2010年第11期（总第253期）Number11in2010（TotalNo.253）
混
凝
Concrete
土
混凝土制品CONCRETEPRODUCTS
doi：10.3969/j.issn.1002-3550.2010.11.037
“鸟巢”预制清水混凝土看台关键技术
蔡亚宁
（北京城建建材工业有限公司，北京100049）
摘要：针对“鸟巢”清水混凝土看台预制工程数量和型号变化多、非预应力和薄臂及预埋件位置精确、表观和结构质量要求高且工期紧等特点，分析了预制工程难点，归纳了要重点解决的关键技术，并从人、机、料、法和环5个方面提出了系统的解决方案。其中的关键技术为：①量②通过分析常规预制构件偏化和细化了看台板结构和表观的各项质量指标，制定了完整的质量验收标准，并作为工程最终质量验收依据。离清水效果的现象和原因，策划出了完整的解决方案，并对看台构件的生产实施预控。③在模板设计时，通过选用钢模板并采取反打成型为主和单活梆设计辅以精细化处理，保证了成品尺寸精度、细部线条质量和成型面效果。④在混凝土配合比研究中，通过优选原材、正交试验和样板检验，研制出适用于看台板的19mm聚丙烯纤维+I级FA+新型聚羧酸盐高效减水剂的防裂混凝土，满足了新拌混凝土施工性能好、硬化混凝土早后期强度高及看台板成品色泽亮白、气泡少、碱含量低和体积稳定性高等各项性能要求。以上措施的实施，确保看台工程达到了“鸟巢”看台板的高质量被国内外专家和领导誉为“世界预制构件精品的精品”。既定的清水质量标准。
关键词：“鸟巢”；预制；清水混凝土；看台；看台板中图分类号：TU528.01
文献标志码：A
文章编号：1002-3550（2010）11-0122-06
Keytechnologyofprefabricationas-castfinishconcretebleachersplatformsforthe“Nest”
CAIYa-ning
（BeijingUrbanConstructionGroupBuildingMaterialsIndustryCo.，Ltd.，Beijing100049，China）
Abstract:
Theas-castfinishconcretebleachersplatformsofthe“nest”arelargenumberandspecifications，withthinthicknessandtightsched-
uleandhighqualitativequality，andnon-prestress.So，standardforacceptanceofconstructionqualityofas-castfinishconcreteprecasttierislaiddownfirstly.Assemblylinemethodisrealizedbyselectingappropriateandimprovingtechnologicaldesign.Concretebleachersplatformswithhighandpre-controlofproduction，combinedwithscientificcrack-proofqualityandas-castfinishsurfacearemadewithhighprecisionformdesign，
concretemixdesign.Alltheconcretebleachersplatformsforthe“nest”areinstallednow，andallthevisitorsandexpertshighlyappraiseofthem.Keywords:
the“nest”；as-castfinishconcrete；bleachersplatforms；precast；technology
0引言
俗称“鸟巢”的国家体育场是举世瞩目、全国最大的体育场，也是2008年第二十九届北京奥林匹克运动会主体育场。其内部碗状看台是预制清水混凝土构件通过构造节点连接固定到现浇主体混凝土结构上形成，分为上、中、下3层。由此可见，看台的质量特别是表观清水质量主要取决于清水混凝土构件的质量。设计要求看台采用新型非预应力C50P10清水混凝土预制构件，并兼具结构和装饰双重功能。以往体育场看台结构，多采用钢结构或现浇混凝土结构，也有个别采用了预制形式但长跨度的非预应力为预应力结构，像国家体育场这样大面积、预制看台设计在世界范围内尚属首例。“外观优美的钢构、内赏清水的看台”体现了体育场整体设计效果之精华。工程对看台表观质量虽无量化的验收标准但要求为清水混凝土饰面，比现更均匀和美观的外观质量、更利浇结构要有更高的尺寸精度、
于保证看台结构整体的耐久性和更有利于“鸟巢”整体工程进度协调。尽管预制看台任务要在6个月内全部完成，工期极为紧张，但国家体育场工程以获得“长城杯”和“鲁班奖”为最终质量目标。
收稿日期：2010-06-09
“鸟巢”预制看台共需清水混凝土构件总数量为15142块，其中看台板10200块、踏步4864块和楼梯78块。仅看台板的结构形式就有L型、两种U型、T型、Z型、L＋U型和一字型等7大种、1264种规格。其单体最大宽度为1.25m、最大长度为11.3m、最大高度为0.74m和单件最大质量约为18.1t，厚度为150~250mm，属薄壁构件，加之每种规格的看台板其长度、宽度、高度和角度等外形尺寸都在变化，因此，看台板的预制难度显著大于楼梯和踏步，本研究针对看台板开展，楼梯和踏步同样适用。
1“鸟巢”清水混凝土看台预制工程特点和关
键技术
1.1预制工程特点
数量多；型号规格多；变化多，板的长度、高度和角度都在变化；薄臂；非预应力；用于上下看台板间及看台板与现浇基础上的两类预埋件位置要求精确；清水表观和结构质量要求高且工期紧。
1.2预制工程关键技术
关键技术在于如何确保看台板的内在结构满足设计性能
·122·
要求和看台板的外观清水质量及工期满足工程进度的要求，具体体现在：
（1）设计对看台板表观质量高要求主要是定性要求，缺乏量化的具体指标。
（2）看台板为非预应力薄壁结构，如何确保其拆模不裂并控制干缩裂缝满足质量要求，特别是对于长达11m多的预制看台板。
（3）成品表观要求极高，需达到清水饰面，要生产出一块这样的看台板并不难，关键在于要使数千块看台板每块都要保持如此高且相同的质量标准。
