清水混凝土墙饰面之门窗、幕墙设计施工技术

　　［摘要］现代建筑外墙装饰千姿百态，少不了日新月异的装饰材料，如何将各种材料应用到外墙装饰上，做到既符合材料各种性能指标，又能符合材料力学状态要求，同时满足结构要求，业界一直处在不断探索之中！传统材料中的砖、水泥、钢材、铝合金等应用在成熟墙框架和墙体上已形成标准和设计习惯，然而将传统材料中的混凝土一次性浇注成高级装饰面墙体（清水混凝土墙面），而且是大面积施工在国内尚属首次。目前国内面积最大清水混凝土墙面工程（联想集团北京研发基地）顺利完工，说明混凝土清水饰面综合技术的开发与应用成功。标志着我国混凝土清水饰面的设计与施工水平达到了国际水平。本文针对该课题阐述清水饰面混凝土装饰施工技术及其与门窗、幕墙的结合技术。
　　［关键词］清水饰面混凝土，质量要求，施工技术，门窗、幕墙接口设计
　　
　　联想集团北京研发基地工程是国内首例大面积清水饰面混凝土工程，总建筑面积为10万m2，外露的墙、柱、梁以及楼梯间、电梯间、综合报告厅等部位均为清水饰面混凝土，清水饰面混凝土面积达25000m2，门窗、幕墙面积达20000m2。外露直径为32-35mm对拉螺栓孔沿建筑物高度和水平方向等间距均匀排列、对仗齐整。外墙楼层建筑标高处设有一道20×10深的水平明缝。禅缝（通过有规则的模板拼缝形成）水平交圈，竖向垂直成线。
　　
　　对拉螺栓孔修饰后20×10深的水平明缝修饰后禅缝
　　第一部分：清水饰面混凝土墙施工技术
　　1清水饰面混凝土概况
　　清水饰面混凝土是以混凝土本身的自然质感和精心设计安排的明缝、禅缝和对拉螺栓孔组合形成原始状态作为装饰效果的混凝土。
　　清水饰面混凝土系一次成型，不做任何外装饰，它要求混凝土拆模后达到高级抹灰标准。主要是以表现混凝土流动、凝固硬化的特性，要求混凝土表面平整光滑、色泽均匀，且对拉螺栓及明缝、禅缝的设置应整齐美观，而且具有很强的耐久性，它的最终效果取决于混凝土材料调配、饰面效果的细部设计、模板设计、混凝土拌制、浇筑、养护以及表面涂料的种类等多种因素。
　　2清水饰面混凝土施工质量要求
　　2.1表面质感要求
　　①色泽：单位整立面混凝土颜色基本一致，距离墙面4-5m肉眼看不到明显色差。
　　②蜂窝：（又可称气泡）混凝土表面的气泡要保持均匀、细小，表面气泡直径不大于3-5mm，深度不大于2-3mm，每平方米气泡面积小于120mm2。
　　③裂缝：表面无明显裂缝，不得出现宽度大于0.3mm或长<50mm的裂缝。
　　④平整度：同一立面表面垂直度、平整度达到高级抹灰质量验收标准，小局部平整度允许偏差局部<2mm，大局部（单位平方米）平整度允许偏差局部<5mm
　　⑤麻面：（又可称光洁度）清水饰面混凝土成型后平整光滑、色泽均匀，无油迹、锈斑、粉化物，无流淌和冲刷痕迹。
　　⑥观感缺陷：无漏浆、跑模和涨模，无烂根、离析、瑕疵、错台，无冷缝、夹杂物和孔洞，无露筋，无剔凿、磨、抹或涂刷修补砂浆后留下的色差处理痕迹。
　　2.2装饰效果要求
　　①整栋建筑的明缝、禅缝水平交圈，竖向的垂直成线，表现出线条的规律和韵感。线条要求平整、顺直、光滑，均匀布置，整体建筑明缝、禅缝交圈，允许偏差不大于5mm，禅缝线宽不大于1.5mm。
　　②对拉螺栓孔眼大小要求与整体饰面效果相协调，孔眼完整光滑，纵横方向等间距均匀排列，对拉螺栓孔直径不大于35mm，孔洞封堵密实平整，颜色基本同墙面一致，建筑物形成完整的装饰效果。
　　3清水饰面混凝土综合施工关键技术
　　3.1饰面效果设计与施工技术
　　清水饰面混凝土的饰面效果除展现混凝土本身的质感外，还要通过对拉螺栓孔、明缝、禅缝、装饰金属片等饰面效果的设计与施工来展现清水饰面混凝土的魅力。
　　3.2混凝土拌合物的研制技术
