目前，清水混凝土工程大量应用于广州地铁项目中，清水混凝土除符合一般强度指标要求外，还特别强调浇注后混凝土的观感效果，即要求达到表面平整，色泽基本一致，阴阳角顺直方正，预埋件整齐划一，混凝土有纯朴自然、洁净悦目的效果。清水混凝土的试验的难点和重点并不在于混凝土的抗压强度，其主要在于要严格控制混凝土的色泽、含气量、泌水、混凝土自身收缩和坍落度经时损失等方面。因此除了对清水混凝土进行配合比设计，其实际试验工作显得更加重要［1］。
广州市轨道交通二十一号线呈东西走向，起于天河区天河公园，经过萝岗区科学城、朱村至荔城增城广场，全长约61.6 km，共设21座车站，其中长平站为高架车站，西接水西站，东联金坑站，是本线的第11个站。车站位于永顺大道与广汕公路交叉路口的东南地块。车站为高架2层9.5 m侧式站台车站，全长146.5 m，标准段宽为31.4 m，车站总高度为21.70 m，车站建筑面积8 907.48 m2，高架站混凝土采用清水混凝土。
清水混凝土除了满足一般强度指标要求外，最主要的指标就是观感质量，因此要通过各配合比试验下的混凝土感观质量进行研究，选取最佳的混凝土配合比。本文配合比设计以工程实际情况为前提，选取清水混凝土所需的材料，并对所选用的工程材料进行试验，达到技术要求；在满足强度要求、耐久性和观感质量的基础上，研究混凝土的配合比和材料组成；以新拌混凝土和易性、坍落度经时损失、泌水率、含气量、入模温度等作为性能指标，通过试验不断优化混凝土配合比［2］。
结合清水混凝土实际要求，即在保证混凝土强度、施工和易性的前提下，优化配方，降低水泥用量和用水量，以最大限度的降低清水混凝土入模温度及减小混凝土的收缩，提高混凝土的抗渗抗裂性能及清水混凝土表面密实性。清水混凝土配合比设计流程如图1所示。
图1 清水混凝土配合比设计流程图
Fig.1 Design Flow Chart of Mix Proportion for Fair-faced Concrete
根据清水混凝土的外观及强度等级等各方面的要求，对混凝土原材料提出如下要求：
4.1.1 水泥：选用同一厂家、同一品种、性能稳定的大型水泥厂生产的低碱低水化热水泥。
4.1.2 粉煤灰：选用一级风选F类粉煤灰，用量要求少掺或者不掺。
4.1.3 外加剂：选用同一厂家、同一颜色的高效减水剂，减水率＞20%，含气量≤3%，在使用前应进行与水泥的相容性试验，并对混凝土进行含气量测试和监控。当使用含氯化物的外加剂时，混凝土中氯化物的总含量应符合GB 50164-2011《混凝土质量控制标准》的规定。
4.1.4 砂：细度模数2.4～2.8的中砂，含泥量不大于1%。
4.1.5 石子：5～25粒径级配良好的碎石，含泥量不大于0.8%，针片状石子含量不大于10%。
4.1.6 水：自来水。
本工程通过大量的试验对比最后选定了表1所示原材料进行清水混凝土试验配置。
表1 清水混凝土原材料技术状况表
Table 1 Table of Technical Conditions of Raw Materials for Fair-faced Concrete
供应商水泥 P.Ⅱ型42.5R 海螺水泥砂子 中砂 清远碎石 5～25mm花岗岩 本地水自来水 本地粉煤灰材料名称 规格
清水混凝土选用的各个原材料技术指标说明如下：
4.2.1 水泥：选用的水泥为海螺牌P.Ⅱ型42.5R水泥。该品牌水泥28 d富余强度高，且其初凝、终凝时间长（初凝时间为2h05min、终凝时间为3h10min），完全符合大体积混凝土中水泥的要求。水泥细度适中、凝结时间较长，减缓水泥水化时间，降低混凝土水化热峰值，使混凝土在硬化过程增长，也即延长了混凝土的失水过程，从而降低了混凝土的失水收缩，减少裂缝的产生。该水泥碱含量低，颜色呈清灰色，易于对混凝土色差的控制，且该厂家生产能力及供应能力都有保障，确保了水泥的同一性，其各种物理及化学性能，如表2所示。
4.2.2 砂子：采用河砂，并选用中砂。该砂色泽较均一、级配好，细度模数在2.4～3.1之间，用该砂生产的混凝土和易性好，不易产生离析、泌水等现象，利于混凝土的质量控制。其性能检验结果，如表3所示。
表2 水泥物理与化学性能表
Table 2 Table of Physical and Chemical Properties of Cement
项目 细度 抗压强度 抗折强度 凝结时间