（4）高质量精准的构件必须要有高质量精准的模具，加工一套如此精度和要求高的模具至少需要一周的时间；根据施工进度的安排和实际安装需要，上层看台板的制作时间约为三个月，上层看台板的设计型号有397个，至少需要配备模具的数量约30套；改造一次模板至少需要3d才能完成。这就要求生产质量和管理不允许出现任何意外。否则，就不能按期完成任务从而就会影响到“鸟巢”整体工程进度。
（5）如何从各过程控制中确保看台板结构整体耐久性的高要求。
专人负责制度，组织好生产，避免出现由于管理或操作失误导致的质量问题，确保每个程序的操作质量，以免影响工期。
（5）不断改进和创新传统构件预制工艺，以科学适用的技①在确定工艺设计和布置及配模术保证产品质量，具体包括：方案等系统的问题上，以采取流水作业为手段，以实现批量生产更利于保证质量和工期为目的。②在设计具体模具时以满足各项尺寸质量指标为前提，满足整体和细部清水要求为导向，便于反复修改和增加周转次数为基础，实现在确保方便操作、
质量的情况下，投入的成本最低。③选用优质脱模剂与生产工艺和模板体系相匹配，实现便于脱模和能提升模板成型面表观质量等综合功能。④采取科学方法确保钢筋骨架加工满足精度抗和耐久性能。⑤混凝土配合比设计在满足设计要求的强度、渗等耐久性指标及结构承载要求的前提下，便于施工操作，且成本较低。⑥对于表观质量存在微小的可修复表观质量缺陷，采取技术措施进行修复并保证处理质量满足清水要求。
限于篇幅，下面仅对清水质量标准的确定、生产质量预控、模板的设计和混凝土配合比的研究等4方面关键技术进行论述和总结。
1.3关键技术解决方案
经过对看台板预制任务特点的分析研究后，将预制看台板质量和工期目标的实现视为一个系统工程，对影响该系统工程机、料、法和环5个方面特别是对影响和决定裂缝产生、的人、
清水效果和耐久性的所有过程逐一进行分析和归纳后，采用“科学合理的生产组织管理+混凝土科学的配制+创新预制工艺+严格工序质量控制相结合”进行解决和控制，具体的技术措施是：
（1）细化和量化看台板高质量要求，形成一致认可的成品验收质量标准，为明确每个工序的操作质量要求和标准奠定基础。
（2）采用聚丙烯纤维、I级FA、聚羧酸系高效减水剂等新材新技术研制适用于看台板的防裂混凝土。料、
（3）分析预制构件常见的偏离清水表观的原因并制定预控措施。
（4）成立专门的技术公关、生产指挥协调和后勤保障小组并明确职责。加强参施人员岗位培训并落实，各关键工序实行
表1
类别
项目承载性能
结构质量
耐久性指标可能的缺陷外形质量几何尺寸
表观质量
颜色表面质量表面气泡表面裂缝
度允许值为18.6mm。
2量化看台验收质量标准
虽然“鸟巢”工程各方都对看台板的质量提出了极高的要求，但无论是甲方、设计方还是总承包方对看台板的具体质量要求都没能提出细化的和可操作的质量条款。依据现行国家标准GB50204—2002《混凝土结构工程施工及验收规范》，现浇不宜有一般缺陷；结构和预制构件的外观质量不应有严重缺陷、
对于清水混凝土构件规范中指出外形缺陷和外表缺陷均属严重缺陷，但没有明确的指标对其允许存在的一般缺陷比如气泡大小和颜色的不均匀等指标进行量化。因此，为了量化预制清水混凝土看台的质量标准，笔者根据多年来从事清水混凝土预地铁短轨枕和桥梁梁板工程施工经验[1-3]，联合国制盾构管片、
家体育场总承包技术部，制订了具有可操作性的《预制清水混凝
[4]
土看台质量验收标准》，其中对看台板的几何尺寸、外形质量、
颜色、表面质量、表面气泡和允许出现的表面裂缝等表观质量和结构质量都做了明确表述和定量，见表1。经国内知名专家审核且）作为验收标准。在北京市建委备案后（备案号JQB—080—2006
质量标准
设计给定的标准荷载为350kg/m2，要求试验载荷为总加载量的1.44倍时，无新的裂缝产生，已有裂缝无扩张；且挠混凝土中氯离子含量和碱含量、钢筋保护层等指标符合设计与有关规范规定。不得出现露筋、孔洞、蜂窝以及结构性裂缝。
不应有端头不直、倾斜、缺楞掉角和飞边，阴阳角准确，圆滑。
表面平整度为2mm，外形尺寸（长宽高）偏差为±2mm，扭翘小于1/1000，对角线为5mm，定位尺寸偏差为±5mm。表现混凝土的自然色，表面颜色均匀、一致，距看台板2m处，肉眼看不到明显色差。不得出现麻面、起皮、流砂带、泌水纹，无漏浆、油迹及锈斑。
气泡分散，最大直径不大于5mm，深度不大于3mm，每平米气泡面积累计不大于3cm2。表面裂缝宽度不大于0.10mm，且深度不大于2mm、长度不大于50mm。
国家体育场清水混凝土看台板验收质量标准
该标准使相关方对“鸟巢”工程的清水看台板预制质量和安装后整体看台的清水效果达成共识，为看台板生产过程中各工序操作质量要求确定了基础。同时，本标准也清楚地体现了看台板的预制与安装质量要求之高在国内外的同行业中实属罕见。该标准的制定，促进了2009年北京市地标DB11/T698—2009《清水混凝土预制构件生产与质量验收标准》的正式编制。
3清水混凝土看台板的质量预控
清水混凝土技术是一项系统的集成技术。作者在参考国内外相关专业文献的基础上[5]，结合自己15年来的工作经验，针对非预应力预制清水混凝土构件表面产生颜色不均、气泡、裂缝、光洁度与平整度、密实度和耐久性、混凝土泌水、出现接缝挂
·123·
浆、漏浆和砂带、蜂窝麻面和水印等常见质量通病，所导致的不满足表1的质量问题，提出了系统的解决方案。
3.1看台板产生色差的原因
（1）在模板分项工程中存在模板板面不平整、接缝漏浆、脱模剂选型不合理或涂刷不均匀。
（2）混凝土分项工程中存在原材料变化、配料偏差、混凝土离析或搅拌不均匀及过振。
（3）在养护时出现了养护温度或时间发生了明显变化。
3.2解决方案
（1）采用平整光洁、不吸水且接缝严密的模板；选用不但易于脱模且能改善界面的脱模剂，并要涂刷均匀。
（2）采用同厂家、同品种、同规格和主要成分基本一致的水泥、掺合料和外加剂且计量准确；根据气候和原材料变化抽检含水率、调整施工配合比以保持坍落度的变化在合适范围内。适当延长搅拌时间、不过振或漏振。
（3）养护制度一经确定，必须严格执行。
其他8种常见的质量通病、原因分析和预控措施详见表2。生产实践表明：只要措施得当、严格生产过程预控，就能最大限度地减少成品看台板出现的质量通病，实现其结构高质量和表观清水的双重质量目标。
4模板设计与创新
模板技术是看台板质量的基础。清水混凝土构件模板设计不同于普通构件满足几何尺寸即可，必须克服普通预制构件模板最常见的接缝或出筋处漏浆、棱角处易开裂以及线条不顺畅等原因导致的混凝土构件常见的质量通病，为看台板的表观质量、结构尺寸的高精度和细部效果奠定基础。上述质量要求在模板设计时具体体现在：确定合适的模板体系、恰当的成型方式、科学的主体结构组装形式和细部处理方式4个方面。此外，还要从经济性考虑，模板数量要最大程度减少。
