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公建项目异形清水混凝土结构施工技术的应用

2021-11-26 248 上传者：管理员

摘要：以泉州市委党校新校区项目为依托，介绍了异形清水混凝土结构包括测量定位、模板设计及混凝土浇筑等在内的关键施工技术实践与探索，异形结构测量定位准确，清水混凝土外观成型质量佳，具有较强的可操作性和应用前景。

关键词：
施工技术
模板设计
测量定位
混凝土结构
清水混凝土
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清水混凝土结构直接利用混凝土成型后的自然质感作为饰面效果[1],省去建筑装饰装修的工序，可缩短工期，降低施工成本，具有经济环保的特点，已在建筑工程领域陆续开展了实践研究[2,3,4,5],但随着建筑结构日趋高耸、大跨度和复杂化，原有规范标准及相关施工工艺已无法完全满足实际工程需要，施工过程中仍有不少技术难题。文中在对大量工程实地考察的基础上，以泉州市委党校新校区项目为依托，开展异形清水混凝土结构施工技术研究，取得了较为理想的效果。

1、项目概况

项目位于泉州台商投资区，总建筑面积72775m2,共分为八个单体建筑依山而建，各单体建筑外立面线条、阳台等部位大量采用饰面清水混凝土，不再进行抹灰和饰面装修。其中，A1教研综合楼(如图1所示)、A2报告厅(如图2所示)清水混凝土应用较为集中，总用量约954m3,分别位于大跨度双曲屋顶和三维螺旋渐高屋顶等异形结构部位，现场测量定位精度及外观成型质量控制难度大。

2、施工重难点

1)A1教研综合楼大跨度双曲屋顶结构采用三维模型设计出图，各剖面结构弧度不一，无规律性特征曲率，标高多变，模板设计难度大，空间测量及支撑定位困难。2)A2报告厅三维螺旋渐高屋顶结构，且一层为阶梯教室，标高点多，高支模区域广，最大支撑高度19.4m,模板支撑布置及空间定位难度大，安全风险高。3)饰面清水混凝土要求一次施工成型，混凝土表面光滑平整、色泽一致，不应出现外观质量缺陷及修补现象，混凝土浇筑质量控制要求极高。

因此，测量定位、模板设计、混凝土浇筑是该类异形清水混凝土结构施工技术的要点，直接关系到清水混凝土外观成型效果的好坏和工艺技术应用的成败。

3、关键施工技术

异形清水混凝土屋顶结构整体施工工艺流程：测量定位→模板设计及安装→钢筋安装→混凝土浇筑→养护与拆模→喷涂。

3.1 测量定位

1) 根据施工图创建A1教研综合楼、A2报告厅三维结构模型(如图3所示),并根据已完工实测数据进行模型复核和修正，确保结构模型与工程实体相吻合，以便进一步应用。

2) 在调整后的结构模型基础上，创建满足技术方案中支撑间距要求的立杆模型，以获取各道支撑高度数据，并通过标记导出含支撑高度数据的立杆平面布置图。

3) 采用全站仪根据立杆平面布置图测放主轴线及关键部位立杆位置作为控制点，点位间隔不大于5m,再以控制点为基础，在一层结构面上采用墨斗线弹出所有立杆纵横向连线，连线交点即立杆位置，进行全尺寸平面放样，确保立杆平面定位准确。

4) 根据立杆平面布置图上的高度数据及顶托伸出长度合理调整范围，结合选用的垫板、模板、背楞等材料厚度情况，确定各区域立杆加工长度，指导各道立杆预裁切、对接，进行顶托微调，确保支撑高度控制准确。

3.2 模板设计及安装

3.2.1 材料选择

考虑到钢模具用于异形清水混凝土结构施工时，周转利用率低、成本高，经多次研讨，本工程决定选用小块模板拼接的方案，综合效益相对较高。其中，面板采用18mm厚黑胶板+3mm厚三夹板，背楞采用方钢和方木，支撑采用扣件式钢管满堂支撑架。

