上海云峰大厦项目清水混凝土的质量控制研究

计震华

（上海云峰建设有限公司，上海 201103）

0 引 言

清水混凝土的质量要求是精美绝伦、完美无暇。这是对施工企业项目质量管理水平的一种极大的挑战。据业内人士分析，各种因素对清水混凝土最终的装饰面效果影响的权重为：40% 取决于模板体系的选择；40% 取决于混凝土浇筑时的施工质量管理；20% 取决于成品保护和后期的透明保护喷涂施工。由于目前我国国内清水混凝土的应用不广泛，设计理念也不相同，而且国内至今尚未形成统一的清水混凝土设计标准和施工质量验收标准，给上海云峰大厦项目(以下简称为“大厦项目”)带来了比较多的困难。大厦项目在实施前，参考了国内外其他清水混凝土施工项目质量管理的有关文献和技术标准，对业主单位提出的质量要求了进行反复论证，通过多次实体结构试验及方案设计优化比对，在普通混凝土结构验收标准的基础上制定了项目清水混凝土的质量控制标准。

1 大厦项目简介及质量控制难点分析

大厦项目的总建筑面积 32624 m2，分为A、B、C、D 4个区14栋单体建筑，每栋均为地上 2层、地下 1层；结构形式为全现浇钢筋混凝土剪力墙结构，基础埋深 3.82 m，檐口标高 7.6 m，层高 3 m；每种户型的2层均为清水混凝土外立面装饰，面积约 3000 m2。清水混凝土的具体结构型式为：自 3.03 m 标高(首层顶板底)向上，高 3.82 m，墙厚 200 mm；外观设计为955 mm×955 mm的模板拼缝分格效果，竖向 4个分格、横向最长的近26个分格，要求螺栓眼间距 478 mm，均匀分布，孔径 30 mm～35 mm，凹进墙面 10 mm。

清水混凝土墙有多个门窗。每个窗口有多达 24个阴阳角，给模板的配制带来一定难度。各户型南北两端有宽5.20 m、悬挑 0.95 m～1.9 m 不等的异型窗套。窗套的结构型式复杂。截面尺寸较大，阴阳角和斜角多，其中个别窗套的阴阳角最多可达 34个。业主要求窗套外侧有螺栓眼且内侧不得出现螺栓眼，因此窗套模板无法设置对拉螺栓，给模板的加固带来了很高的难度。所有清水混凝土与普通混凝土交界处，均设置 10 m 宽×10 m 深的明缝作为分格，与外檐的做法区别开来。

小区大门值班室设计为异型清水混凝土结构，型式较复杂。墙、板均为0.5 m 厚混凝土结构，且有 9 m 跨度的单跨板和3 m 跨度的悬挑板；清水混凝土的外观设计为1 m×2 m的模板拼缝分格；墙、板均设置螺栓眼，间距 500 mm，均匀分布，孔径 30 mm～35 mm。值班室中部有直径为1.8 m、厚度为100 mm的薄壁圆筒结构，圆筒顶部 1 m 范围内的设计效果也为清水混凝土。业主明确要求不留螺栓眼，给圆筒模板的加固带来了一定的难度。

2 清水混凝土工程试验

本项目在正式展开清水混凝土施工前，曾先后进行了 6次实体试验。针对模板选型、模板加工及安装、钢筋绑扎、混凝土原材料及配合比的确定等内容，采用多种不同方案反复论证、试验加以比对，以实体试验为指导，在实际工作中进一步加以优化。

2.1 钢筋保护层试验

普通混凝土结构的墙体外观经常会出现水平方向的横纹。为了避免此类现象的发生，分别对 20 mm、25 mm、30 mm 三种规格尺寸的钢筋保护层进行了试验。结果显示：保护层为30 mm的方案能有效避免结构的外观出现纹络，但是保护层过大容易导致表层混凝土开裂。经过比对，最终确定以 25 mm 为清水混凝土墙体钢筋保护层的尺寸。

2.2 模板体系试验

考虑到清水混凝土的饰面效果，分别选用酚醛覆膜多层板、PVC 板、防火板、胶合板等作为清水混凝土模板，进行了多次试验。结果显示：以 PVC 板、防火板为模板材料的清水混凝土光泽度较高，但都有较多气泡，而且由于材质本身刚度不够容易引起模板变形；胶合板的效果最差，有纹理、无光泽。经过比对，最终选定用双层酚醛覆膜多层板作为清水混凝土的模板材料。其优点是：有足够的刚度；混凝土成形后表面光泽度好，没有气泡；可以周转使用于其他非清水结构的施工，节约成本。但也存在自重大、加工复杂、有尺寸限制等不足。