4.1采用钢模板体系
与木质和玻璃钢模板体系相比，钢模板体系具有较好的刚度和稳定性，在利于保证结构几何尺寸、表面平整度和减少翘曲的同时，还易于细部处理，适合蒸养工艺、反复周转和改造从而减少生产成本。
4.2建立以反打为主的成型方式
为了保证混凝土外露面达到清水效果，必须保证外露面是模板成型面，但是对于品种多、外露面多的看台板而言，要保证每种型号看台板的多个外露面必须是模板成型面相当困难。研究后我们对混凝土浇筑工艺进行了大胆创新。
（1）对于L型板放弃了传统的“平打”方式，改用“立式反打”方式，确保了看台板水平面、2个立面、2个侧面、顶面和底面7个面全部和模板密贴成型，只有L形背立面为人工抹面。该种成型方式在利于看台板外观质量满足清水要求的同时，还节省了收面时间。
（2）对于U型、L＋U型和T型等采用“水平反打”成型工艺。（3）对于一字型和Z型板采用“立式反打”工艺。均取得了良好效果。
4.3单活梆的主体结构设计
与以往的模板设计为两侧活动的梆板有所不同，本批看台板模板采用一侧梆板为可拆开活动梆板，另一侧梆板与固定底
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模制作成整体形成死梆以确保死梆连接处倒角的顺直流畅，进而减少施工中支拆模的次数。活动梆板靠底模上的顶紧丝杆与底模联结固定，并使用螺栓、螺杆等连接件进行长度、宽度、模板严密程度调节，方便模板在尺寸方面调节和修改。而且，该种组装形式简化了模板构造，最大程度发挥了模板综合使用功能，见图1、2。
图1L
型看台板的模板断面图
图2U型看台板的模板断面图（单位：mm
）
4.4细部构造的精确处理
细节决定成败，看台板模板的高质量在模板设计加工的各个环节均有体现，如各个成型面间的10mm×10mm45°倒角采用钢板折弯、拼焊板条和贴倒角板条等方法成型；巧妙地利用橡胶条来成型滴水槽；在设计、加工和改造模板中采用机打孔螺栓固定方式保证预埋件的安放及预留孔洞位置精确度在2mm以内；改动模板时避免用气焊及电焊操作。
5防裂混凝土配合比的研究与确定
混凝土性能是影响看台板结构和外观质量的关键因素之一。本批看台板为薄壁和大表面，只有混凝土施工性能好且硬化后各项性能指标满足要求，辅以严格的施工过程控制，才能从根本上防止构件裂缝产生和保证清水效果及结构耐久。
经比设计原研究作者确定了混凝土选材和配合则：（1）选用优质低碱水泥和低碱活性的砂、石。
（2）最大限度减少水泥用量、适当使用粉煤灰矿物掺合料[6]，降低水化热，提高新拌混凝土和易性。
（3）选用新型聚羧酸盐高效减水剂，使新拌混凝土保水性和良好施工性能得到保证，而且能够提高混凝土的早期和后期
表2
项目
质量问题
非预应力清水混凝土构件表面质量及解决对策
原因
模板漏浆、模板工程：模板不平整、
解决对策
选模板工程：采用平整光洁且接缝严密的模板、用合适的脱模剂且涂刷均匀。
混凝土工程：采用同样的原材料且计量准确，根据气候和原材料变化抽检含水率调整施工配合比，延长搅拌时间，适当振捣。
养护工艺：严格执行养护制度。
模板工程：仔细清理模板、均匀涂刷脱模剂；选择
距离表面2m，肉眼能脱模剂选型不合理或涂刷不均匀。
色差
看到混凝土表面颜色明显不同即色差问题。
混凝土工程：原材料变化及配料偏差、混凝土离析或搅拌不均匀，过振。
养护工艺：养护温度或时间变化。模板工程：模板清理不干净导致的
气泡
表面湿润性不良或脱模剂选型不合适、具有改善界面作用的多功能脱模剂并涂刷均匀。
混凝土表面气泡大小、涂刷不均匀。混凝土工程：严把混凝土原材料质量关特别是减深度显著不同切数量多。
混凝土工程：混凝土原材料特别是水剂的引气量，寻找混凝土的合理砂率、坍落度要适
砂率过大、坍落中、减水剂的引气量变化、控制和易性，控制混凝土浇筑分层厚度，控制振捣度偏小、一次布料过多、振捣不足。
模板工程：模板浸润系数不一致或脱模剂涂刷不均匀。
钢筋工程：钢筋保护层偏小。
插入下一层深度和振捣时间。
模板工程：棱角等细部设计加强；选择合适的模板并均匀涂刷脱模剂。
钢筋工程：控制钢筋保护层的垫块厚度，且保证
混凝土工程：混凝土原材料选用不合混凝土浇筑过程中不晃动。
理、水胶比过大、胶凝材料用量过多、混凝混凝土工程：合理选用混凝土原材料、确定合理
裂缝
裂缝宽度大于0.2mm或长度大于50mm。
土不密实等引起的化学收缩、自收缩、干的混凝土配合比和水胶比、适当降低水泥用量，选择
温度收缩、塑性收缩、碳化收缩、级配良好的碎石以减少孔隙率和砂率，捣固密实，燥收缩、提湿差收缩和晶体转变引起的膨胀等。
高混凝土抗裂强度；采用纤维、双掺和使用新型聚羧
养护工艺：预养护不好或时间太酸减水剂减少早期和后期收缩。
短、升降温速率太大、脱模强度不够、拆养护工艺：及时喷养护液或覆盖塑料薄膜，发现模时温差太大。
成品存放：支点不合理，放置不平整或超高超重放置。
模板工程：模板加工不规范、存在残余应力，模板螺栓连接不全，对拉钢
黑斑、花纹斑，骨料显露
光洁度与平整度或砂痕，错台错缝，锯齿状导
致的平整度大于2mm。
筋松弛，板缝不平，模板有铁锈，脱模剂不纯或使用过量。选型不合理、
钢筋工程：绑丝头外露，外漏插筋有锈。
混凝土工程：砂率低、石子粒形不好，振捣过度或在外部振捣。
抗渗性、抗冻性、抗腐蚀
混凝土工程：混凝土原材料选用不
有细微裂缝时及时抹压，严格执行养护工艺。
成品存放：存放场地要平整且满足承载要求，数层码放时要注意支点保持纵向垂直并要计算最高码放层数。
模板工程：模板面杂物处理干净后采用合适的脱模剂并涂刷均匀，清理模板上的铁锈，模板刚度要适中，消除钢模的残余应力，加强围檩刚度，减少面板焊缝点，面板刮腻子补平磨光上漆，紧固连接螺栓。
钢筋工程：外露插筋、铁件用水泥浆进行涂刷，绑扎丝头折向中间或采用焊接技术和防止锈斑外露污染表面。
混凝土工程：控制砂率，采用级配和粒形好的石子，正确振捣。
混凝土工程：正确选用原材料、加大掺合料用量，
加强振捣。在条件允许时，掺用配合比不适当，混凝土振捣不密拌和物性能满足要求，性、体积稳定性、抗碳化以及合理、
适量纤维。掺合料使用不合理。预防碱集料反应等耐久性性实，能指标不能满足要求。
养护工艺：养护制度不合适。模板工程：模板刚度不够，混凝土
混凝土泌水。
初凝时模板表面有水。
混凝土工程：砂率小，坍落度大，天气冷
养护工艺：采用良好的养护制度。
模板工程：采用刚度够且能吸水的模板，采用轻机油脱模剂并控制其用量。
混凝土工程：控制含水量和砂率，选用与水泥相