3.2.2 脱模剂选用和模板加工注意事项

1) 采用与模板材质相匹配、不会引起成品混凝土色差的水质脱模剂，在涂刷前应搅拌均匀，并用水将模板表面清洗干净。涂刷时，应均匀、一致，且不能污染钢筋。

2) 模板裁切、打孔后必须用专用封边漆封闭切口，以防模板吸水变形，做好模板护角保护。

3.2.3 模板安装

1) 梁模安装。梁侧模与楼板模板交接的阴角处需采用50mm×100mm方木固定，通过铁钉在模板内板面反向钉入方木，用铁腻子加固化剂找平钉帽，避免模板内板面的钉眼留痕。对拉螺栓加固时，螺杆纵横向布置应均匀整齐，且距梁侧模端部不宜大于200mm,避免因挑板翘曲影响混凝土外观成型质量。梁底模与侧模采用铁钉固定，斜梁底模的背楞方钢采用钢钉固定，避免施工中滑动移位和变形。2)板模安装。选用915mm×1830mm的小块黑胶板，统一模板长边朝向，双曲屋顶从中间向周边对称铺设，螺旋渐高屋顶从最高点(屋脊梁)向两侧铺设，以“蝉缝规整，模板切割少”为原则，模板排布整体过渡平滑、无突变和错台。

针对双曲屋顶结构，根据同一跨度方向各支撑点标高将50mm×50mm×3mm方钢主楞预加工成对应的曲率弧度，次楞采用50mm×100mm方木与主楞方钢通过钢钉进行固定，以确保结构模板的拼接造型。模板安装过程中重点检查主楞交接部位两侧模板的整体弧度是否平滑过渡。3)模板拼缝构造。梁板交接处及较大弧度变化处模板拼接应采用软拼缝，软拼缝缝宽2mm,缝间打硅酮胶封堵密实，背面增加50mm×100mm方木并采用铁钉固定，防止拼缝漏浆，确保面板端部不变形。4)端部弧度突变区模板安装。A1教研综合楼双曲屋顶结构端部弧度突变，模板切割及拼缝较多，蝉缝杂乱，采用在模板上表面铺3mm厚三夹板的方法，以减少拼缝，保证清水混凝土结构的蝉缝布置整齐。

同时，在拼接双曲屋顶端部模板造型时，为避免模板因弧度过大和翘曲变形，影响加固效果及结构外观质量，需在模板上表面采用模板条进行拼接部位临时加固，待整片区域模板加固完整后，在钢筋安装之前再进行拆除。

3.3 钢筋安装要点

1) 清水混凝土结构钢筋安装宜采用机械连接和绑扎搭接，绑扎时选择无锈绑扎钢丝；如需焊接作业时，应在焊接部位下部放接渣斗，避免焊渣落在模板上。

2) 应选择颜色与清水混凝土接近的钢筋垫块，或选择吊筋的方式确保混凝土保护层厚度。

3.4 混凝土浇筑

3.4.1 混凝土试配及样板制作

1) 根据设计单位提出的清水混凝土外观要求，按规定量，计算基准配合比。以基准配合比为基数，对应增加或减少水灰比及砂率，得出多个配合比。经过试配和强度试验，绘制“强度-水灰比曲线图”,确定最佳配合比。

2) 实行样板先行制度，选择确定配合比的商品混凝土制作1∶1实体样板，即制作一跨双曲屋顶结构样板(弧度变化最复杂的部位),由设计单位及建设单位进行清水混凝土色泽及样板质量确认，通过样板施工检验模板体系、施工工艺的可行性及清水混凝土外观成型质量。

3.4.2 施工段及施工顺序

根据结构设计要求及现场实际施工需要，A1教研综合楼和A2报告厅屋顶留设后浇带和施工缝分阶段浇筑混凝土时，新旧混凝土交界易出现色差。因此，需要合理划分施工段及施工顺序，使混凝土色差均匀过渡、呈规律性分布，以取得较好的整体观感质量。

