清水混凝土（fair-faced 混凝土）又稱原漿混凝土或裝飾混凝土，在國外也稱作建筑藝術混凝土（Architectural Concrete）、暴露表面混凝土（Exposed Conerete）、整形表面混凝土（Fair Faced Concrete）等是指直接以混凝土成型后的自然表面作為飾面的混凝土。
清水混凝土自20世紀初在西方出現，逐漸被應用于建筑物的立面上，展現出簡潔、質樸和現代的美學特征。1940年代至1960年代，清水混凝土在公共建筑和商業建筑中得到廣泛應用。20世紀50年代，中國開始引入清水混凝土技術，并逐漸在建筑行業中得到應用。2010年代至今，隨著綠色建筑和可持續發展理念的推廣，清水混凝土在中國得到了更廣泛的應用，不僅用于建筑立面，還被用于建筑保溫和裝飾。同時，中國的一些設計師也開始在國際上獲得認可，推動了中國清水混凝土的國際影響力。
清水混凝土以其表面效果分為普通清水混凝土、飾面清水混凝土及裝飾清水混凝土。其有表面均勻、光滑、美觀，尺寸精確、線條清晰等特點。相較于普通混凝土，清水混凝土無需抹灰和面層，既節約了成本，又減少了環境污染。此外，其取消濕作業的特性也提升了現場文明施工程度，降低了冬季裝修的風險，提高了建筑垃圾的利用率，進一步提高了環境效益。
清水混凝土可以廣泛應用于建筑、橋梁、電力等工程上，其發展也呈現工廠化、專業化及使用時充分考慮地域環境和清水藝術表現力等趨勢。
發展歷程
國際
20世紀20年代，清水混凝土開始在西方出現，最初被用于橋梁和建筑物的基礎結構。1920年代，一些設計師開始嘗試將清水混凝土應用到建筑物的立面上，這種設計風格被稱為“功能主義”。1930年代，許多現代主義建筑師開始推崇清水混凝土的設計，因為它能夠展現出簡潔、質樸和現代的美學特征。1940年代至1960年代，清水混凝土在公共建筑和商業建筑中得到了廣泛應用，成為現代城市面貌的一部分。1970年代至今，隨著可持續發展和綠色建筑的理念逐漸普及，清水混凝土再次受到重視。它不僅具有美學價值，還能夠提供良好的保溫、隔熱性能，提高建筑物的能效。
中國
20世紀50年代，中國開始引入清水混凝土技術，最初用于橋梁和水利工程。1980年代，隨著改革開放的推進，清水混凝土開始在中國的建筑行業中得到應用，一些公共建筑和商業建筑開始采用這種設計風格。1990年代至2000年代，隨著城市化進程的加速，清水混凝土在中國的應用逐漸普及，成為一種重要的建筑設計元素，但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。2010年代至今，隨著綠色建筑和可持續發展理念的推廣，清水混凝土在中國得到了更廣泛的應用，不僅用于建筑立面，還被用于建筑保溫和裝飾。同時，中國的一些設計師也開始在國際上獲得認可，推動了中國清水混凝土的國際影響力。
分類
以其表面效果分
清水混凝土以其表面效果分為普通清水混凝土、飾面清水混凝土及裝飾清水混凝土。
普通清水混凝土建筑比普通混凝土建筑有更高要求，要求其結構表面無明顯麻面、蜂窩、露筋等工程質量缺陷，同一視覺范圍內無明顯色差，表面整潔，光潔度高。
飾面清水混凝土為目前應用最為廣泛的清水混凝土，包括鏡面清水混凝土及彩色清水混凝土。飾面清水混凝土將明縫、暗縫、蟬縫、對拉螺栓孔眼設計并組合，進而形成飾面效果，因此飾面清水混凝土對模板要求較高。鏡面清水混凝土對混凝土表面的平整度及光滑度要求極為嚴苛，要求形成類似大理石表面的“鏡面”效果。彩色清水混凝土根據混凝土外觀的需求，在清水混凝土中摻入各種顏色填充料，如氧化鐵，配合光學原理，使混凝土表面呈現特有的視覺效果。
裝飾清水混凝土又稱為藝術清水混凝土，代表著清水混凝土未來的發展方向，如彩繪清水混凝土、浮雕清水混凝土及雕塑清水混凝土等。裝飾清水混凝土將混凝土建筑藝術與現代工業技術相結合，體現了交叉學科的特點。
以其裝飾效果分
清水混凝土以其裝飾效果分可分為鏡面清水混凝土、麻面清水混凝土、孟宗竹木紋清水混凝土、鵝卵石雨花石清水混凝土。
性能及特點
優點
清水混凝土有表面均勻、光滑、美觀，尺寸精確、線條清晰等特點。相較于普通混凝土，清水混凝土無需抹灰和面層，既節約了成本，又減少了環境污染。此外，其取消濕作業的特性也提升了現場文明施工程度，降低了冬季裝修的風險，提高了建筑垃圾的利用率，進一步提高了環境效益。