时减水剂配料不当或混凝土凝结时间太长。适应的减水剂并控制其掺量。
模板工程：模板接缝不严密，模板
密实度和耐久性出现接缝挂浆、漏浆砂带。
下口不严密，模板拼板刚度不够。
混凝土工程：混凝土中水分太多，流动性太大或混凝土过振。
模板工程：接缝不严密拆模时间过
蜂窝麻面。
长。
模板工程：模板接缝外部控制平直、中间设凹槽，采用刚度适中模板，面板接缝处用海棉条、橡胶条油膏嵌实。
混凝土工程：控制混凝土坍落度的变化范围，振捣适当并避免直接振捣板缝。
模板工程：模板清理干净，脱模剂涂刷均匀。混凝土工程：严格控制混凝土配合比，混凝土浇
均匀，接缝处用油膏密封严实，保护混凝土混凝土工程：细骨料不足，振捣不筑要分层、表面不受磕碰。充分或漏振。
模板工程：混凝土泌水沿收缩后的
模板工程：模板设启口缝，加密封条，紧固下层的对拉钢筋，浇筑中及时排出泌水。
养护工艺：延长预养护时间。
水印。
板缝浸流下渗。
养护工艺：养护过早。
·125·
强度，降低混凝土中的碱含量、减少后期收缩，克服使用萘系和磺酸盐减水剂混凝土的缺点[7]，利于构件的耐久性。
（4）掺用适量的聚丙烯纤维以抑制混凝土早期开裂。（5）优化砂率以确保混凝土和易性良好、易于浇捣而且有利于保证设计强度、
减少气泡和成品产生裂缝的可能性。（6）针对看台板薄臂结构特点，配制的混凝土坍落度控制在90~120mm，既能保证混凝土流动性，又能克服离析和泌水现象，有利于保证清水效果。
（7）在满足成型要求的前提下，选用相对较低的水胶比，以减少混凝土表面水分损失引起的体积变化，同时较低的水胶比利于混凝土早期强度的提高从而抵抗约束限制变形导致的应力并缩短生产周期、降低产品成本。
根据上述原则，重点考察了水胶比、胶凝材料总量、FA比例和砂率4个因素对混凝土强度、耐久性和外观质量的影响，采用正交试验方法设计试验方案，对I级和II级粉煤灰均按照
3水平4因素的L（934）
正交表进行了一系列试验：（1）水胶比分别为0.32、0.35和0.38。
（2）总胶凝材料用量根据配合比设计规范，结合实际生产经验分别采用420、
460、500kg/m3。（3）从经济性、材料本身的性质、现行规范和已有经验上考虑，I级和II级粉煤灰的掺量范围为10%、20%和30%。
（4）砂率范围为35%、38%和42%。
（5）在本部分试验中，掺用了0.6%~0.8%的麦斯特ACE68聚羧酸盐高效减水剂，使新拌混凝土的坍落度控制在100~120mm。
经过对正交试验结果的大量分析，综合考虑混凝土配合比对混凝土拌合物和易性、硬化混凝土耐久性和外观质量以及经济性的影响，确定水胶比和掺合料是影响混凝土各项性能的主要因素。试验优化的混凝土主要参数为：水胶比为0.35和I级FA掺量为20%，且总胶凝材料用量为460kg。
在正交试验基础上，对不掺聚丙烯纤维混凝土进一步进行了配合比调整试验。
通过调整内掺I级FA数量（15%、20%、25%）和总胶凝材料量（430、450、470kg/m3），确定最少总胶凝材料用量为450kg/m3
，
FA最佳掺量掺用为20%。为了减少看台板开裂，在上述试验基础上在混凝土中掺入长19mm的聚丙烯纤维，对混凝土施工配合比进行了再调整和验证，得到初步施工配合比。
为了考察施工配合比的效果，采用结构形式最多的L型看台板，进行了“样板”试验，进一步考察混凝土拌合物的施工性能、硬化混凝土的早期和后期强度、拆模后外观质量状况以及与“鸟巢”主体结构中现浇的碗状看台色泽的匹配性等诸多因素，并经多次试验微调后，最终确定的防裂混凝土理论配合比见表3。
表3“鸟巢”清水混凝土看台板生产理论配合比
水胶比砂率/%水泥水
砂
石
粉煤灰ACE68纤维0.35
37
[**************]2.97
0.6
1
0.431.853.16
0.25
0.00810.0016
6看台板成品质量和看台整体效果
在明确质量标准和实施生产预控的基础上，通过在模板和混凝土配合比等关键技术上的创新，辅以严格的工序质量操作控制，确保了我公司于2006年12月如期完成了“鸟巢”全部预制清水混凝土看台板任务。看台板的混凝土抗压强度均在设计
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强度的120%~128%之间、抗渗等级超过P30、单位立方米混凝土碱含量为2.75kg/m3，利于结构耐久。看台板单块尺寸误差均小于2mm、细部倒角笔直、无明显色差和干缩裂纹等常规构件的质量通病，极少缺棱掉角。全面满足了附表1的各项清水混凝土预制看台的质量要求。在要求载荷下，
通过五级加载试验的看台板成品实测挠度（ω）最大值仅为0.8mm，远远小于设计允许的18.6mm，且加载过程中各部位均未出现可见裂缝，满足了力学要求。
2007年8月全部安装完毕的清水混凝土看台（局部效果图见图3，整体效果见图4），整体色泽均匀、线条笔直流畅，达到了设计要求的清水饰面的感观效果，被国内外同行专家们誉为“世界预制构件精品中的精品”。
图3
看台板安装后局部效果
图4
看台板安装后整体效果
7结论
通过实施“科学合理的生产组织管理+混凝土科学的配制+创新预制工艺+严格工序质量控制相结合”，如期完成“鸟巢”看台预制任务，产品表观性能和结构检测结果证实均达到或超过设计要求。总结本批预制清水混凝土看台板的施工经验，可以得出以下3点结论：
（1）清水混凝土技术是一项系统集成技术。只有根据预制任务的特点、把握关键技术并在施工管理、各分项工程和关键工序上预先科学策划并在过程中实施控制，才可能实现构件外观清水效果和确保结构质量。
（2）创新无止境，唯有创新才能不断完善生产工艺和提升产品质量。在看台板施工前，通过明确量化和细化指标，使相关各方在质量效果上达成统一的认识，并为生产过程中的操作质量标准奠定了基础。通过分析常规预制构件偏离清水效果的现象和原因，提出了解决对策以加强看台板生产的预控，最大程度地减少常见构件不能满足清水效果质量通病。在看台板施工中，通过选用钢模板、立式反打为主的成型方式、单活梆的设计和细部的精细化处理等模板技术，是确保看台板成品结构尺寸和清水效果的基础。优选原材料和科学设计的19mm聚丙烯纤维+
I级FA+新型聚羧酸盐高效减水剂的防裂混凝土，不但施工性能好，还解决了早期开裂、后期体积稳定性及耐久性，是确保结构质量和清水效果的关键。
（3）“鸟巢”预制清水混凝土看台板的成功，对进一步扩大预制清水混凝土构件应用领域、编制看台板施工工法和制订清水混凝土构件标准奠定了基础。
参考文献：
[1]蔡亚宁，等.北京地铁五号线预制盾构管片的高性能混凝土研究[J].