2.3 混凝土浇筑试验

为了在正式施工中能够分段进行清水结构施工，在实体试验期间进行了清水混凝土的施工缝衔接试验。结果显示：对截面较小的部位，分次浇筑的混凝土施工缝不很明显；但对于近4 m 高的清水混凝土墙则无法保证分段施工的施工缝的效果。因此，最终确定各户型的清水混凝土墙体一次浇筑成型，不设置施工缝。

2.4 异型窗套上表面质量试验

本工程异型结构多，其中难度较大的一处是异型窗套的下挑檐的上表面。该部位宽约 1 m，长约 4 m。业主最初要求这个部位的清水混凝土与墙面清水混凝土具有同样的成型效果。但经过多次实体试验证明：用模板封盖这个部位浇筑，模板内的气泡无法排出，模板拆除后容易形成很多大的气泡；即使留置排气孔也无法解决这个难题。经过与多位专家及业主单位、设计单位、监理单位反复论证，一致认为：该部位用模板进行清水混凝土施工作业是不切合实际的。最终确定该部位的做法改为抹压。也由此证明，在比较大的截面的上表面无法实现清水混凝土的装饰效果，目前只有采取压光的方法来进行本色装饰。

2.5 对拉螺栓试验

螺栓眼的效果对清水混凝土墙体的整体观感至关重要。在清水实体试验期间，分别采用了锥体螺栓、PVC 套管等方案，但拆模后效果都不理想。锥体螺栓刚度高，能保证孔眼的管用做螺栓套管。其特点是：强度、刚度高，孔眼成型效果好，操作方便，拆模后容易退出；但造价较高。经综合比较，选择 PVC 套管的方案。

2.6 大厦项目质量标准的确定

经过对实体工程的试验并在总结、归纳国内外其他成功实施清水混凝土项目的经验后，在现行 GB 50204-2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》的基础上，结合工程设计文件，会同业主单位、设计单位、建设单位和监理单位，共同确定了大厦项目清水混凝土质量验收标准以及施工要求(项目竣工时国内还没有统一的有关清水混凝土施工的质量验收规范)。具体要求见下表1、表2和表3。

表1 大厦项目清水混凝土现浇结构模板安装允许偏差

表2 大厦项目清水混凝土预埋件、孔洞、图案允许偏差

3 质量管理体系与质量控制措施

3.1 建立质量管理体系

建立以施工单位经理为首的质量管理体系。施工企业安全质量检查部门负责对工程进行定期检查，控制宏观质量状况。项目经理是整个工程质量控制的总负责人。根据工程质量计划，严格执行对质量控制点要的控制，使分部分项工程质量有目标、有标准，严把材料采购和进场质量验收关，严格执行材料采购责任制和验收责任制。

表3 大厦项目清水混凝土外观质量标准

3.2 采取质量控制措施

3.2.1 钢筋绑扎的质量控制

由于清水混凝土墙的对拉螺栓位置均为固定位置，为避免螺栓眼与钢筋位置冲突，在模板安装就位前先在楼板上弹出螺栓眼的位置线，竖向在钢筋骨架上设标识杆；遇到螺栓眼位置与钢筋位置冲突时，将相邻的几排钢筋进行适当调整，确保对拉螺栓的安装位置。

墙体钢筋设置梯子筋以控制水平筋排距。梯子筋以 φ12钢筋制作，横杆长度 170，端头涂灰色防锈漆，不得顶清水墙体模板；梯子筋间距 1.5 m。墙体钢筋上部设水平梯子筋以控制立筋位置，上口设双 F 卡控制钢筋和模板的相对位置。

墙体拉钩绑扎时，弯钩挂在清水混凝土墙外侧钢筋，直钩挂在内侧钢筋；避免直钩后弯时的尺寸偏差导致保护层过小。

钢筋绑扎火烧丝的切断长度不可过长或过短，以满足绑扎要求即可；清水墙钢筋在室内非清水一侧绑扎，绑丝小辫弯向结构内部。

3.2.2 模板选型的质量控制

根据实体试验墙的施工情况及表面观感效果，清水混凝土结构采用 15 mm 厚酚醛覆膜多层板作为清水混凝土模板的面板，背衬 15 mm 厚的多层板。

实体试验时，为保证清水墙不显露出钉眼，背板与面板的连接做法为自攻螺丝从背板背面拧紧面板。但在实际大面积展开施工时，此方法只适用于截面小的结构；而在 20余 m的长墙配模时，面板与背板会出现脱开的情况，直接影响截面尺寸及表面的平整度。后来改为从面板正面采用气钉与背板钉死。出模后效果较好，气钉眼观感与混凝土表面细小气泡效果基本一致。

