清水混凝土

清水混凝土

清水混凝土（fair-faced concrete）直接利用混凝土成型后的自然质感作为饰面效果的混凝土。可分为普通清水混凝土、饰面清水混凝土和装饰清水混凝土。

普通清水混凝土（standard fair-faced concrete）是指表面颜色无明显色差，对饰面效果无特殊要求的清水混凝土。

饰面清水混凝土（decorative fair-faced concrete）是指表面颜色基本一致，由有规律排列的对拉螺栓眼、明缝、蝉缝、假眼等组合形成的、以自然质感为饰面效果的清水混凝土。

装饰清水混凝土（formlining fair-faced concrete）表面形成装饰图案、镶嵌装饰片或彩色的清水混凝土。

中文名

清水混凝土

外文名

fair-faced concrete

成型

浇筑

方式

直接操作

显示

十分天然，庄重

特点发展  听语音

清水混凝土是混凝土材料中最高级的表达形式，它显示的是一种最本质的美感，体现的是“素面朝天”的品位。清水混凝土具有朴实无华、自然沉稳的外观韵味，与生俱来的厚重与清雅是一些现代建筑材料无法效仿和媲美的。材料本身所拥有的柔软感、刚硬感、温暖感、冷漠感不仅对人的感官及精神产生影响，而且可以表达出建筑情感。因此建筑师们认为，这是一种高贵的朴素，看似简单，其实比金碧辉煌更具艺术效果。

世界上越来越多的建筑师采用清水混凝土工艺，如世界级建筑大师贝聿铭、安藤忠雄等都在他们的设计中大量地采用了清水混凝土。悉尼歌剧院、日本国家大剧院、巴黎史前博物馆等世界知名的艺术类公建，均采用这一建筑艺术。[1]

国外发展历程

清水混凝土产生于20世纪20年代，随着混凝土广泛应用于建筑施工领域，建筑师们逐渐把目光从混凝土作为一种结构材料转移到材料本身所拥有的质感上，开始用混凝土与生俱来的装饰性特征来表达建筑传递出的情感。此时多为国际主义风格。最为著名的是路易·康（Louis Kahn）设计的耶鲁大学英国艺术馆，美国设计师埃罗·沙里宁（Eero 、华盛顿达拉斯国际机场候机大楼等。到20世纪60年代，越来越多的清水混凝土出现在欧洲，北美洲等发达国家。到了80年代，一批新起的建筑师延续了国际主义风格，强调高技术、强调建筑结构的科学技术含量，形成了“高技派”，它们的代表人物有理查德·罗杰斯、诺曼·福斯特等，典型作品如香港汇丰银行。在亚洲，日本最先走到了建筑前列。第二次世界大战以后，百废待兴，部分混凝土建筑省掉了抹灰、装饰的工序而直接使用，演绎到今天，日本的清水混凝土技术已经得到了很大的发展。在混凝土应用上，日本改变了以前的不加以修饰的水泥表面手法，利用现代的外墙修补技术，将水泥墙面拆掉模板后进行处理，使水泥表面达到非常精致的水平，同时又充分展现出水泥本身特有的原始和朴素的一面。一种被认为更接近于东方禅学无为而为的思想，被以有“清水混凝土诗人”之称的安藤忠雄为代表的日本建筑师融人在其设计中，充分体现了东方文化色彩。

我国发展历程

在我国，清水混凝土是随着混凝土结构的发展不断发展的。20世纪70年代，在内浇外挂体系的施工中，清水混凝土主要应用在预制混凝土外墙板反打施工中，取得了进展。后来，由于人们将外装饰的目光都投诸于面砖和玻璃幕墙中，清水混凝土的应用和实践几乎处于停滞状态。直至1997年，北京市设立了“结构长城杯工程”奖，推广清水混凝土施工，使清水混凝土重获发展。近些年来，少量高档建筑工程如海南三亚机场，首都机场，上海浦东国际机场航站楼、东方明珠的大型斜筒体等都采用了清水混凝土。

随着绿色建筑的客观需求，人们环保意识的不断提高，返璞归真的自然思想的深入人心，我国清水混凝土工程的需求已不再局限于道路桥梁、厂房和机场，在工业与民用建筑中也得到了一定的应用。由中建三局北京公司作为总承包商建设的联想研发基地，，标志着我国清水混凝土已发展到了一个新的阶段，是我国清水混凝土发展历史上的一座重要里程碑。

发展意义  听语音

清水混凝土是名副其实的绿色混凝土：混凝土结构不需要装饰，舍去了涂料、饰面等化工产品；有利于环保：清水混凝土结构一次成型，不剔凿修补、不抹灰，减少了大量建筑垃圾，有利于保护环境；

消除了诸多质量通病：清水装饰混凝土避免了抹灰开裂、空鼓甚至脱落的质量隐患，减轻了结构施工的漏浆、楼板裂缝等质量通病；

促使工程建设的质量管理进一步提升：清水混凝土的施工，不可能有剔凿修补的空间，每一道工序都至关重要，迫使施工单位加强施工过程的控制，使结构施工的质量管理工作得到全面提升；降低工程总造价：清水混凝土的施工需要投人大量的人力物力，势必会延长工期，但因其最终不用抹灰、吊顶、装饰面层，从而减少了维保费用，最终降低了工程总造价。[1]