现代隧道技术，2005，42（1）：20-25.
[2]蔡亚宁，
等.地铁短轨枕的预制模板技术[J].铁道标准设计，2008（7）：59-64.
[3]蔡亚宁，
等.清水混凝土技术在预制大跨距后张预应力T梁中的应用[J].混凝土，
2006（3）：74-80.[4]JQB—080—2006，预制清水混凝土看台质量验收标准[S].北京城建
·上接第118页
研究应该说还处于起步阶段。为使海砂能被放心地用作建筑用砂，尚需做多方面的深入研究。此外，为避免海砂混凝土造成的耐久性问题，最佳管理方法是在施工现场对新拌混凝土进行氯离子实时检验[36]，以免混凝土成型硬化后造成处理不便和成本上升等问题。
参考文献：
[1]洪乃丰.海砂腐蚀与“海砂屋”危害[J].工业建筑，2004（11）：65-67.[2]洪乃丰.人命关天
“海砂屋”[J].城市与减灾，2004（3）：24-26.[3]洪乃丰.震后反思
“海砂屋”[J].腐蚀与防护，2008（7）：426-428.[4]张泳.沿海地区海砂利用及所引发问题的研究[J].四川建筑，2006（3）：
129-130.
[5]赵毛媛.海砂淡化技术的开发应用[J].建材工业信息，1999（4）：12-14.[6]郑荣跃，袁丽莉，贺智敏.宁波地区的海砂问题及其对策[J].混凝土，
2004（10）：22-24.
[7]李学文.建筑用淡化海砂的生产和应用[J].广东建材，2009（1）：17-18.[8]汤奇岳.超临界洗涤海砂、河砂、山砂的方法：中国，[1**********]5.5[P].
2009-09-23.
[9]樊毅，侯蕾，丛树民.解决“海砂屋”问题的几种措施[J].辽宁建材，
2009（7）：27-29.
[10]黄夏萍，黄奕辉“.海砂屋”工程质量事故及安全管理浅析[J].建筑安
全，2008（12）：50-52.
[11]张泳，付君.浅析沿海地区的海砂滥用问题及其防治[J].福建建筑，
2005（2）：70-72.
[12]邓文红，黎帆.离子选择电极法测定海砂中氯离子[J].广东建材，2009（2）：100-101.
[13]冷发光，田冠飞.混凝土抗氯离子渗透性试验方法[J].东南大学学报，
2006，9（II）：32-38.
[14]肖建庄，卢福海，孙振平.淡化海砂高性能混凝土氯离子渗透性研究[J].
工业建筑，2004（5）：4-6.
[15]黄华县，欧阳东，蔡瑞环，等.模拟海砂混凝土氯离子渗透性试验研
究[J].混凝土，2007（3）：22-24.
[16]刘军，邢锋，董必钦，等.模拟海砂混凝土中氯离子扩散研究[J].混凝
土，2008（3）：33-35.
[17]马红岩，邢锋，董必钦，等.海砂混凝土中的氯离子结合特性研究[J].
低温建筑技术，2007（6）：1-3.
[18]刘军，董必钦，邢锋，等.海砂氯离子与水泥胶体结合的模拟试验与
集团有限责任公司，
2006：16-18.[5]王建中，等.清水混凝土施工质量控制[J].工业建筑，2002，32（9）：60-61.
[6]蔡亚宁.补偿收缩纤维自密实混凝土在通道加固改建工程中的应
用[J].新型建筑材料，2004（10）：6-8.
[7]郭延辉，等.聚羧酸系高效减水剂机器应用技术[J].北京：机械工业出
版社，2005.
作者简介：蔡亚宁（1970-），女，总工程师，教授级高级工程师，主要从
事混凝土外加剂、混凝土和混凝土制品的技术研究与生产管理。
单位地址：北京市海淀区玉泉路228号北京城建建材工业有限公司
（100049）
联系电话：010-68228582
结合机理[J].硅酸盐学报，2009（5）：862-866.
[19]王炜.海砂中主要有害物质对混凝土的影响及处理办法[J].施工技
术，2005（4）：81-81.
[20]李学文.建筑用淡化海砂的生产和应用[J].广东建材，2009（1）：17-18.[21]蒋真，赵铁军，宋晓翠.海砂混凝土碳化性能研究[J].工程建设，
2009，41（4）：11-14.
[22]张春雨，柯国军，代明.混凝土中的氯离子侵蚀[J].江苏建材，2007（1）：34-37.
[23]洪乃丰.海砂对钢筋混凝土的腐蚀与对策[J].混凝土，2002（8）：12-14.[24]陈丽苹.Cl-与混凝土中钢筋的锈蚀[J].广州建筑，2005（2）：39-41.[25]马红岩，邢锋，董必钦，等.海砂混凝土中钢筋锈蚀特性的电化学表
征研究[J].混凝土，2007（7）：20-23.
[26]DIASWPS，SENEVIRATNEG，NANAYAKKARASMA.Offshoresand
forreinforcedconcrete[J].ConstructBuildMater，
2008（22）：1377-1384.[27]张璐，施养杭.海砂对混凝土结构耐久性的影响及防治措施[J].基建
优化，2006（3）：76-77.
[28]洪乃丰.混凝土中钢筋腐蚀与阻锈剂[J].混凝土，2001（6）：25-28.[29]周庆，
许艳红，颜东洲.建筑中合理利用海砂资源的新技术[J].全面腐蚀控制，2006，20（3）：8-10.
[30]黄华县.海砂混凝土耐久性试验研究[D].暨南大学，2007：1-10.[31]洪定海.沿海地区钢筋混凝土用海砂问题及对策[J].混凝土，2003（2）：17-18.
[32]王兆，杨锐.钢筋混凝土在海洋环境下的耐久性探索[J].混凝土，2008（3）：42-44.
[33]干伟忠，AloisBoes.海砂对钢筋混凝土结构耐久性影响的试验研究[J].
工业建筑，2002，32（2）：8-11.
[34]俞洪春，郁伟.海砂应用及钢筋混凝土结构耐腐蚀施工技术研究[J].
建筑施工，2007（5）：366-368.
[35]史美鹏，卢福海.淡化海砂在高性能混凝土中的应用研究[J].混凝土，
2004（4）：63-66.
[36]赵文成，潭进财，杨景鼎.海砂用于混凝土构造物耐久性研究及使用
管理[J].东南大学学报，2006，9（II）：160-166.