　　混凝土拌合物的制备，通过原材料的优选、配合比的优化以及拌合物的生产控制，生产出满足清水饰面混凝土的饰面观感、施工性能和耐久性要求的混凝土。
　　3.3模板的设计与施工技术
　　模板选用了能满足清水饰面效果要求的钢木组合体系模板，并通过模板细部节点设计、模板安装、拆除、保养等几个环节来控制混凝土质量。
　　3.4混凝土施工技术
　　混凝土施工主要从混凝土拌制、运输、浇筑、养护、季节性施工措施、成品保护等几个关键环节来控制混凝土的质量。
　　3.5混凝土饰面修养技术
　　拆模后的清水饰面混凝土修饰和使用中的保护是关系到墙面寿命的关键，
　　4清水饰面混凝土施工技术应用前景
　　清水饰面混凝土施工综合技术属于土木建筑工程技术领域，可以应用于指导公共建筑、住宅、市政、桥梁等建筑物的清水饰面混凝土施工。
　　清水饰面混凝土工程有着巨大的社会和经济意义，对于减少能源消耗、降低工程造价、缩短施工工期、提高工程的环保、减少安全隐患等方面有着显著效果，另外对改善结构性能，提高结构的安全性有着重要社会意义，不仅可以提升国内混凝土结构施工质量，而且能够推动国内模板、混凝土、建筑机具等相关产业的发展，提高国内建筑业整体建筑施工水平。
　　该项综合技术在联想集团北京研发基地工程的成功开发与应用，填补了国内在大面积清水饰面混凝土施工领域的空白，标志着我国施工企业清水饰面混凝土施工技术达到了新水平。按照同类装饰效果比较，利用该项技术可以节约投资约800元／平方米。该项技术经建设部科技司组织的专家鉴定认为：该项施工综合技术属国内首创，达到了国际先进水平，具有显著的经济效益和社会效益。
　　第二部分：清水饰面混凝土墙与幕墙、门窗相结合的设计、施工技术
　　门窗、幕墙是建筑物的重要组成部分，清水混凝土墙工程同样离不开门窗、玻璃幕墙装饰点缀，由于清水混凝土墙系一次成型，有着不可更改的特性，拆模后达到高级抹灰标准，所以各种装饰构件安装构造必需在混凝土浇捣之前全部设计到位，从简单螺栓对拉凹孔、明缝、禅缝设计到铝合金门窗、幕墙与墙体连接，且室外与门窗节点均是后面不能修补，不但要求美观，而且还要有防水、抗震、抗层间变位能力，根据这些特点，结合较早应用清水混凝土工程的国家日本、德国的成熟经验，将门窗、幕墙与清水混凝土墙构造设计程序细叙如下。
　　1：设计方面：
　　门窗节点设计要充分考虑安装所需缝隙，又要考虑安装后防水和缝隙的均匀美观，如果拆模后的清水混凝土墙洞口不规则（水平、对角线、轻度跑模等）洞口会很难修补，可能造成门窗安装无法满足要求，而影响门窗使用效果，按传统门窗洞口方式是很难解决的，针对这种情况设计构造如下图所示：

　　
　　幕墙方面：以清水混凝土墙为主体的工程中幕墙用量较少，设计中尽量考虑现场焊接量要少，避免焊接火花湯傷清水饰面。埋件多考虑用卡口式，如下图所示：

　　
　　这些构造节点设计要完全摆脱传统墙体构造理论，必需对今后长期效应负责，所以考虑即有滴水构造，又有排水构造，因这种构造可以一定程度减少随着时间推移建筑物沉降变形、镶缝硅酮胶老化、接触不良等现象，造成渗透现象直接渗透到室内的隐患，做到了防范于未然。
　　2：施工方面：
　　根据国家标准门窗安装连接方法有好几种节点形式，清水混凝土墙连接方法应主要采用两种：一为将螺纹钢或膨胀螺栓植入墙体，二为预埋铁件，如下图所示。第一种钢筋植入法技术要求深度大于80mm，安装时将门窗外框卡码与钢筋现场焊接，卡码间距@350-400，端部距边100。节点焊接后应检查是否焊牢避免虚焊，焊接点除渣后刷防锈漆，塞缝物应采用聚合物泡沫填充物，若采用防水水泥砂浆，必须对铝合金与水泥砂浆接触面进行防腐处理；第二种钢板预埋法技术要求钢板不小于5.0mm，钢筋长度不小于100mm，数量不少于两根预埋间距@350-400，端部距边100。节点焊接后应检查是否焊牢避免虚焊，焊接点除渣后刷防锈漆，塞缝物应采用聚合物泡沫填充物，若采用防水水泥砂浆，必须对铝合金与水泥砂浆接触面进行防腐处理。这两种方法是清水混凝土墙门窗安装常用节点，钢筋植入法是后施工序，比较灵活，方便快捷。钢板预埋法是先施工序，在支模板时就要就位，对主体施工而言是比较繁琐，但之后节点牢固度比钢筋植入法好，门窗安装时也比较方便快捷。

