xiàn)場施工用模板。