建筑工程清水混凝土模板施工技术

建筑工程清水混凝土模板施工技术

陈智航

肇庆新区投资发展有限公司广东肇庆526000

摘要：清水混凝土又称装饰混凝土，它一次浇筑成型，以混凝土本身的自然质感与精心设计的明缝、禅缝和对拉螺栓组合形成的自然状态作为装饰面，其表面光滑平整、棱角分明、线条顺畅、色泽均匀。将其应用于复杂空间多曲面当中，多曲面结构对清水混凝土空间精度进行定位，能相得益彰。本文结合工程实际情况对空间多曲面清水混凝土技术进行研究，以期为今后同类系工程研究提供参考。

关键词：建筑工程；清水混凝土；模板施工技术

引言

近年来，大型复杂空间钢结构形式在我国的建筑中发展迅速，应用范围越来越广，随着空间钢结构的表现形式变得复杂多样，曲面造型的大量出现，使建造的难度随之增大，对建筑施工的要求也提高了。清水混凝土一次浇注成型，不做任何外装饰，直接采用现浇混凝土的自然表面效果作为饰面，因此不同于普通混凝土，表面平整光滑，色泽均匀，棱角分明，无碰损和污染，只是在表面涂一层或两层透明的保护剂，显得十分天然、庄重，这能很大程度地保证多曲面结构模板的光滑性，降低工程难度。

1.工程概况

某游泳馆工程总建筑面积约为82365m2工程包括1个跳水池、1个标准比赛池、1个热身池以及1个戏水池。跳水池边上有8个空间多曲面跳塔，其中包括1个1m跳塔、3个3m板台、1个3m跳塔、1个5m跳塔、1个7.5m跳塔以及1个10m跳塔。跳塔混凝土材料均采用清水混凝土材料，为复杂空间多曲面清水混凝土结构。跳塔外轮廓面依托多根空间定位曲线进行空间定位，每条空间定位曲线每隔20cm高度设置一坐标点进行空间定位，每个跳塔空间定位点上百个，跳塔外轮廓的空间定位异常繁琐。

2.研究思路

针对跳塔工程多曲面模板的制作，本文提出了采用木方制作横截面定位框架来对多曲面模板进行空间定位的总体思路。根据设计图纸上的空间坐标信息，采用CAD软件绘制不同高度处的横截面边线，根据横截面边线放样制作横截面定位框架。然后将制作好的横截面定位框架按对应的标高从下往上依次搭设。最后用模板条子根据定位框架的尺寸信息拼接成多曲面模板（见图1）。

图1多曲面模板拼接


跳塔工程模板的总体方案虽然在一定程度上具有一定可行性，然而其外观成型质量欠佳，多曲面模板由模板条拼接而成，模板之间的拼缝较多，不能满足清水混凝土对模板面的要求。此外，相比钢模板，木模板的变形性能较差，用木模板制作多曲面模板的可行性仍需进一步确认。为此，本文对该方案进一步优化，通过试验块试验对木模板清水混凝土的外观成型质量进行研究，通过1∶1模型试验对跳塔多曲面模板的可行性进行进一步优化和验证，图2是针对该方案进行优化和验证的方案系统。

图2多曲面木模板可行性验证系统方案

3.工艺流程


3.1多曲面模板空间定位

跳塔模板空间定位采用横截面控制框架以及竖向曲面控制框架进行双向定位。根据设计图纸上的坐标信息，CAD图纸上绘出不同高度处的横截面边线。根据横截面边线在制作场地上弹线放样并制作横截面控制框架（见图3）。横截面控制框架由4cm×9cm木方制作并由普通胶合板连接固定。所围成的横截面控制框架内边线至横截面边线之间的距离应为多曲面模板的总厚度。

图3
横截面控制框架放样制作

在三维绘图软件上对横截面控制框架进行三维建模。在三维图上截取一剖视面，剖视面与各截面的中心线平行，剖视面与中心线之间的距离为30～60cm。根据剖视面与各横截面控制框架的外边线的交点确定竖向曲面定位曲线，根据竖向定位曲线制作竖向曲面控制模板（见图4）。