作者简介：田美灵（1977-），女，讲师，研究方向：混凝土耐久性研究。单位地址：浙江省舟山市定海区文化路109号船舶与建筑工程学院
（316000）
联系电话：[1**********]
·127·
2010年第11期（总第253期）Number11in2010（TotalNo.253）
混
凝
Concrete
土
混凝土制品CONCRETEPRODUCTS
doi：10.3969/j.issn.1002-3550.2010.11.037
“鸟巢”预制清水混凝土看台关键技术
蔡亚宁
（北京城建建材工业有限公司，北京100049）
摘要：针对“鸟巢”清水混凝土看台预制工程数量和型号变化多、非预应力和薄臂及预埋件位置精确、表观和结构质量要求高且工期紧等特点，分析了预制工程难点，归纳了要重点解决的关键技术，并从人、机、料、法和环5个方面提出了系统的解决方案。其中的关键技术为：①量②通过分析常规预制构件偏化和细化了看台板结构和表观的各项质量指标，制定了完整的质量验收标准，并作为工程最终质量验收依据。离清水效果的现象和原因，策划出了完整的解决方案，并对看台构件的生产实施预控。③在模板设计时，通过选用钢模板并采取反打成型为主和单活梆设计辅以精细化处理，保证了成品尺寸精度、细部线条质量和成型面效果。④在混凝土配合比研究中，通过优选原材、正交试验和样板检验，研制出适用于看台板的19mm聚丙烯纤维+I级FA+新型聚羧酸盐高效减水剂的防裂混凝土，满足了新拌混凝土施工性能好、硬化混凝土早后期强度高及看台板成品色泽亮白、气泡少、碱含量低和体积稳定性高等各项性能要求。以上措施的实施，确保看台工程达到了“鸟巢”看台板的高质量被国内外专家和领导誉为“世界预制构件精品的精品”。既定的清水质量标准。
关键词：“鸟巢”；预制；清水混凝土；看台；看台板中图分类号：TU528.01
文献标志码：A
文章编号：1002-3550（2010）11-0122-06
Keytechnologyofprefabricationas-castfinishconcretebleachersplatformsforthe“Nest”
CAIYa-ning
（BeijingUrbanConstructionGroupBuildingMaterialsIndustryCo.，Ltd.，Beijing100049，China）
Abstract:
Theas-castfinishconcretebleachersplatformsofthe“nest”arelargenumberandspecifications，withthinthicknessandtightsched-
uleandhighqualitativequality，andnon-prestress.So，standardforacceptanceofconstructionqualityofas-castfinishconcreteprecasttierislaiddownfirstly.Assemblylinemethodisrealizedbyselectingappropriateandimprovingtechnologicaldesign.Concretebleachersplatformswithhighandpre-controlofproduction，combinedwithscientificcrack-proofqualityandas-castfinishsurfacearemadewithhighprecisionformdesign，
concretemixdesign.Alltheconcretebleachersplatformsforthe“nest”areinstallednow，andallthevisitorsandexpertshighlyappraiseofthem.Keywords:
the“nest”；as-castfinishconcrete；bleachersplatforms；precast；technology
0引言
俗称“鸟巢”的国家体育场是举世瞩目、全国最大的体育场，也是2008年第二十九届北京奥林匹克运动会主体育场。其内部碗状看台是预制清水混凝土构件通过构造节点连接固定到现浇主体混凝土结构上形成，分为上、中、下3层。由此可见，看台的质量特别是表观清水质量主要取决于清水混凝土构件的质量。设计要求看台采用新型非预应力C50P10清水混凝土预制构件，并兼具结构和装饰双重功能。以往体育场看台结构，多采用钢结构或现浇混凝土结构，也有个别采用了预制形式但长跨度的非预应力为预应力结构，像国家体育场这样大面积、预制看台设计在世界范围内尚属首例。“外观优美的钢构、内赏清水的看台”体现了体育场整体设计效果之精华。工程对看台表观质量虽无量化的验收标准但要求为清水混凝土饰面，比现更均匀和美观的外观质量、更利浇结构要有更高的尺寸精度、
于保证看台结构整体的耐久性和更有利于“鸟巢”整体工程进度协调。尽管预制看台任务要在6个月内全部完成，工期极为紧张，但国家体育场工程以获得“长城杯”和“鲁班奖”为最终质量目标。
收稿日期：2010-06-09
“鸟巢”预制看台共需清水混凝土构件总数量为15142块，其中看台板10200块、踏步4864块和楼梯78块。仅看台板的结构形式就有L型、两种U型、T型、Z型、L＋U型和一字型等7大种、1264种规格。其单体最大宽度为1.25m、最大长度为11.3m、最大高度为0.74m和单件最大质量约为18.1t，厚度为150~250mm，属薄壁构件，加之每种规格的看台板其长度、宽度、高度和角度等外形尺寸都在变化，因此，看台板的预制难度显著大于楼梯和踏步，本研究针对看台板开展，楼梯和踏步同样适用。
1“鸟巢”清水混凝土看台预制工程特点和关
键技术
1.1预制工程特点
数量多；型号规格多；变化多，板的长度、高度和角度都在变化；薄臂；非预应力；用于上下看台板间及看台板与现浇基础上的两类预埋件位置要求精确；清水表观和结构质量要求高且工期紧。
1.2预制工程关键技术
关键技术在于如何确保看台板的内在结构满足设计性能
·122·
要求和看台板的外观清水质量及工期满足工程进度的要求，具体体现在：
（1）设计对看台板表观质量高要求主要是定性要求，缺乏量化的具体指标。
（2）看台板为非预应力薄壁结构，如何确保其拆模不裂并控制干缩裂缝满足质量要求，特别是对于长达11m多的预制看台板。
