清水混凝土的应用

肖露笛

中国石油大学（华东）经济管理学院

1 清水混凝土的发展背景

清水混凝土产生于20 世纪20 年代，现今清水混凝土在亚洲日本得到大规模应用发展，清水混凝土以其区别于其他人工材料的质朴与厚实等特性被世界上越来越多的建筑师所青睐[1]。由于混凝土在建筑工程的各个领域中的广泛使用，一些建筑师逐渐开始关注材料本身的质地所呈现的装饰效果，而不是单纯的将混凝土用作结构材料，并开始在实际建筑工程中利用材料本身独特的装饰特点来体现建筑物所传达的情感。

最著名的是由路易斯·康（Louis Kahn）设计的耶鲁大学美术馆，由埃罗·沙里宁（Eero Saarinen）设计的纽约肯尼迪国际机场的全球航空大楼，位于华盛顿的达拉斯国际机场的航站楼等。20 世纪六十年代清水混凝土结构在欧美等发达国家开始流行[2]，到20 世纪80 年代，建筑师们继承了以前的国际主义风格，并更加关注建筑结构的高科技含量。他们被称为“高技派”。其中，以理查德·罗杰斯（Richard George Rogers），诺曼·福斯特（Norman Foster）等为代表，代表作品为香港汇丰总部大楼、巴黎蓬皮杜艺术中心等。

在亚洲，日本处于建筑行业的最前沿。在施工过程中，为了节约工程成本，一些混凝土工程被直接使用而无需进行抹灰、贴面等步骤。在混凝土工程的应用方面，日本的清水混凝土技术已经取得了很大的进展，进行施工时，日本采用现代外墙修复技术，去除模板后对混凝土墙面进行了修饰，使混凝土墙面达到了很高的精致度。同时，它也充分展示了材料的原始和本真的特性。以安藤忠雄为代表的被称为“清水混凝土诗人”的近代日本建筑师将无为而为的东方禅学思想融入了他们的设计中，充分体现了东方文化的基本内涵[3]。

在我国，清水混凝土施工技术在国内出现时间相对偏晚，改革开放之后清水混凝土工艺才传入我国，主要在内浇外挂体系进行应用普及。随着我国混凝土技术的更新和提高，其应用更加广泛，不再局限于一种体系[4]，清水混凝土因此逐渐受到青睐。20 世纪末，清水混凝土结构在欧美发达资本主义国家萌生并广泛推广，但国内对于这方面的研究还处于空白阶段。20 世纪70 年代，清水混凝土多用于预制清水混凝土墙板的内外挂体系施工过程，并取得初步进展。好景不长，随着关注重心向面砖于玻璃幕墙方向的偏移，此项技术发展受到抑制开始进入平静时期。

1997 年，“结构长城杯工程”奖的设立对于清水混凝土技术进步具有里程碑意义，它赋予了此项技术新的希望。这时，一批批中国建筑师发现并体验到清水混凝土优越性，开始挖掘应用与施工过程中，使此项技术在工业与民用建筑领域和市政工程方面被普遍采用。国内外许多知名建筑物无一不体现出清水混凝土施工技术优越性，如联想研发中心（如图1）、上海浦东国际机场航站楼、兰州城市规划展览馆、东方明珠电视塔、乌镇木心美术馆、上海保利大剧院等。近几年由于我国对环境的重视及清水混凝土工艺技术的发展，清水混凝土的应用已从机场等大型建筑扩张到普通的民用建筑中。

图1 北京联想研发基地工程应用效果图

2 清水混凝土的特点

2.1 清水混凝土的优点

清水混凝土隶属于混凝土，但具有独特的装饰功效，因此被称为装饰混凝土[5]。在实际操作过程中，清水混凝土能够通过一次浇注即可成型，使得成型后的清水混凝土表面平整光滑、色泽均匀、棱角分明、无碰损和污染。同时，清水混凝土自身质朴的原材料让建筑本身具有自然与生活结合一起的质感，相比其他装饰，清水混凝土的自然表现更能够寄托人们的情感。成型后的清水混凝土无需抹灰、涂料等其他外装饰操作，即可将成型后的混凝土面作为装饰面，节约了装饰成本的同时减少了建筑垃圾。

2.2 清水混凝土的缺点

由于清水混凝土直接暴露于空气中，导致加快混凝土的碳化，过早失去混凝土对钢筋的保护，从而危及建筑结构[6]。同时，清水混凝土技术相对不够成熟，施工难度相对较大，在施工过程中容易造成成型结果不理想。

3 清水混凝土的施工工艺

清水混凝土有别于普通的混凝土，施工过程中需要工人精湛的技能和严格的施工工艺，才能够达到预期的效果。其施工工艺具体体现在以下几点。

（1）施工顺序严格：首先需要进行色彩检测、比对，因此在拌制水泥等其他施工过程之前先打料块，通过仪器检测、对比前次色彩，确定符合标准且前后无差异、色彩均匀。

（2）施工温度严格：施工过程中的温度相对比较严格，一年中仅四月到十月适合施工，其他时间段由于温度偏低或偏高均不宜施工。

（3）水泥配合比严格：通过控制混凝土配合比和原材料来保证强度、质量统一，因此确保每块混凝土所用的砂石的色泽和级配保持统一、水泥配合比和原材料保持统一，同时必须确保震捣均匀，不出现分层离析现象，以保证清水混凝土能够展现出过关的美观要求和工作特性。