尽量不留施工缝，需留施工缝时应留设在后浇带部位，按后浇带及施工缝划分施工段。其中，A1教研综合楼大跨度双曲面屋顶为对称结构，宜从中间往两侧对称施工；A2报告厅为三维螺旋渐高屋顶结构，宜沿螺旋上升高度方向从低处向高处顺序施工。

3.4.3 混凝土施工注意要点

1)在原材料的选择上，需按配合比严控水泥、砂石以及外加剂的选择和使用，同一施工段的商品混凝土采用相同配合比、同一厂家、同一生产批次，同一部位的结构应一次浇筑成型。2)采用强制式搅拌机，且专机专用，每次搅拌时间应比普通混凝土延长约30s。3)采用专用运输车和泵送设备，保证混凝土的匀质性，避免混用。4)专人负责跟进运输车辆的调配和发运工作，尽量缩短运输时间，确保清水混凝土能及时、连续供应，尽可能防止停歇。5)清水混凝土浇筑前应用水冲洗模板内的木屑、焊渣，清理铁钉、扎丝、木条等遗留物，保证模板内清洁、无积水。6)在每层下料后及时振捣，振捣时间不得小于30s,振捣棒穿过被振捣层50mm深度。振捣棒的移置距离约50cm且按梅花形布置振动点，钢筋密集区振捣棒移动间距约20cm。混凝土振捣密实，以表面泛浆无气泡，无明显下沉为宜。7)按标高要求浇筑完一定数量后，在混凝土初凝前，用刮杠将表面刮平，木抹子打平。收水后，表面沿钢筋位置出现收水裂缝，用木抹子揉搓，闭合收水裂缝。通过二次抹面，确保清水混凝土光洁、密实，颜色均匀一致。

3.5 养护与拆模

1)同一区域清水混凝土应采用同种养护措施，宜选择覆盖薄膜浇水养护，简便、无污染。2)应适当延长拆模时间，同条件养护试块达到设计强度且达到28d龄期后拆除。楼面清水混凝土养护时间不少于14d后方可上人踩踏、安装支架模板。3)在清水混凝土上作业时，应采取必要保护措施。如工人带塑料鞋套，钢筋、钢管等材料堆放时应铺设模板或用长方木作支垫，钢管立杆必须立在垫板上，与混凝土面直接接触的模板、长方木、垫板等表面需清洁，避免污染混凝土表面。4)拆模时微松托撑及背楞，轻敲模板，使之脱离混凝土表面，模板应轻拿轻放，严禁高处抛落，避免磕碰、破坏成品清水混凝土，同时对易磕碰混凝土表面及棱角部位应采用塑料或衬垫防护。

3.6 喷涂

拆模后，应在清水混凝土表面喷涂具有防污、憎水、防腐等作用的透明保护涂料。

4、结语

通过工程实践，进行异形清水混凝土结构包括测量定位、模板设计及混凝土浇筑等在内的关键施工技术研究，取得了较为理想的施工效果，结构空间定位准确，外观成型质量佳，具有较强的可操作性和可行性，相关技术的总结对于同类结构的推广应用具有一定的借鉴参考意义。

参考文献:

[1]中国建筑股份有限公司.清水混凝土应用技术规程:JGJ169—2009[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.

[2]蔡炜凌,王念念,黄越平,等.基于模板设计的饰面清水混凝土全过程施工技术[J].建筑技术,2016(7):626-629.

[3]许必强,汪焱卫,吴文奎,等.空间多曲面清水混凝土全木模板施工工艺研究[J]施工技术,2017(14)54-57.

[4]朱同然,姬永胜,全廷发.异形双曲面清水混凝土拱形通道样板施工技术[J].施工技术,2019(21):32-34.

[5]谢云柳,黄扬明,刘学,等.清水混凝土剪力墙结构施工技术实践与探索[J].建筑施工,2019(7):416-418.

文章来源：黄端权.某公建项目异形清水混凝土结构施工技术[J].山西建筑,2021,47(23):77-78+95.