（3）成品表观要求极高，需达到清水饰面，要生产出一块这样的看台板并不难，关键在于要使数千块看台板每块都要保持如此高且相同的质量标准。
（4）高质量精准的构件必须要有高质量精准的模具，加工一套如此精度和要求高的模具至少需要一周的时间；根据施工进度的安排和实际安装需要，上层看台板的制作时间约为三个月，上层看台板的设计型号有397个，至少需要配备模具的数量约30套；改造一次模板至少需要3d才能完成。这就要求生产质量和管理不允许出现任何意外。否则，就不能按期完成任务从而就会影响到“鸟巢”整体工程进度。
（5）如何从各过程控制中确保看台板结构整体耐久性的高要求。
专人负责制度，组织好生产，避免出现由于管理或操作失误导致的质量问题，确保每个程序的操作质量，以免影响工期。
（5）不断改进和创新传统构件预制工艺，以科学适用的技①在确定工艺设计和布置及配模术保证产品质量，具体包括：方案等系统的问题上，以采取流水作业为手段，以实现批量生产更利于保证质量和工期为目的。②在设计具体模具时以满足各项尺寸质量指标为前提，满足整体和细部清水要求为导向，便于反复修改和增加周转次数为基础，实现在确保方便操作、
质量的情况下，投入的成本最低。③选用优质脱模剂与生产工艺和模板体系相匹配，实现便于脱模和能提升模板成型面表观质量等综合功能。④采取科学方法确保钢筋骨架加工满足精度抗和耐久性能。⑤混凝土配合比设计在满足设计要求的强度、渗等耐久性指标及结构承载要求的前提下，便于施工操作，且成本较低。⑥对于表观质量存在微小的可修复表观质量缺陷，采取技术措施进行修复并保证处理质量满足清水要求。
限于篇幅，下面仅对清水质量标准的确定、生产质量预控、模板的设计和混凝土配合比的研究等4方面关键技术进行论述和总结。
1.3关键技术解决方案
经过对看台板预制任务特点的分析研究后，将预制看台板质量和工期目标的实现视为一个系统工程，对影响该系统工程机、料、法和环5个方面特别是对影响和决定裂缝产生、的人、
清水效果和耐久性的所有过程逐一进行分析和归纳后，采用“科学合理的生产组织管理+混凝土科学的配制+创新预制工艺+严格工序质量控制相结合”进行解决和控制，具体的技术措施是：
（1）细化和量化看台板高质量要求，形成一致认可的成品验收质量标准，为明确每个工序的操作质量要求和标准奠定基础。
（2）采用聚丙烯纤维、I级FA、聚羧酸系高效减水剂等新材新技术研制适用于看台板的防裂混凝土。料、
（3）分析预制构件常见的偏离清水表观的原因并制定预控措施。
（4）成立专门的技术公关、生产指挥协调和后勤保障小组并明确职责。加强参施人员岗位培训并落实，各关键工序实行
表1
类别
项目承载性能
结构质量
耐久性指标可能的缺陷外形质量几何尺寸
表观质量
颜色表面质量表面气泡表面裂缝
度允许值为18.6mm。
2量化看台验收质量标准
虽然“鸟巢”工程各方都对看台板的质量提出了极高的要求，但无论是甲方、设计方还是总承包方对看台板的具体质量要求都没能提出细化的和可操作的质量条款。依据现行国家标准GB50204—2002《混凝土结构工程施工及验收规范》，现浇不宜有一般缺陷；结构和预制构件的外观质量不应有严重缺陷、
对于清水混凝土构件规范中指出外形缺陷和外表缺陷均属严重缺陷，但没有明确的指标对其允许存在的一般缺陷比如气泡大小和颜色的不均匀等指标进行量化。因此，为了量化预制清水混凝土看台的质量标准，笔者根据多年来从事清水混凝土预地铁短轨枕和桥梁梁板工程施工经验[1-3]，联合国制盾构管片、
家体育场总承包技术部，制订了具有可操作性的《预制清水混凝
[4]
土看台质量验收标准》，其中对看台板的几何尺寸、外形质量、
颜色、表面质量、表面气泡和允许出现的表面裂缝等表观质量和结构质量都做了明确表述和定量，见表1。经国内知名专家审核且）作为验收标准。在北京市建委备案后（备案号JQB—080—2006
质量标准
设计给定的标准荷载为350kg/m2，要求试验载荷为总加载量的1.44倍时，无新的裂缝产生，已有裂缝无扩张；且挠混凝土中氯离子含量和碱含量、钢筋保护层等指标符合设计与有关规范规定。不得出现露筋、孔洞、蜂窝以及结构性裂缝。
不应有端头不直、倾斜、缺楞掉角和飞边，阴阳角准确，圆滑。
表面平整度为2mm，外形尺寸（长宽高）偏差为±2mm，扭翘小于1/1000，对角线为5mm，定位尺寸偏差为±5mm。表现混凝土的自然色，表面颜色均匀、一致，距看台板2m处，肉眼看不到明显色差。不得出现麻面、起皮、流砂带、泌水纹，无漏浆、油迹及锈斑。
气泡分散，最大直径不大于5mm，深度不大于3mm，每平米气泡面积累计不大于3cm2。表面裂缝宽度不大于0.10mm，且深度不大于2mm、长度不大于50mm。
国家体育场清水混凝土看台板验收质量标准
该标准使相关方对“鸟巢”工程的清水看台板预制质量和安装后整体看台的清水效果达成共识，为看台板生产过程中各工序操作质量要求确定了基础。同时，本标准也清楚地体现了看台板的预制与安装质量要求之高在国内外的同行业中实属罕见。该标准的制定，促进了2009年北京市地标DB11/T698—2009《清水混凝土预制构件生产与质量验收标准》的正式编制。
3清水混凝土看台板的质量预控
清水混凝土技术是一项系统的集成技术。作者在参考国内外相关专业文献的基础上[5]，结合自己15年来的工作经验，针对非预应力预制清水混凝土构件表面产生颜色不均、气泡、裂缝、光洁度与平整度、密实度和耐久性、混凝土泌水、出现接缝挂
·123·
浆、漏浆和砂带、蜂窝麻面和水印等常见质量通病，所导致的不满足表1的质量问题，提出了系统的解决方案。
3.1看台板产生色差的原因
（1）在模板分项工程中存在模板板面不平整、接缝漏浆、脱模剂选型不合理或涂刷不均匀。
（2）混凝土分项工程中存在原材料变化、配料偏差、混凝土离析或搅拌不均匀及过振。
（3）在养护时出现了养护温度或时间发生了明显变化。
3.2解决方案
（1）采用平整光洁、不吸水且接缝严密的模板；选用不但易于脱模且能改善界面的脱模剂，并要涂刷均匀。
（2）采用同厂家、同品种、同规格和主要成分基本一致的水泥、掺合料和外加剂且计量准确；根据气候和原材料变化抽检含水率、调整施工配合比以保持坍落度的变化在合适范围内。适当延长搅拌时间、不过振或漏振。
（3）养护制度一经确定，必须严格执行。
其他8种常见的质量通病、原因分析和预控措施详见表2。生产实践表明：只要措施得当、严格生产过程预控，就能最大限度地减少成品看台板出现的质量通病，实现其结构高质量和表观清水的双重质量目标。