（4）模板要求严格：在施工过程中需要按照建筑物定做相应的模板，其模板必须刚度、强度、光滑度、耐腐蚀性、吸水性高，以保证在注入混凝土时不发生浆体外流、变形等情况[7]，同时对于连接模板的螺栓等配件要求同样严格，确保模板连接紧密，且拆模时方便，模板体系如图2 所示。

图2 模板体系示意图

（5）养护要求严格：混凝土的养护直接关乎混凝土的特性，如果养护的方式、时间、温度等不当，清水混凝土可能会出现裂缝等情况，影响其强度、外观等[8]。

因为清水混凝土的美观要求，它的前期后期养护也尤为重要，这也对施工人员的管理提出了要求。

4 清水混凝土的应用

4.1 清水混凝土的应用意义

4.1.1 优越的质量性能

清水混凝土施工属于一体成型，且无需抹灰等操作，消除了施工过程中的建筑死角和结构裂缝、外层脱落等质量隐患。同时省去抹灰、装饰的厚度后混凝土结构构件截面增大，增加了构件的抗压能力。

4.1.2 经济效益显著

随着我国城市化和城市化进程的不断加快，土地资源日趋紧张，为满足人们对住房的刚性需求，钢筋混凝土房屋的设计和建造高度也越来越高。目前，混凝土结构面层材料主要有面砖、涂料、铝板、石材等，这些材料都存在一定的缺陷。面砖有粘结问题，一旦脱落，相当危险；涂料在日光照射后容易脱色，耐久性差；大理石，花岗岩和其他石材较厚，这会增加墙的厚度，影响室内使用空间，并减少建筑物的有效使用面积；铝胶合板成本高，制造工艺相对复杂。清水混凝土的广泛应用有效避免了墙体空鼓、开裂、脱落等常见质量隐患，墙体的受潮、防漏等问题得到有效解决，节省了一定的工作量，并实现了工程施工的经济效益。

4.1.3 绿色环保价值

从资源节约和环境保护的角度来看，清水混凝土非常适合中国的国情。清水混凝土也被称为绿色混凝土，它的结构一次浇筑成型，无需剔凿和修补，表面无抹灰层。它减少了建筑材料的使用，从而也减少了大量的建筑废物，这对保护环境是非常有益的。同时省去了诸如抹灰，喷涂和干挂之类的装饰工作，减少了诸如甲醛之类的化学产品的使用，避免资源浪费的同时减小装饰材料对人体健康的影响程度；另外，在施工中减少砂浆的使用，并有效降低施工现场的施工噪音[9]。

4.2 清水混凝土的工程实例应用

清水混凝土隶属于混凝土，既具有普通混凝土的特性，又具有独特的装饰特性[10]，因此，清水混凝土在实际工程中的应用性更加广泛。同时，随着我国清水混凝土的施工工艺的提升，清水混凝土可以应用于大型的工业建筑、中小型的民用建筑；钢筋混凝土框架结构、框剪结构、砖混结构的建筑工程；现代家居装饰、楼梯等内部结构；桥梁工程、电力工程、高层建筑、公共建筑等。

4.2.1 在桥梁工程的应用

在桥梁工程中的应用主要是高速公路桥梁、地铁、轻轨等。目前，针对人们对桥梁内实外美的要求和关注，出于清水混凝土独特的装饰作用和优越的质量性能，我国诸多桥梁工程中采用清水混凝土，比如山东滨大高速公路、广州地铁四号线的地铁墩柱、武汉轻轨一号线、青岛地铁十三号线的灵山卫站和两河站等四座车站、郑州市京广快速路等。在实际施工过程中，为了得到预期的外观效果，需要严格把控混凝土原材料选取、混凝土运输和浇筑等工艺。在施工之前，需要对清水混凝土的原料及配合比、模板、浇筑、养护等环节进行模拟测试，确保达到标准后进行正式施工。

4.2.2 在电力工程建筑的应用

吉安变电站的主变基础、兰溪电厂的主厂房采用了清水混凝土工艺。在对吉安变电站的主变基础施工时，施工方严格把控清水混凝土原材料的选择和施工、模板的制作与安装，使得吉安变电站能够达到质量过关、外观美观的效果。在兰溪电厂施工时，需要对厂房的外包钢柱、梁、板采用清水混凝土施工技术，确保施工质量和美观。

4.3 在公共建筑的应用

上海浦东国际机场航站楼、国家体育场为内现浇清水看台板、武汉琴台大剧院、青岛卓亭广场等成功应用了饰面清水混凝土技术。其中青岛卓亭广场使用清水混凝土的造价为1300 元/m2，使用普通混凝土的造价为1000 元/m2左右，但需要额外的600 元左右的石材铺装。两者相比之下，采用清水混凝土工艺施工节省300 元/m2，从经济和施工方面来看，采用清水混凝土更经济、便捷，具有较高的推广价值。

5 结束语

清水混凝土具有的美观、经济、环保等优良特性，在现代建筑行业有巨大的市场潜力。同时，清水混凝土在应用过程中表现出优越的结构性能，已经成为我国混凝土类别中较为重要的一种类别，作为独特的建筑材料，清水混凝土的应用将会更加广泛。