技术要点  听语音

在中国，清水混凝土尚处于发展阶段，属于新兴的施工工艺，真正掌握此类建筑的设计和施工的单位不多。清水混凝土墙面最终的装饰效果，60%取决于混凝土浇筑的质量，40%取决于后期的透明保护喷涂施工，因此，清水混凝土对建筑施工水平是一种极大的挑战。

要想表现清水混凝土建筑风格的最佳效果，最重要的仍是混凝土墙体的浇筑、保养及处理。众所周知，混凝土表面吸水率较大，如不作任何保护，历经风吹雨打，混凝土在自然界的环境下会遭受来自阳光、紫外线、酸雨、油气、油污等破坏，逐渐失去其本来面目，混凝土也会随着天长地久而日趋被中性化和破坏，其表面效果将日趋污浊，影响观瞻。因此，对混凝土表面进行透明保护性喷涂，不仅能解决保护混凝土的问题，使其更加耐久，而且可以起到防止污染、保持清洁，不会因为吸水而颜色变深，因而清水混凝土建筑在下雨中仍能保持颜色不变，而不象一些立交桥一样，一下雨就污浊不堪，因此它又被称为干性喷涂（Dry Coating）。

对比传统工艺

由于清水混凝土对施工工艺要求很高，因此与普通混凝土的施工有很大的不同，具体表现在：每次打水泥必须先打料块，对比前次色彩，通过仪器检测后才可继续打，必须震捣均匀，施工温度要求十分严格，适合在4-10月间施工。

对施工人员的现场管理也十分重要，每一道工序都必须仔细；

由于清水混凝土一次浇注完成，不可更改的特性，与墙体相连的门窗洞口和各种构件，埋件须提前准确设计与定位，与土建施工同时预埋铺设。由于没有外墙垫层和抹灰层，施工人员必须为门窗等构件的安装预留槽口，并且清水墙体上若安装雨水管，通风口等外露节点也须设计好与明缝等的交接。

四种工艺

纯透明保护工法：适用范围——a：清水浇筑质量很好b：要完全保留清水质感，允许瑕疵存在

透明局部修补工法：适用范围——a：清水浇筑质量很好 b：保留清水质感及小面积瑕疵，只对大面积瑕疵部分进行修补

全面着色修补工法：适用范围——a：清水浇筑质量一般 b：基面色差较为严重，蜂窝麻面较多

仿清水工法：适用范围——a：清水浇筑质量较差 b：漏浆漏砂显现比较严重，大面积的蜂窝麻面存在，或在非清水混凝土表面施工

施工要领

清水混凝土施工的技术关键有以下3点：

混凝土配合比设计和原材料质量控制每块混凝土所用的水泥配合比要严格一致；

新拌混凝土须具有极好的工作性和粘聚性，绝对不允许出现分层离析的现象；

原材料产地必须统一，所用水泥尽可能用同一厂家同一批次的，砂、石的色泽和颗粒级配均匀。

模板工程

清水混凝土施工用的模板要求十分严格，需要根据建筑物进行设计定做，且所用模板多数为一次性的，成本较高，转角、梁与柱接头等重要部位最好使用进口模板；

模板必须具有足够的刚度，在混凝土侧压力作用下不允许有一点变形，以保证结构物的几何尺寸均匀、断面的一致，防止浆体流失；对模板的材料也有很高的要求，表面要平整光洁，强度高、耐腐蚀，并具有一定的吸水性；对模板的接缝和固定模板的螺栓等，则要求接缝严密，要加密封条防止跑浆；

固定模板的拉杆也需要用带金属帽或塑料扣，以便拆模时方便，减少对混凝土表面的破损等等。

养护

清水混凝土如养护不当，表面极容易因失水而出现微裂缝，影响外观质量和耐久性。因此，对裸露的混凝土表面，应及时采用粘性薄膜或喷涂型养护膜覆盖，进行保湿养护。[2]

混凝土侵蚀  听语音

对清水混凝土的保护，主要是避免混凝土结构体长期显露自然，接触氧化物，二氧化碳、水份等物质，造成混凝土碱性值降低，进而破坏钢筋之钝化保护膜，致使钢筋腐蚀或混凝土表面开裂。

炭化作用

在混凝土结构中形成的氢氧化物（包括矽酸钙）和氢氧化钙Ca(OH)2，保持一个PH值在12-13之间的碱性环境。在形成钝化层，以保护钢筋使之免受腐蚀。而混凝土表面混凝土遇到空气中二氧化碳的作用，使氢氧化钙慢慢经过化学反应变成碳酸钙，使之碱性降低，碳化到钢筋表现时，大气中通常含0.2%-03%的二氧化碳，而助只要有大气存在的地方，就必然存在二氧化碳，而混凝土结构也有不少部分存在于二氧化碳环境中。对于普通的硅酸盐而言，水化产生的氢氧化钙可达到整个水化物的10%-15%，这会降低混凝土的PH值。当PH值低于9.5时，钢筋表面的钝化层就会遭到破坏，导致钢筋开始生锈。一但钢筋生锈后，它的体积会明显增大，这种膨胀导致混凝土破裂并最终散裂。