模板小楞采用 50 mm×100 mm 木方，净距约 250 mm；横龙骨采用双根 100 mm×100 mm 木方或 40 mm×80 mm 方钢；竖龙骨采用双根φ48 mm 钢管。为了保证清水墙下口的效果，避免漏浆、烂根等质量通病影响清水墙的整体观感，清水混凝土墙体模板下跨至首层非清水墙体 150 mm，利用首层墙体螺栓眼支撑清水混凝土模板并固定死模板下口，使可能发生的漏浆等通病不在清水墙范围内出现；在首层无墙体的位置支设排架作为清水模板的支撑，与首层顶板模板连成一体。

3.2.3 模板拆除的质量控制

混凝土浇筑完毕 1 d～2 d 后，可以释放墙体模板螺栓、拆除竖向结构模板并及时松动螺栓套管，用略细的钢管从清水墙面一侧向非清水墙面一侧将螺栓套管打出，避免时间过长取不出来。拆模时严禁生砸硬撬；螺栓套管无法直接拔出时，待混凝土强度增长以后，用专用工具将最外侧约 15 mm的套管从孔内切除，以保证清水混凝土孔眼效果。

窗套挑檐及顶板模板在同条件试块抗压强度达到设计强度 100% 后方可拆除，避免因过早拆除导致的混凝土开裂。

3.2.4 原材料及配比的质量控制

混凝土的配合比设计和原材料的质量控制对清水混凝土的质量影响很大。水泥、外加剂和粉煤灰等应使用同一厂家、同一品牌和同一批次的产品；砂石应尽量采用同一货源，并保证连续供应。水泥应尽量选用色泽亮、黑的产品，以提高清水混凝土的观感效果。

清水结构原设计强度等级为C20。考虑到混凝土中水泥掺量对清水混凝土的色泽影响较大，掺量越多颜色越显青灰色，因此同设计单位协商后，设计人员做出设计变更，将混凝土强度等级改为C30，混凝土原材料采用 P.O 42.5 普通硅酸盐水泥。为了获得较好的外观效果，应优先选用拉法基、浅野、琉璃河等大厂的低碱水泥；水泥用量控制在 300 kg/m3左右，水灰比≤0.5。选用细度模数为2.6左右的中砂和粒径为5 mm～20 mm 级配良好的机碎石；砂石含泥量控制在常规混凝土指标以下。掺合料除粉煤灰外，掺加适量矿粉以提高混凝土的密实度。

清水混凝土施工的浇筑工艺要求也很高。具体表现在：应连续浇筑并精心设计施工缝位置，避免因施工冷缝的出现而影响观感质量；混凝土振捣应均匀、密实，消除和杜绝蜂窝、麻面、孔洞、烂根和烂角等通病产生。这些缺陷一旦产生，就会对清水混凝土的外观质量造成不可修复的影响，因此清水混凝土浇筑质量的控制，尤为关键。

3.2.5 施工缝的质量控制

清水混凝土一次浇筑成型，不留施工缝。对首层墙上口平整度差的部位，要拉通线找直、抹水泥砂浆找平，避免墙体模板下口与墙面贴不紧密而漏浆。首层结构混凝土的施工缝留置在墙中，2层顶板在清水结构施工完毕后浇筑；接茬部位完成凿毛、清理后，方可安装清水模板。

4 质量缺陷的补救措施

4.1 观感质量缺陷的补救措施

4.1.1 麻面的治理方法

在有麻面的混凝土表面用水泥砂浆修补。首先将麻面处用钢丝刷子刷净，用压力水清洗并湿润；然后用 1∶2的水泥砂浆压实、抹平并认真养护。

4.1.2 “蜂窝”的治理方法

当“蜂窝”面积小、深度较浅时，可采用 1∶1的水泥砂浆修补。修补前将蜂窝处松散灰块和石子剔凿干净，并用压力水清洗干净，填浆后压平、抹光并认真养护。当蜂窝面积大、深度较浅时，可采用喷射水泥砂浆方法修补。先凿除、捣实、压平、抹光，然后进行良好的养护。