图4竖向曲面控制框架

利用CAD软件确定竖向曲面控制框架的平面位置，并根据其位置进行现场放样，根据现场放样位置安装固定，控制并检查其垂直度。在横截面控制框架上做出剖视面与横截面控制框架交点的标记，并在竖向曲面控制框架上作出各横截面控制框架所处标高的标记。将横截面控制框架从下至上依次安装，横截面控制框架应紧贴竖向曲面控制框架。每个横截面控制框架所安装的标高位置应与竖向曲面控制框架所标记的标高对应。每安装完一层横截面控制框架，利用水准仪或激光仪检查其水平度。水平度检查完后在其上位置放置高程控制木方，以此依次从下至上安装固定横截面控制框架（见图5）。

图5
多曲面模板空间定位

采用横、竖向截面控制框架对多曲面结构进行双向定位的方法，制作便捷，定位精度高，制作效率较高。本文创造性地提出了用竖向曲面控制模板对横截面控制框架进行平面位置的定位和控制，相比传统的吊线法，大量减少了人力成本，同时也保证了横截面控制框架平面位置的定位精度。

3.2清水混凝土成型质量

考虑到跳塔多曲面全部由木条拼接而成，拼缝较多，严重影响清水混凝土的外观成型质量。本文采用了3mm厚的三夹板对侧模板进行饰面处理，并通过30cm×60cm×60cm的试验箱研究了三夹板表面不同处理方式对清水混凝土外观成型质量的影响，以寻找最优的模板表面处理方法。通过对试验块清水混凝土成型质量的对比，发现模板表面涂刷腻子和清漆时，清水混凝土的外观成型质量最佳，表面的光洁度、气泡率以及颜色均能满足要求。如图6所示。

图6清水混凝土试验块成型质量

3.3多曲面模板拼接

对于多曲面结构模板，犹豫钢板变形性能较好，能够在多个方向同时变形，为此多曲面结构通常选用钢板作为面板。然而钢模板制作造价通常较高，如不能保证钢模板的周转使用率，施工成本较大。木模板虽然具有造价低、施工成本小的优点，然而木模板变形性能较差，木模板通常情况下只能单向弯曲，不能双向弯曲，且木模板拼接成多曲面模板时，通常会有较多拼缝，将严重影响清水混凝土的外观成型质量，这在一定程度上限制了木模板在多曲面结构模板工程上的应用性。本文针对多曲面结构木模板进行技术改进，提出了多曲面模板由双层木模板拼接：其中一层为受力底板，采用15mm厚的胶合板条拼接；另一层为三夹板，板厚为1.5mm，由于三夹板较薄，变形性能较好，用三夹板紧贴受力底板，确保模板表面的光滑性，减少木模板之间的拼缝，确保清水混凝土的成型质量。

将普通胶合板切割成4.5cm宽胶合板条。采用胶合板条拼接跳塔工程多曲面模板受力底板，发现胶合板切割成胶合板条子后，弯曲性能大大提高，胶合板条弯曲较方便。对该方法拼接多曲面结构模板进行检查，发现多曲面模板受力底板与胶合板条之间拼缝较严密，同时拼接成的受力底板模板面曲线较柔顺，表面较光滑，能够满足多曲面结构的造型要求。

由于清水混凝土对模板的抗变形能力要求较高，本文对钢模板和木模板2种模板的抗变形能力进行对比，对比指标为2种模板的每米抗弯刚度。通常情况下，多曲面结构钢模板面板采用3mm厚钢板，取钢板弹性模量为200GPa，钢模板每米抗弯刚度为0.45kN•m；多曲面结构木模板采用15mm厚胶合板，取木胶合板弹性模量为9GPa，则胶合板每米抗弯刚度为2.53kN•m。胶合板每米抗弯刚度远远大于钢板每米抗弯刚度，在变形性能上，胶合板优于钢板面板。