氯化物作用

混凝土属于碳性材料，其孔隙溶液的PH值为12-14，因而对钢筋具有较好的保护作用，有利于钢筋表面形成保护钢筋的钝化膜，但这种钝化膜只有在高碱性环境中才是稳定的。如果周围环境PH值降到11.8时，钝化膜就开始变得不稳定。当PH值值继续降到9.88时，钝化膜就开始变得难以生存或逐渐破坏。使得进入混凝土中的氯离子吸附于钝化膜处，并使钝化膜的PH值迅速降低，逐步酸化，从而使得钝化膜被破坏，易发生锈继而锈蚀产物体积膨胀，使混凝土层开裂与脱落。

水作用

混凝土在水化作用时，水泥中氯化钙生成氢氧化钙，使混凝土中含有大量的氢氧根离子，使PH值一般可达到12.5-13.5，钢筋在这样的高碱环境中，表面容易生成一层钝化膜，这种钝化膜能阻止钢筋的锈蚀。混凝土的气孔具有吸水性，在与自然环境的长期接触过程中，水的渗透加快了混凝土内有孔区域的腐蚀。尤其是对钝化膜遭到破坏，导致钢筋开始锈蚀。[3]

风化破坏  听语音

物理风化

物理风化表现方式主要为：

　　a、风沙击打混凝土的表面，使得混凝土表面粗糙，失去光泽，严重者破坏混凝土，尤其是文物类的造型轮廓，使得文物面目全非。

　　b、温度变化也是物理风化的另一重要条件，自然状态下的混凝土受温度冷热交替变化的影响，会产生热胀冷缩，造成表面崩裂瓦解。

　　c、冻融风化是混凝土内部的水分受低温影响，结冰后产生膨胀力，造成岩石结构松散，逐渐发展到表层粒状脱落。

　　物理风化是一种机械风化，混凝土的化学成分没有得到改变，也没有形成新的矿物。紫外线对混凝土的颜色直接影响是使混凝土褪色，颜色鲜艳的混凝土会变得暗淡或者失去原有颜色。紫外线对混凝土的影响还没有系统的文献记载，我们将紫外线对混凝土的老化作用也归类到物理风化范畴。

生物风化

生物风化作用是指生物活动对混凝土的破坏作用，一方面引起混凝土的机械破坏，如树根生长对于混凝土的压力可达10kg/cm2～15kg/cm2，这能使根深入混凝土裂缝，劈开混凝土；另一方面植物根分泌出的有机酸，也可以使混凝土分解破坏。这一现象多发生在露天大型的文物上。此外，植物、藻类的生活和死亡分解可以形成腐殖酸，这种酸分解混凝土的能力也很强。

化学风化

化学风化是指自然界发生的使得混凝土化学成分发生改变的作用。表现方式有氧化作用、溶解作用、水解作用、水化作用。化学风化来自于混凝土以外的物质如氧气、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等，以空气或水作为介质，与混凝土中的活跃化学成分发生反应，生成新的矿物成分。

保护要求  听语音

根据混凝土与石材的破坏机理，要求涂装的保护剂应具备以下基本性能：

（1）单向呼吸、透气性

防止外界雨水、潮气、二氧化碳等有害气体渗入体系内，同时体系内的潮气能正常散发出来。

（2）预防前期混凝土裂纹的产生

防水能预防混凝土微裂纹的产生

（3）提高混凝土及石材的抗压与抗折强度

（4）防水作用持续

（5） 冻融稳定性好

（6） 渗透型强，涂刷后不能改变基材质感和肌理

（7） 抗霉菌生长，抗色斑，耐盐、酸、碱等腐蚀

发展障碍  听语音

无全国标准

目前国内尚无统一的清水混凝土施工质量标准和质量验收标准，给施工单位和建设单位带来了一些困惑。参考国外有关建筑混凝土的技术标准，在普通结构混凝土验收标准的基础上，我国清水混凝土质量验收应遵循如下标准：

(l）轴线通直、尺寸准确；

(2）棱角方正、线条顺直；

(3）表面平整、清洁、色泽一致；

(4）表面无明显气泡，无砂带和黑斑；

(5）表面无蜂窝、麻面、裂纹和露筋现象；

(6）模板接缝、对拉螺栓和施工缝预留设有规律性；

(7）模板接缝与施工缝处无挂浆、漏浆。

项目管理障碍

清水混凝土施工工艺在国外已是一项成熟的技术，而国内直至今日才有大面积项目的实施，其难点主要体现在项目管理的科学与严谨上。对于一个复杂的工程，最重要的就是有好的适合的运作系统。从组织设计、安排施工到项目管理与监理督检，如果每一个环节都运行良好，实现清水混凝土是顺理成章的事。这也是为什么清水混凝土建筑在国外很普遍而在国内却很少见的原因。