表3 砂子物理性能表
Table 3 Table of Physical Properties of Sand
含泥量泥块含量表观密度堆积密度检验项目 细度模数
4.2.3 碎石：选用本地石矿场产的级配为5～25mm的花岗岩碎石，其物理性能检验结果，如表4所示。
表4 碎石物理性能表
Table 4 Table of Physical Properties of Crushed Stone
检验项目压碎指标 含泥量泥块含量针片状含量表观密度堆积密度kg·m-3清水混凝土要求≤10.0≤0.8≤0.5≤10.0不作要求不作要求检验结果 8.9 0.4 0.0 3.54 2640 1520
4.2.4 外加剂：外加剂的选择至关重要，因为外加剂不但影响到混凝土的强度、初凝时间等，更重要的是混凝土的含气量绝大部分是由外加剂引起的，而含气量大小直接影响到混凝土的和易性及外观质量。含气量大，混凝土强度低，外观易产生麻面等问题，而含气量小，混凝土和易性差、不利于混凝土的施工。因此，对外加剂进行选择时，需要做大量试验，从与水泥的适应性、减水率、含气量以及混凝土坍落度损失等方面进行比较，最后选用广州市CT-D型缓凝高效减水剂。该外加剂含气量适中，减水效率高达20%～25%，缓凝作用明显，这大大延缓了混凝土的水化热时间，对控制混凝土的温升有重大意义，对防止混凝土由于温差引起的裂缝起重要作用。其化学性能检验如表5所示。
表5 外加剂化学性能表
Table 5 Table of Chemical Properties of Admixtures
凝结时间初凝终凝清水混凝土要求＞20 ≤3偏弱碱性 ＞200 ≤0.5＞200＜350检验结果 25 1.8 7.5 215 0.32 220 298检验项目碱水率含气量PH值水泥净浆流动度氯离子含量
该工程高架墩柱均采用清水混凝土，强度等级为C40，并有严格的技术要求：
⑴ 水泥用量小于500 kg /m3；
⑵ 用水量小于180 kg /m3，水灰比不得大于0.50；
⑶ 砂率：比普通混凝土的砂率提高1%～2%；
⑷ 粉煤灰掺量：Ⅰ级粉煤灰掺入量控制在10%以下；
⑸ 技术要求：混凝土坍落度控制在100～140mm之间，坍落度每小时损失不大于30mm。混凝土初凝时间6～8 h。新拌制的混凝土必须具有良好的工作性和粘聚性，绝对不允许出现分层离析的现象［3］。
确定原材料以后，按照JGJ 55-2011《普通混凝土配合比设计规程》以及清水混凝土的特殊要求，对混凝土的配合比进行设计。要达到清水混凝土效果，应提高混凝土设计标准，从而达到提高混凝土表面密实性，使混凝土达到较好的粘聚性、外观效果和色泽等［4］。根据理论分析及试验结果，最终选择试配施工配合比如下：水泥、砂子、碎石、水、粉煤灰、外加剂的用量分别为350、813、976、111、165、6kg /m3。
为确定最佳配合比，试验室还进行了多次重复试验，并对试配配合比进行调整，具体如下：水泥、砂子、碎石、水、粉煤灰、外加剂的用量分别为 350、789、1 000、155、50、6 kg/m3。
最佳清水混凝土配合比确定后，对其进行多次重复试验，其性能如表6所示。
试验结果表明：清水混凝土外观颜色均匀无明显色差、表面无明显无明显蜂窝、麻面、气泡现象（如图2所示）。故以这个配合比进行大量生产供项目使用。
表6 清水混凝土试验工作性能表
Table 6 Table of Test Performance of Fair-faced Concrete
凝结时间（室内）开始 1h后 初凝 终凝C40清水混凝土 140 110 2.3 7h25min 10h08min检验指标 塌落度
图2 清水混凝土感观质量图
Fig.2 Sensible Quality Diagram of Fair-faced Concrete
参考文献
［1］张萍.清水混凝土配合比设计与施工质量控制［J］.混凝土，2014（8）：107-109.
［2］李强.清水混凝土在工程中的应用与施工新方法研究［D］.郑州：华北水利水电学院，2007.
［3］张栋樑，唐建华.南京南站清水混凝土表观质量施工控制研究［J］.铁道工程学报，2012（1）：89-93.
［4］中华人民共和国住房和城乡建设部.普通混凝土配合比设计规程：JGJ 55-2011［S］.北京：中国建筑工业出版社，2011.
联系客服