4.1.3 缺棱掉角的治理方法

当混凝土表面损伤或棱角缺损较小时，先将缺损处用钢丝刷子刷净，剔除松动石子或灰浆；然后用压力水冲洗、润湿，用 1∶2 水泥砂浆抹平压光。

4.2 明缝的补救措施

本工程的明缝设置为清水混凝土与普通混凝土的分界线，明缝外口宽 10 mm、深 10 mm；实体试验时用硬木条钉在面板上。效果基本达到要求，但拆模时不易起出。在正式施工时用铝合金条作为分格条钉在清水模板上。拆模后达到了线条顺直、平整光滑的效果。

4.3 模板拼缝的补救措施

本工程外墙面模板拼缝的分格为955 mm×955 mm。为了提高模板整体刚度且避免漏浆，将 1220 mm×2440 mm的多层板切割成 955 m×1910 m、955 m×2060 m(用于下跨至首层墙体)的标准块；在板中用裁纸刀将酚醛覆膜面裁透，做出一道假模板拼缝作为大板中部的模板拼缝，宽度约 1.0 m、深度约2 m；将标准块的面层分成 955 mm×955 mm的两块。在实际施工中，拆模后板中的假缝效果不够明显、不够理想；后来将做法改为用刨刀等工具在大板中部开出宽 2 mm、深 2 mm的V 型槽，出模后效果非常好。

标准块之间采取硬拼缝的做法，拼缝贴薄海绵条。粘贴时海绵条略窄于面板的厚度，不得与面板相齐，避免渗入混凝土内。每 4 块标准块组拼成 1 块 1910 mm×3820 mm 或 1910 mm×3970 mm(用于下跨至首层墙体)的大模板，硬拼缝位置通常以 100 mm×100 mm的木方固定。

4.4 模板阴阳角的补救措施

清水门窗口及窗套部位结构的阴阳角很多。为了保证这些部位线条清晰的效果，将阴阳角的面板切出八字角拼接、背板做出止口咬接，以避免模板安装及混凝土浇筑过程中拼缝不严、模板错动造成跑浆而导致角线的失败。

4.5 螺栓套管的补救措施

正式施工初期的对拉螺栓采用φ16 通长螺杆，套管采用壁厚 3 mm、外径 32 mm的PPR 管。清水面层模板用开孔器开出φ32 mm的圆孔，套管穿透面板、顶紧背板卡死，避免螺栓眼的位置跑浆，有利于模板截面的控制；套管表面清洁干净，擦少量脱模剂，便于混凝土拆模后取出；套管在加工时端面应垂直、无毛刺，避免螺栓加固后套管歪斜而影响孔眼的成型效果。

套管穿透清水墙的面板而顶紧背板，非清水一侧与常规做法相同；套管顶模板时其内径比螺栓粗约 10 mm。螺栓安装时总处在偏心位置，在紧螺栓时易导致模板变形；而且在模板安装过程中由于螺栓偏心使得套管略有倾斜，导致混凝土挤入套管内，最终套管无法取出。后来对改此方法进行了改进，在 32 mm的PPR 套管内再加 1 根 25 mm的PVC 套管穿透模板。这一改进做到了螺栓基本不偏心，避免了模板安装时的变形；且使套管内的混凝土易于清理、套管易于退出。

对本工程清水窗套的外侧及大门值班室的顶板底，设计师都要求分布有螺栓眼。但由于这些部位都无法设置对拉螺栓，因此需要刻意做出假螺栓眼以满足清水的整体效果。施工中采用 50 mm 长的套管，内填木塞，以免混凝土进入套管内无法取出；在模板上开孔，将套管穿透模板固定，渗入结构面约 20 mm，拆模后转动套管即可取出，形成螺栓眼效果。

5 结 语

在当前日益注重环保、讲求返朴归真建筑风格、提倡技术经济综合评价、加大质量控制力度以规范为质量标准等大趋势中，清水混凝土正以其独特的优点满足不同层面的需求。开展与加速对清水混凝土施工技术的研究，是顺应全球化趋势，缩小我国建筑施工水平与国外的差距，提高我国建筑行业整体水平的一个重要途径。有理由相信，随着施工技术和项目管理水平的提高，对清水混凝土结构的设计和施工的研究不断深入和完善，以及人们文化素养的提高，清水(不涂装)混凝土将具有极大的市场潜力和广泛的发展前景，也必定会有更多更好的清水混凝土建筑出现在中国城市。

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