　　大面积清水混凝土在（联想集团北京研发基地）工程的成功开发与应用，同时也证明门窗、幕墙与墙体连接构造、埋件的设计和施工是成功的，它将为今后清水混凝土工程推广奠定良好的基础。
　　第三部分：清水饰面混凝土墙表面保护涂装的施工。
　　拆模后的清水饰面混凝土墙有一种返朴归真的效果，你或许会感觉有些新颖性，或许你看了不接受这种“好像什么也没做，像皇帝的新装”的粗糙的丑陋的混凝土墙，无论怎样，在今天，曾经在日本、德国等国流行的清水混凝土墙，在中国也有了，这是我们时代的进步，这是我们发展过程中的脚步和里程。好的效果除了拆模前施工程序严格要求外，拆模后的修理和面层保护是清水混凝土墙最后一道重要工序，即保护涂装施工。
　　一个优良的浇注清水混凝土基底，是最终呈现清水效果首要因素，其次是保护涂料选择。保护涂料有很多种类：聚脂类、有机硅类、氟碳（分水性和油性）类等，清水混凝土墙保护涂料基本为无色透明涂料。同时针对现场混凝土存在的部分蜂窝、麻面、离析、错台、砂浆修补后留下的色差等混凝土缺陷，应尽可能保持原有浇注混凝土本色少修补的原则，确定好混凝土修补材料和修补措施。在修补工艺完成后再进行混凝土墙面色差的调整，尽可能保持调整和未调整部位颜色一致，才进入涂料的施工环节。联想北京研发基地清水混凝土墙最后选择了高耐候性水性氟碳透明涂料组合（底漆、中层漆、罩面漆）为外墙饰面保护涂装的施工材料。
　　经过处理和涂装的清水混凝土可以完全消除混凝土浇注过程中留下的污染物、锈迹、蜂窝、麻面、色差、错台等等缺陷，呈现出浇注清水混凝土原始的灰色和浇注时留下的自然纹理，明缝整齐有序，禅缝上下通顺并若隐若现，脱模后原始遗留的螺栓孔间距相等、对仗齐整，保持着清水混凝土自然的也是最具特色的表征，经过哑光透明氟碳涂料完全保护的清水混凝土表面，在自然的光线下略微呈现光泽，混凝土表面显得很洁净、自然、朴素，像一个经过梳妆的少女，不施粉黛，清新自然。清水混凝土在不同的光线下会呈现不同的光影效果，在朝阳下，在晚霞里，在烈日炎炎的夏日，在雾霭茫茫的雨中，在银装素裹的雪天，它都会给人们不同的感受。
　　清水混凝土墙在实施过程中，需经过设计方案、施工组织、材料控制、混凝土浇注、施工管理、保护涂装等诸多环节，且在脱模之前谁也不知道它会是什么效果，只有在脱模后才能看见，正如建筑师说它就像个婴儿一样，这也是人们着迷于清水混凝土的原因之一。所以，清水混凝土墙是将原来只作为结构的混凝土转化为作为建筑立面有装饰效果的墙体，用它最本质的材料质感来表现建筑的内涵，难度自然要比结构混凝土大得多。如果人们喜欢清水混凝土这种朴素而真实的表现，就会希望它的自然肌理效果长久地保持，并且作为外立面而言要承受外界气候影响、紫外线侵蚀，并且应具有防污染效果，因此，清水混凝土采用氟碳透明涂料进行保护涂装，不仅是必要的，而且是必须的。德国、日本等国清水混凝土建筑的发展过程也已经证明了这一点。
　　随着人们对清水混凝土墙认识的不断加深，已经或即将有很多人会喜欢这种建筑风格，它不仅对我国建筑业技术水平提高是一个促进，而且会有更多的使用者来尝试清水混凝土墙的不同效果、做法和施工工艺。还可以考虑将清水混凝土工程产业化，如预制清水混凝土幕墙、仿木纹清水混凝土幕墙等，带动相关产品的开发和应用，并逐渐形成一个专业产业链。联想北京研发基地已经在创新的道路上走出了一步，我们期待着清水混凝土建筑在中国的不断创新和发展。     博士论文网