清水混凝土百科之清水混凝土發展解析

古羅馬的混凝土

很多研究者認為，除去早期使用灰泥的歷史，人類較早使用混凝土是在約公元前2世紀的意大利南部。這種特殊的材料是一種被稱為“Pozzuolana”的火山灰，第一次是在那不勒斯灣的波佐利（Pozzuoli）找到的，后被廣泛的用作羅馬人的水泥。公元前193年，古羅馬修建了第一座大市場，這種火山灰被用于將天然石材固定在一起，因為火山灰與水之間的化學反應可以固化成為一種巖石狀物質。此后羅馬人用這種東西修筑橋梁、碼頭、下水道排水管、輸水道和建筑物。

 
2000年前的古羅馬建筑就是采用混凝土的工藝制作而成，至今依然屹立不倒

古 羅馬時期的法蘭建筑

古代中國的“水泥材料”

甘肅天水的大地彎遺址距今5000年，在大地彎四遺址中發掘出了一座面積很大的建筑，該建筑由前廳、主室、后室、左右側室及門前棚廊式建筑六大部分組成，總面積420平米，是目前所見我國史前期面積較大、工藝水平較高的房屋建筑。面積達130多平米的主室，地面由一種類似于現代水泥的混凝土鋪成，經考證化驗可知，其化學成分、物理性能及其抗壓強度等，均相當 于當今100號水泥砂漿地面的強度。專家們認為，這種建筑材料是目前世界上較早、早古老的混凝土。

 
5000年前的中國水泥材料

較早的鋼筋混凝土摩天大樓

世界上第一座鋼筋混凝土摩天大樓英格爾斯大廈（Ingalls Buiding）采用蘭塞姆系統建造而成。該建筑為16層建筑，這一建筑在當時被認為是一項大膽的工程壯舉，而且它的成功的確促進了美國高層建筑中鋼筋混凝土結構被普遍接受。1974年它被美國土木工程師學會指定為“國家歷史性土木工程建筑”，1975年被列入“美國國家史跡名錄”。
 

中國早期水泥制造廠

1889年，中國河北唐山開平煤礦附近，設立了立窯生產的唐山“細綿土”廠，1906年袁世凱命令周學熙從英國人手中收回重辦，改名為“啟新洋灰公司”，年產水泥4萬噸。

 
唐山“細綿土”廠

（二）清水混凝土國外發展歷程

清水混凝土產生于20世紀20年代，隨著混凝土廣泛應用于建筑施工領域，建筑師們逐漸把目光從混凝土作為一種結構材料轉移到材料本身所擁有的質感上，開始用混凝土與生俱來的裝飾性特征來表達建筑傳遞出的情感。此時多為國際主義風格。較為著名的是路易·康（Louis Kahn）設計的耶魯大學英國藝術館，美國設計師埃羅·沙里寧（Eero Searinen）設計的紐約肯尼迪國際機場環球航空大樓、華盛頓達拉斯國際機場候機大樓等。到20世紀60年代，越來越多的清水混凝土出現在歐洲，北美洲等發達國家。到了80年代，一批新起的建筑師延續了國際主義風格，強調高技術、強調建筑結構的科學技術含量，形成了“高技派”，它們的代表人物有理查德·羅杰斯、諾曼·福斯特等，典型作品如香港匯豐銀行。在亞洲，日本較先走到了建筑前列。

耶魯大學英國藝術館

紐約肯尼迪國際機場環球航空大樓

第二次世界大戰以后，百廢待興，部分混凝土建筑省掉了抹灰、裝飾的工序而直接使用，演繹到今天，日本的清水混凝土技術已經得到了很大的發展。在混凝土應用上，日本改變了以前的不加以修飾的水泥表面手法，利用現代的外墻修補技術，將水泥墻面拆掉模板后進行處理，使水泥表面達到非常精致的水平，同時又充分展現出水泥本身特有的原始和樸素的一面。一種被認為更接近于東方禪學無為而為的思想，被以有“清水混凝土詩人”之稱的安藤忠雄為代表的日本建筑師融人在其設計中，充分體現了東方文化色彩。

