外墙面艺术混凝土在高层建筑的应用

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常德大厦位于上海长寿路常德路交界处，总建筑面积51000m2，分别由A、B、C三幢主楼(23、26、23层)，及4层裙房商场与地下车库组成，主楼转换层以上为艺术混凝土外墙面分别为卵石、毛面花岗岩、卵石图案。

1　施工工艺流程

弹线→墙钢筋绑扎→保护层→主筋暴露防锈处理→墙钢筋验收→刷脱模剂→利用爬架提升外大模内小模固定校正→平台模→验收校正→平台钢筋绑扎及验收→模板验收再校正→混凝土接浆→泵送混凝土浇捣→混凝土收头养护→利用外大模提升爬架→拆模→艺术混凝土养护。

2　施工工艺

2.1　外墙大模的选择
(1)方案选择　艺术混凝土比较适合爬模与爬架互为支撑体系，故选择爬模方案。
(2)模板设计　模板体系必须具备足够刚度，承载力和稳定性，同时选择模板必须满足艺术混凝土的要求，A、C幢卵石面层厚3cm，B幢毛面花岗岩面层厚4cm。本工程A、B、C三幢标准层相同仅有3层局部不同，全部采用24块大模，绘详细大模拼装图，衬模采用聚氨酯模(见图1、2)。由于标准层层高3m，大模总高度采用3.18m，搁栅采用方钢40mm×60mm@300mm，围檩采用双榀10号槽钢@750mm。大模固定采用22@1200mm对拉螺栓，并在大模板相应位置开设窗洞，用定型钢模支设。阳台圆形及六角部位全部设计为定型钢模。

图1　A、C幢卵石状衬模

图2　B幢毛面花岗石衬模

(3)衬模的制作　衬模一般有3种材料，即橡胶衬模、塑料衬模、聚氨酯衬模。橡胶衬模和塑料衬模费用较高，经比较本工程采用聚氨酯衬模。聚氨酯衬模利用两种组分材料拌和后浇注在胎模上在常温和温室中固化成型。
聚氨酯原材料由聚醚型聚氨基甲酸酯HA组分和聚醚型聚氨基甲酸酯HB组分与催化剂3种材料组成。
聚氨酯材料性能如下：抗拉强度>4.41N/mm2；撕裂强度>1.47N/mm2；伸长率>200%；永久变形<6%；冲击弹性>20%；硬度50～70HAS。
胎模由底模和饰纹块组成，底模为木模，卵石饰纹块是将天然河卵石等天然材料粘贴到底模上而成；毛面花岗岩饰纹块用石膏饰纹块，先用橡胶泥制成注模，然后将石膏与水调制后浇注入模，拆模后整修即可。最后将双组分材料混合拌成液态浇注胎模制作而成。
(4)模板制作　模板制作为定点厂家，按设计图纸要求进行精加工。先清除模板上的油渍、灰尘，据设计图案排列，涂刷粘结剂后铺贴，粘结剂固化后即可。粘结剂选用与衬模配合比相同的聚氨酯固化剂双组分拌制的胶液。在实际施工中模板采用限位螺栓H型螺帽，以便螺栓回收，模板制作好后先试拼装，达到要求后运抵现场使用。
(5)模板施工　对班组发放拼模图并进行交底，专人负责大模板拼装，吊装到位后进行检查，明确无误后方可投入使用，施工前须将模板清洗干净，并涂擦无色均质的液体脱模剂，模板拼装必须符合要求，标高准确、垂直度、平整度必须严格控制在施工许可范围内，配备专职质量员对模板逐块吊线检查，待所有工序结束经验收合格后，采用高压水枪冲洗模板内混凝土残渣，利用内小模留设一些洞口，冲洗干净后密封在模板下端塞紧泡沫条，以防污染下层墙面。
由于本工程为爬模、爬架互为支承体系，混凝土浇筑完毕后强度必须达到1.2N/mm2以上，这时，才能内用大模提升爬架，爬架提升固定结束后方许拆模，因衬模表面凹凸不平，大模板与混凝土墙面吸力比较大造成拆模困难，往往几个人合力用撬杠撬开，因此拆模过程中，有衬模被拉坏，现场配备了衬模，随时修补。尽管我们要求必须层层清理、涂脱模剂，也试验了多种脱模剂，但脱模效果均不理想，解决聚氨酯模板的有效脱模剂是一项有待解决的课题。
(6)垂直度控制　由于外墙面是艺术混凝土，仅窗套、腰线需进行粉刷，所以应严格控制垂直度，施工中预埋4块铁板，采取井字形控制，用苏光J-2激光经纬仪，垂直投点，投点后，用苏J-2经纬仪对长度、角度，进行严格闭合复核，弹出控制线、轴线。

2.2　混凝土工程
(1)原材料　水泥、黄砂、石子、外掺剂采用同产地、同品种符合国家标准，以保证混凝土墙面颜色一致。标准层为C30，采用吴淞水泥厂425号矿渣散装水泥，黄砂中粗，含泥量≤2.5%，石子5～25mm碎石，含泥量≤0.8%，粉煤灰采用Ⅰ级粉煤灰，烧失量<8%，细度(4900孔)<8%。
(2)混凝土搅拌、运输　本工程混凝土采取自行搅拌、泵送。设置德产自动ORU搅拌机1台，电脑计量，另配1台强制式、1台自落式搅拌机，每h产混凝土量25～30m3，配备2台泵车(1台备用)，对水泥、石子、黄砂、外加剂都经过严格计量后，方可搅拌，并配备专职计量员，混凝土搅拌时间较国家标准延长60～90s，同时检查混凝土坍落度。
(3)混凝土浇筑　混凝土浇筑严格遵循操作规程，混凝土倾落自由度不应超过2m，布料高度应控制在50cm左右，分层浇筑。每层浇筑时振动棒必须插入下层5cm，以防止墙面上出现明显的分界面。振捣以混凝土表面呈现浮浆、无气泡和不再下沉时为宜。本工程中墙板高3m，厚20cm，采用串筒直径为10cm，上部为喇叭口，长1.2m，利用塔吊和人工配合插入墙板，将泵管对准喇叭口布料，以解决混凝土浇筑高度过高易产生离析的现象。
针对艺术混凝土墙面的要求，为减少墙面的水、气泡，采取二次振捣工艺。第1次在混凝土浇筑后振捣，第2次待混凝土静置一段时间后再振捣，第2次振捣在第2层混凝土浇筑前进行，在混凝土浇筑过程中，我们配置1名经验丰富的操作工进行技术指导，重点是对第2次振捣的时间及分层厚度控制。浇筑中派专人观察模板，发现漏浆，立即处理。
(4)艺术混凝土墙面修补　主体完工后，外墙面窗、阳台，腰线粉刷，派专人检查、修补，采用同颜色的水泥砂浆修补成卵石或大理石状。

3　墙面涂料

艺术混凝土墙面采用白色外墙涂料喷涂两次，腰线用蓝色外墙涂料，采用吊篮施工。

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