3.4三夹板蒙皮

多曲面结构受力底板拼接完成后，用三夹板对受力底板进行表面蒙皮。三夹板较薄，变形性能较好，不仅能单向弯曲，也能双向弯曲。三夹板与受力底板之间通过枪钉固定，枪钉固定完成后，三夹板与受力底板之间的紧贴性较好，同时也大量减少了受力底板胶合板条之间的拼缝，有助于保证清水混凝土的成型质量。

3.5三夹板饰面

清水混凝土对模板表面的光洁度要求非常高，虽然多曲面受力底板经三夹板蒙皮后，拼缝数量大大减少，但三夹板之间还存在一定拼缝，同时三夹板表面的光洁度还不能保证清水混凝土的外观成型质量，三夹板上枪钉形成的凹槽也会影响清水混凝土的外观成型质量，为此需要对三夹板表面进行处理。根据试验块的试验结果可知，三夹板表面涂刷石膏腻子和清漆时，清水混凝土外观成型质量较好，颜色、气泡以及光洁度均能满足相关规范要求。为此在多曲面三夹板蒙皮完成后，用石膏腻子对三夹板进行填缝处理。石膏腻子的强度较高，且硬化后具有较好的质地，石膏腻子处理完成后，三夹板之间的拼缝以及三夹板上的凹槽大大减少。石膏腻子填缝完成后，在三夹板面上涂刷清漆，清漆应涂刷均匀，清漆硬化后，能大大提高三夹板面的光洁度，有助于提升清水混凝土的外观成型质量。

3.6多曲面模板加固

采用横截面控制框架以及工字钢对跳塔侧模板进行双重加固，在横截面控制框架外侧包围一圈工字钢，工字钢转角处采用螺杆拧紧并连接。工字钢加固完成后，在2层工字钢之间布置竖向木方，木方间距为30cm左右，木方与工字钢外侧翼缘的内侧壁紧贴，用自制三角木楔块楔紧2层工字钢之间的横截面控制框架。由于多曲面结构表面具有一定弧度，表面不平整，难以保证加固件与多曲面模板面的贴合性，加固难度比普通规则图形大很多。本文通过工字钢利用原有的横截面控制框架对多曲面模板进行加固，工字钢的抗变形能力较好，同时工字钢转角处可以焊接连接，大大提高了模板的抗侧向变形刚度。同时在相邻2层工字钢之间布置竖向木方，并用三角木楔块楔紧，提高了多曲面模板结构的整体性，加固效果良好。如图7所示。

a立面

b立面

图7
多曲面模板加固

3.7清水混凝土外观成型质量

多曲面结构模板加固完成后，在多曲面模板内浇筑清水混凝土。浇筑清水混凝土过程中，对混凝土的漏浆现象进行了详细检查，没有发现漏浆现象，证明了加固件的可靠性以及清漆和石膏腻子的密封性。对清水混凝土的外观成型质量进行拆模检查，并对跳塔的横截面尺寸进行了测量检查，发现跳塔尺寸与设计图纸吻合，尺寸误差均在5mm以内，符合清水混凝土相关规范要求。同时清水混凝土外观成型质量良好，表面光洁度较好，没有集中气泡的出现，同时总体颜色较一致，符合清水混凝土相关规范要求。

4.结语


清水混凝土作为比较特殊的施工工艺与传统的混凝土施工工艺相比，其空间定位精确简单、清水混凝土外观成型质量好。因此，在空间多曲面清水混凝土全木模板的施工中，要针对其中所涉及到的多个不同施工环节加以重视和管理，通过全方位管理措施，最大限度的保障清水混凝土本身所呈现出的质量，满足清水混凝土的施工效果。

参考文献：

【1】张海鸥，芦海燕.浅谈房屋建筑的清水混凝土施工技术[J].河南建材.2017（05）

【2】高明武.关于高层建筑清水混凝土施工技术要点的探讨[J].科技经济导刊.2017（24）