強度高
在同等混凝土原材料、施工工藝和養護條件下，即便保持清水混凝土的水膠比與普通混凝土的相同，在澆筑28d之后清水混凝土的標準強度也高于普通混凝土。主要原因是清水混凝土在拌和的過程中加入了優質摻合料，填充混凝土水化后產生的多余空隙，讓混凝土的密實程度更高，同時清水混凝土在拌和中還會加入超高效減水劑，大幅降低配合比中的水膠比，從而使清水混凝土具備遠大于普通混凝土的強度。
耐久性
清水混凝土是高性能混凝土眾多分類中的一種，與其他類型的高性能混凝土技術一樣擁有良好的工作性和較高的強度，也擁有其他高性能混凝土不具備的耐久性特點。與普通混凝土不同，清水混凝土在完成澆筑后會長時間暴露在外界環境中，缺少外殼的保護直接受到外界環境的侵蝕，所以該技術會著重提高混凝土的耐久性能，使得清水混凝土的抗腐蝕性能、抗凍性能、抗裂性能、抗滲透性能、抗磨損性能等都遠高于普通混凝土，不僅能在露天建筑中使用，還能適應水下作業環境。
工作性能良好
清水混凝土在工作性方面的表現非常優異，可塑性強、密實性高、保水能力好，并具有一定的流動性，易于振搗，不容易出現分層和泌水現象，在實際施工中比普通混凝土的澆筑速度更好，澆筑質量更好。
缺點
清水混凝土設計細節若不嚴謹很容易造成瑕，結構體較一般建筑物耗時、耗力，模板轉用率低，施工成本較高，混凝土澆置過程中質量不易控制，產生瑕疵影響美感，修復不易造成缺憾，施工縫較易產生滲水現象，如表面無防護，容易產生污漬、滲水以及完工后認知標準無法一致等問題。
制備材料
骨料
清水混凝土對粗骨料的要求是連續級配好、強度高、含泥量低、顏色盡量一致。細骨料同樣不能含泥過高，細度模數應在2.3以上，堿活性應符合相關要求，顏色也應保持均一性。
水泥
水泥應盡可能選用同一廠家同一批次產品。保證其質量的穩定性，水泥宜具有較低的堿含量（＜5%）、較低的C3A含量、較高的強度富余系數，強度等級不宜低于42.5R。避免使用添加引氣型助磨劑的水泥，不得不使用時，一定要在減水劑的復配中加入消泡劑，以消除助磨劑帶來的不規則氣泡。水泥熟料中氧化鐵或者Mn、Cr等有色重金屬對混凝土的顏色會有一定影響，這也可以成為水泥的一種選擇依據。
摻合料
摻合料是水泥以外決定混凝土顏色的原材料，因此粉煤灰、礦粉和水泥一樣也應盡可能選用同一廠家同一批次產品，保證其質量的穩定性。為了防止水泥用量過多造成水化熱過大而產生裂縫，摻合料用量一般應占膠凝材料總量的20%～25%。
外加劑
清水混凝土的要求是試件表面平整、光滑，色澤均勻，無明顯的表觀缺陷，可直接達到飾面效果，因此對混凝土各項性能有較高要求，未摻加減水劑會造成表面氣泡多、蜂窩麻面、色差嚴重等現象，無法滿足清水混凝土表觀質量的要求。以聚羧酸減水劑為代表的外加劑，其減水作用以及復配小料的增稠塑化效果，可以使混凝土的工作性、穩定性、勻質性、抗裂性和耐久性表現更好。
保護劑
清水混凝土保護劑主要有有機硅化物體系保護劑和碳型保護劑，應在混凝土養護期28d后進行，養護完成后，進行混凝土表面清理并涂刷底漆和中層漆，按清水混凝土的設計要求在保護劑底漆中進行著色，使其在保證混凝土性能的同時滿足設計師要求。
施工技術
配合比的設計
清水混凝土要求表面光滑平整、無蜂窩麻面、無表面氣泡、成色均勻統一、便于施工時的振搗，因此新拌混凝土必須具有極好的工作性和粘聚性，絕對不允許出現分層離析的現象。配合比設計階段，應適當增加砂率、合理選擇水泥用量，這兩點直接影響混凝土表面光滑度。在保證強度的前提下，盡量使用低強度等級水泥。嚴格控制用水量，水灰比在 0.52～0.55范圍內，避免用水量過大。
模板工程
模板工程控制是達到清水混凝土要求的關鍵，不同于普通現澆混凝土的施工，除了剛度、強度、穩定性以外，清水混凝土的施工對模板的要求極高。應該按照建筑設計要求，通過模板試驗來選擇適宜的材質，經常使用的有竹模板、木模板、鋼模板。鋼模板應該在使用前進行拋邊處理，相對鋼模板來講，木模板或者竹模板下的混凝土面層會更光滑平整。在模板的設計過程中，應盡量選擇拼縫少、整體式或大型模板的方案，有利于模板的安裝及拆卸和混凝土成品狀態。面板材料厚度應≥3mm，確保模板間結合緊密，宜使用光面面板，避免脫模產生裂縫。合理使用脫模劑，涂抹擦拭均勻，不能出現流狀脫模劑殘留，否則會形成混凝土表面的污痕。在國外使用鋁板支模澆筑呈現效果很好，但是考慮到成本問題，國內應用較少。能否實現清水混凝土效果，很大因素取決于模板的搭建，因此模板支撐系統尤為重要。不僅是內外撐、斜擋、橫豎擋等，穿墻對拉螺桿同樣經常使用于清水混凝土模板的搭建，能有效防止混凝土脹模的發生。