安藤忠雄與清水混凝土

安藤忠雄清水混凝土

 （三）我國發展歷程

     在我國，清水混凝土是隨著混凝土結構的發展不斷發展的。20世紀70年代，在內澆外掛體系的施工中，清水混凝土主要應用在預制混凝土外墻板反打施工中，取得了進展。后來，由于人們將外裝飾的目光都投諸于面磚和玻璃幕墻中，清水混凝土的應用和實踐幾乎處于停滯狀態。直至1997年，北京市設立了“結構長城杯工程”獎，推廣清水混凝土施工，使清水混凝土重獲發展。近些年來，少量高檔建筑工程如海南三亞機場，首都機場，上海浦東國際機場航站樓、東方明珠的大型斜筒體等都采用了清水混凝土。

首都機場T3

隨著綠色建筑的客觀需求，人們環保意識的不斷提高，返璞歸真的自然思想的深入人心，我國清水混凝土工程的需求已不再局限于道路橋梁、廠房和機場，在工業與民用建筑中也得到了一定的應用。由中建三局北京公司作為總承包商建設的聯想研發基地，被建設部科技司列為“中國首座大面積清水混凝土建筑工程”，標志著我國清水混凝土已發展到了一個新的階段，是我國清水混凝土發展歷史上的一座重要里程碑。

（四）混凝土的藝術表達形式

     清水混凝土是名副其實的綠色混凝土：混凝土結構不需要裝飾，舍去了涂料、飾面等化工產品；清水混凝土結構一次性成型，不剔鑿修補、不抹灰，減少了大量建筑垃圾，有利于保護環境；清水混凝土的施工，不可能有剔鑿修補的空間，每一道工序都至關重要，迫使施工單位加強施工過程的控制，使結構施工的質量管理工作得到全面提升；清水混凝土的施工需要投入大量的人力物力，常會延長工期，但因不須要裝飾面層，從而減少了維保費用，最終可降低總造價更有助于降低維護成本。混凝土表面吸水率較大，如不作任何保護，混凝土在自然界的環境下會遭受來自陽光、紫外線、酸雨、油氣、油污等破壞，逐漸失去原來面目，所以一般說來，清水混凝土墻面最終的裝飾效果，60%取決于混凝土澆筑的質量，40%取決于后期的透明保護噴涂施工。

清水混凝土建筑

    清水混凝土施工用的模板要求十分嚴格，需要根據建筑物進高設計定做，且所用模板多數為一次性的，成本較高。模板必須具有足夠的剛度，在混凝土側壓力作用下不允許發生任何的變形，以保證結構物的幾何尺寸均勻、斷面一致，防止漿體流失；對模板的材料也有很高的要求，表面要平整光潔，強度高、耐腐蝕，并具有一定的吸水性；對模板的接縫和固定模板的螺栓等，則要求接縫嚴密，要加密封條防止跑漿。固定模板的拉桿也需有金屬帽或塑料扣，以便拆模時方便，減少對混凝土的破損等。

    混凝土在同等條件下的試件強度達到3MPa(冬期小于4MPa)時拆模。拆模后應及時養護，以減少混凝土表面出現色差、收縮裂縫等現象。清水混凝土常采取覆蓋塑料薄膜或阻燃草簾并與灑水養護相結合的方法，拆模前和養護過程中均應經常灑水保持濕潤，養護時間不少于7天。冬期施工時若不能灑水養護，可采用涂刷養護劑與塑料薄膜、阻燃草簾相結合的養護方法，養護時間不少于14天。

后序施工時，要注意對清水混凝土的保護，不得碰撞及污染混凝土表面。在混凝土交工前，用塑料薄膜保護外墻，以防污染。對易碰觸的陽角部位，拆模后釘薄木條或粘貼硬塑料條加以保護。