清水混凝土在民航工程中的应用

摘 要：清水混凝土近十年在国内大型工程得到了广泛的应用，尤其在民航工程领域，其具有特殊的材料质感而且能节省施工成本和工期，是一种优越但又相对陌生的结构。该文将结合工程实例，全面介绍清水混凝土在民航工程中的应用。

关键词：清水混凝土 民航工程 施工关键及难点

中图分类号：TU755 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）02（c）-0089-01

1 清水混凝土与民航工程简介

1.1 清水混凝土的出现和发展

清水混凝土指一次浇筑成型，没有附加任何装饰的混凝土结构表面。清水混凝土的出现是在20世纪20年代，随着当时混凝土材料的广泛应用，在建筑设计领域出现了新的潮流和审美观念。清水混凝土一开始是在大型结构中较为常用，如在桥梁、大坝、水塔等结构物中。而混凝土这种的朴实、刚劲的色调和质感为当时许多知名建筑设计师所青睐，并加以在民用建筑设计领域实践和应用。由此，混凝土从一种纯属结构上的材料发展成为兼有结构意义和建筑审美意义的材料，甚至发展成一种建筑风格。以这种方式应用混凝土的建筑，谓之清水混凝土建筑。

虽然混凝土结构早就在我国被广泛使用，但清水混凝土结构却起步非常晚，真正意义上的较为广泛的使用是始于20世纪90年代，如首都国际机场、浦东国际机场、东方明珠大型斜筒体等。

1.2 清水混凝土与民航工程

民航工程指的是航站楼工程与塔台工程，在中型、大型城市中，飞机场的航站楼和塔台总是一个城市的标志性建筑之一，是一个城市经济和科技发展水平的体现，同时也是一个耗资巨大、使用周期相当长的结构物。因此民航工程的设计和建造在国内外任何一个中型、大型城市都备受当地政府和市民的关注。

清水混凝土天然具有一种难以被任何材料替代的质感，而其在工程造价上相比饰面结构的成本下降，使得清水混凝土结构在民航工程中有着得天独厚的优势[1]。包括首都国际机场3号航站楼、浦东国际机场航站楼、深圳机场T3航站楼、纽约肯尼迪国际机场候机大楼、华盛顿达拉斯国际机场候机大楼等众多国内外的民航工程均采用了清水混凝土结构。

2 首都机场3号航站楼清水混凝土工程分析

清水混凝土结构在国内外民航工程领域中已经得到了非常广泛的应用，并取得了理想的效果。本章将从建筑设计、材料性能和施工技术方面具体分析一个国内具有代表性的清水混凝土民航工程，结合实例叙述清水混凝土结构的特点、注意要点和其实际效果。

2.1 工程概况

北京首都国际机场3号行镇楼是奥运基础建设重大工程，是北京乃至整个中国的标志性建筑之一。清水混凝土结构主要使用在公共区域的天花，公共区域钢筋混凝土柱，货车、行李车坡道及装卸平台，APM轨道以及核心筒外墙，其中施工最为复杂的是公共区域的天花板，其面积巨大（超过12万m2）[2]。由于我国的施工单位未有过如此大规模清水混凝土施工的经验，理论也不完善，且工期非常紧，因此工程对设计或施工单位都是一个非常巨大的挑战。

2.2 工程的关键及难点

清水混凝土结构的关键点和难点主要在于材料以及施工方面。混凝土是一种收缩材料，民航工程中大体积的混凝土极易开裂；且一般混凝土由于水化过程中多余水份的流动和蒸发，总会在混凝土内部留下许许多多空洞，而这些与生俱来的缺点在清水混凝土结构中是不可接受的。

为了克服这种困难，工程技术人员在混凝土的配合比设计上花了相当大的功夫。首先为了减少水化热及收缩程度，必须减少水泥用量，掺合料用了F75级磨细复合矿渣粉；为了减少水的使用量从而减少混凝土中的孔洞、提高密实性，加入了北京中航明星ZH-1高效减水剂；同时为了控制收缩、保持一定的和易性，加入了山东寿光利飞UEA-D低碳膨胀剂。在骨料选取方面也要相当严格，粗骨料为5～25 mm低碳活性山碎石，含泥量小于0.5%，整片状含量小于6%；细骨料为承德低碱活性II区中砂，细度模数为2.6～2.8[3]。为保证混凝土的工作性能，在生产、运输、浇筑和振捣过程中都严格把关。

除了材料上的高要求外，施工过程也是非常重要的一环，任何施工上的放松都将引起最后效果的缺陷，而这对于首都机场这样标志性的工程来说决不允许出现的。

钢筋工艺采用了无锈钢丝，为保证保护层厚度采用了严格尺寸的混凝土或塑料垫块。模板工程是最重要的一环，因为模板直接和混凝土表面接触，任何不恰当、不严格的施工方法都将会导致混凝土表面的不平滑。工程采用了刚度较大且经过抛光处理的钢模板施工，为了解决接缝处漏浆、错台现象，模板平接和阳角面板的拼缝采用模板硬拼接缝与止水泡沫棒双重措施。在混凝土的浇筑和振捣阶段严格把关，控制振捣的时间和深度，振捣均匀，不漏振、过振。养护采用首先浸泡于饱和状态的无纺布挂帘，然后加塑料布包裹，保温保湿，防止温差造成的混凝土开裂及水分的流失，养护时间不少于14 d[3]。

2.3 工程效果和结论

工程效果非常良好，强度合格率100%，颜色均匀明显偏差，里面垂直度、平整度小于1 mm，没有出现蜂窝、麻面等表面损伤，最大气泡直径小于3 mm[3]。

总结经验不难得到这样的结论：要使清水混凝土大型建筑达到满意的效果，关键在于两方面，一是材料，二是施工水平，两者缺一不可。

3 清水混凝土民航工程的总结和展望

该文以综述的方式介绍了清水混凝土的发展历程、优势特点以及其在民航工程中的应用，并详细地讨论了北京首都国际机场3号航站楼的工程实例，以说明清水混凝土民航工程的关键点和难点，并指出了清水混凝土结构在民航工程领域的巨大优势。

清水混凝土在我国起步晚，但近年来的发展非常快，已经有了很广泛的工程实践以及一定的经验，在2009年，我国颁布了首部清水混凝土应用技术规程。随着我国社会、经济发展的逐渐成熟，大型的民航工程建设将变得越来越少有，工程的重点将逐渐从建造新的民航工程转而对大型民航工程的维护。由于清水混凝土结构直接将混凝土暴露于空气当中，遭受各种外来的自然损伤（如风、雪、雨、温差、地震等），而此类工程设计使用周期可能是100年甚至更久，其耐久性能和稳定性将受到巨大挑战。例如碳化速度的加快，温度裂纹的扩展，酸雨的侵蚀以及地震后形成的许多受力裂缝如何处理等，都将是未来清水混凝土民航工程领域研究的种种课题。而国内关于大型、大体积清水混凝土有关方面的研究基本处于空白状态。为此，还需要广大工程技术人员、研究学者继续努力。

参考文献

[1] 杨文，谈一评.浅谈清水混凝土[J].工业建筑，2009（S1）：893-896.

[2] 奚悦.清水混凝土设计：T3航站楼工程[C]//北京建筑设计研究院论文集1999-2009（建筑卷），2009.