澆筑
清水混凝土在澆筑前應做好各環節的計劃及工作協調，其色澤、工作性能各方面應保持一致，且澆筑過程中不得間斷，使其達到較好的均一性。澆筑中最關鍵的步驟是振搗，提前做好施工人員的技術交底工作，注意振搗時間應在滿足排盡大氣泡的同時又不會產生浮漿沉底，宜通過二次振搗的方式來控制氣泡的產生，通常在混凝土入模時進行第一次振搗，約半個小時后再進行一次振搗。避免漏振過振，特別是鋼筋網等邊角位置。
養護
一般情況下，清水混凝土的養護時間不應少于14d，而拆模宜滿48h后進行，使其達到要求的拆模強度，以免拆模時造成棱角損壞。拆模后及時涂抹保護劑，適當進行灑水養護，必要時可用塑料薄膜覆蓋。
表面處置
清水混凝土脫模后，可能會存在少量氣泡、表面浮漿、松動的砂子、模板拼接縫痕跡等小缺陷。應在拆模后立即將其處理平整干凈，然后用同材料水泥漿體進行修復，修復材料硬化后，以細砂紙打磨拋光。
應用領域
清水混凝土隸屬于混凝土，既具有普通混凝土的特性，又具有獨特的裝飾特性，因此，清水混凝土在實際工程中的應用性更加廣泛。同時，隨著清水混凝土的施工工藝的提升，清水混凝土可以應用于大型的工業建筑、中小型的民用建筑；鋼筋混凝土框架結構、框剪結構、磚混結構的建筑工程；現代家居裝飾、樓梯等內部結構；橋梁工程、電力工程、高層建筑、公共建筑等。
在橋梁工程的應用
在橋梁工程中的應用主要是高速公路橋梁、地鐵、輕軌鐵路等。目前中國諸多橋梁工程中采用清水混凝土，比如山東濱大高速公路、廣州地鐵4號線的地鐵墩柱、武漢輕軌一號線、青島地鐵十三號線的靈山衛站和兩河站等四座車站、鄭州市京廣快速路等。在實際施工過程中，為了得到預期的外觀效果，需要嚴格把控混凝土原材料選取、混凝土運輸和澆筑等工藝。在施工之前，需要對清水混凝土的原料及配合比、模板、澆筑、養護等環節進行模擬測試，確保達到標準后進行正式施工。
在電力工程建筑的應用
吉安變電站的主變基礎、蘭溪電廠的主廠房采用了清水混凝土工藝。在對吉安變電站的主變基礎施工時，施工方嚴格把控清水混凝土原材料的選擇和施工、模板的制作與安裝，使得吉安變電站能夠達到質量過關、外觀美觀的效果。在蘭溪電廠施工時，需要對廠房的外包鋼柱、梁、板采用清水混凝土施工技術，確保施工質量和美觀。
在公共建筑的應用
上海浦東國際機場航站樓、國家體育場為內現澆清水看臺板、武漢琴臺大劇院、青島卓亭廣場等成功應用了飾面清水混凝土技術。
發展趨勢
工廠化、專業化生產
研發現澆混凝土的替代產品，發展預制板、仿清水混凝土板材，實現工廠化、專業化生產。首先，能大為降低現場的施工難度，減少對一些優質資源的依賴，如優質河砂和優質木材；其次，材料變化后，減少對環境的影響；最后，專業化和工廠化能生產出更加豐富的產品，促使費用降低。
充分考慮地域環境和清水藝術表現力
研發適應一些地區氣候風沙大、氣候差、紫外線強度高等自然條件的清水混凝土，解決清水混凝土在室外很快變舊、變臟的難題。在藝術表現力方面，嘗試更豐富的、多樣化的形式，如頂面上的、曲面的、傾斜的、多樣的富于變化的線條線段及凹凸形狀、與其他材料復合使用。同時，應防止清水混凝土過度使用，喪失獨特性，失去它的魅力。
提高耐久性
《混凝土結構設計規范》(GB 50010-2002)規定了五類環境，對混凝土的最大水灰比、最小水泥用量、最低強度等級、最大氯離子含量、最大堿含量、混凝土保護層厚度、裂縫寬度等做了要求。但環境對直接暴露在外的混凝土有著非常大的影響，施工中不可避免的混凝土裂縫、保護層偏差、保護劑耐久性時限，將降低清水混凝土耐久性，故《清水混凝土應用技術規程》(JGJ 169-2009)中要求設計使用年限宜控制在50年內。而對于使用年限更長久的，甚至百年建筑，目前一般采取加大混凝土保護層厚度、改善混凝土性能、按照時限要求涂刷保護劑，來保證混凝土耐久性。當前的保護劑的有效年限一般為5~20年，如何開發出更長久的保護劑是未來的一項課題。
標準規范
參考資料 >
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