4模板设计与创新
模板技术是看台板质量的基础。清水混凝土构件模板设计不同于普通构件满足几何尺寸即可，必须克服普通预制构件模板最常见的接缝或出筋处漏浆、棱角处易开裂以及线条不顺畅等原因导致的混凝土构件常见的质量通病，为看台板的表观质量、结构尺寸的高精度和细部效果奠定基础。上述质量要求在模板设计时具体体现在：确定合适的模板体系、恰当的成型方式、科学的主体结构组装形式和细部处理方式4个方面。此外，还要从经济性考虑，模板数量要最大程度减少。
4.1采用钢模板体系
与木质和玻璃钢模板体系相比，钢模板体系具有较好的刚度和稳定性，在利于保证结构几何尺寸、表面平整度和减少翘曲的同时，还易于细部处理，适合蒸养工艺、反复周转和改造从而减少生产成本。
4.2建立以反打为主的成型方式
为了保证混凝土外露面达到清水效果，必须保证外露面是模板成型面，但是对于品种多、外露面多的看台板而言，要保证每种型号看台板的多个外露面必须是模板成型面相当困难。研究后我们对混凝土浇筑工艺进行了大胆创新。
（1）对于L型板放弃了传统的“平打”方式，改用“立式反打”方式，确保了看台板水平面、2个立面、2个侧面、顶面和底面7个面全部和模板密贴成型，只有L形背立面为人工抹面。该种成型方式在利于看台板外观质量满足清水要求的同时，还节省了收面时间。
（2）对于U型、L＋U型和T型等采用“水平反打”成型工艺。（3）对于一字型和Z型板采用“立式反打”工艺。均取得了良好效果。
4.3单活梆的主体结构设计
与以往的模板设计为两侧活动的梆板有所不同，本批看台板模板采用一侧梆板为可拆开活动梆板，另一侧梆板与固定底
·124·
模制作成整体形成死梆以确保死梆连接处倒角的顺直流畅，进而减少施工中支拆模的次数。活动梆板靠底模上的顶紧丝杆与底模联结固定，并使用螺栓、螺杆等连接件进行长度、宽度、模板严密程度调节，方便模板在尺寸方面调节和修改。而且，该种组装形式简化了模板构造，最大程度发挥了模板综合使用功能，见图1、2。
图1L
型看台板的模板断面图
图2U型看台板的模板断面图（单位：mm
）
4.4细部构造的精确处理
细节决定成败，看台板模板的高质量在模板设计加工的各个环节均有体现，如各个成型面间的10mm×10mm45°倒角采用钢板折弯、拼焊板条和贴倒角板条等方法成型；巧妙地利用橡胶条来成型滴水槽；在设计、加工和改造模板中采用机打孔螺栓固定方式保证预埋件的安放及预留孔洞位置精确度在2mm以内；改动模板时避免用气焊及电焊操作。
5防裂混凝土配合比的研究与确定
混凝土性能是影响看台板结构和外观质量的关键因素之一。本批看台板为薄壁和大表面，只有混凝土施工性能好且硬化后各项性能指标满足要求，辅以严格的施工过程控制，才能从根本上防止构件裂缝产生和保证清水效果及结构耐久。
经比设计原研究作者确定了混凝土选材和配合则：（1）选用优质低碱水泥和低碱活性的砂、石。
（2）最大限度减少水泥用量、适当使用粉煤灰矿物掺合料[6]，降低水化热，提高新拌混凝土和易性。
（3）选用新型聚羧酸盐高效减水剂，使新拌混凝土保水性和良好施工性能得到保证，而且能够提高混凝土的早期和后期
表2
项目
质量问题
非预应力清水混凝土构件表面质量及解决对策
原因
模板漏浆、模板工程：模板不平整、
解决对策
选模板工程：采用平整光洁且接缝严密的模板、用合适的脱模剂且涂刷均匀。
混凝土工程：采用同样的原材料且计量准确，根据气候和原材料变化抽检含水率调整施工配合比，延长搅拌时间，适当振捣。
养护工艺：严格执行养护制度。
模板工程：仔细清理模板、均匀涂刷脱模剂；选择
距离表面2m，肉眼能脱模剂选型不合理或涂刷不均匀。
色差
看到混凝土表面颜色明显不同即色差问题。
混凝土工程：原材料变化及配料偏差、混凝土离析或搅拌不均匀，过振。
养护工艺：养护温度或时间变化。模板工程：模板清理不干净导致的
气泡
表面湿润性不良或脱模剂选型不合适、具有改善界面作用的多功能脱模剂并涂刷均匀。
混凝土表面气泡大小、涂刷不均匀。混凝土工程：严把混凝土原材料质量关特别是减深度显著不同切数量多。
混凝土工程：混凝土原材料特别是水剂的引气量，寻找混凝土的合理砂率、坍落度要适
砂率过大、坍落中、减水剂的引气量变化、控制和易性，控制混凝土浇筑分层厚度，控制振捣度偏小、一次布料过多、振捣不足。
模板工程：模板浸润系数不一致或脱模剂涂刷不均匀。
钢筋工程：钢筋保护层偏小。
插入下一层深度和振捣时间。
模板工程：棱角等细部设计加强；选择合适的模板并均匀涂刷脱模剂。
钢筋工程：控制钢筋保护层的垫块厚度，且保证
混凝土工程：混凝土原材料选用不合混凝土浇筑过程中不晃动。
理、水胶比过大、胶凝材料用量过多、混凝混凝土工程：合理选用混凝土原材料、确定合理
裂缝
裂缝宽度大于0.2mm或长度大于50mm。
土不密实等引起的化学收缩、自收缩、干的混凝土配合比和水胶比、适当降低水泥用量，选择
温度收缩、塑性收缩、碳化收缩、级配良好的碎石以减少孔隙率和砂率，捣固密实，燥收缩、提湿差收缩和晶体转变引起的膨胀等。
高混凝土抗裂强度；采用纤维、双掺和使用新型聚羧
养护工艺：预养护不好或时间太酸减水剂减少早期和后期收缩。
短、升降温速率太大、脱模强度不够、拆养护工艺：及时喷养护液或覆盖塑料薄膜，发现模时温差太大。
成品存放：支点不合理，放置不平整或超高超重放置。
模板工程：模板加工不规范、存在残余应力，模板螺栓连接不全，对拉钢
黑斑、花纹斑，骨料显露
光洁度与平整度或砂痕，错台错缝，锯齿状导
致的平整度大于2mm。
筋松弛，板缝不平，模板有铁锈，脱模剂不纯或使用过量。选型不合理、
钢筋工程：绑丝头外露，外漏插筋有锈。
混凝土工程：砂率低、石子粒形不好，振捣过度或在外部振捣。
抗渗性、抗冻性、抗腐蚀
混凝土工程：混凝土原材料选用不
有细微裂缝时及时抹压，严格执行养护工艺。
成品存放：存放场地要平整且满足承载要求，数层码放时要注意支点保持纵向垂直并要计算最高码放层数。
模板工程：模板面杂物处理干净后采用合适的脱模剂并涂刷均匀，清理模板上的铁锈，模板刚度要适中，消除钢模的残余应力，加强围檩刚度，减少面板焊缝点，面板刮腻子补平磨光上漆，紧固连接螺栓。
钢筋工程：外露插筋、铁件用水泥浆进行涂刷，绑扎丝头折向中间或采用焊接技术和防止锈斑外露污染表面。
混凝土工程：控制砂率，采用级配和粒形好的石子，正确振捣。
混凝土工程：正确选用原材料、加大掺合料用量，
加强振捣。在条件允许时，掺用配合比不适当，混凝土振捣不密拌和物性能满足要求，性、体积稳定性、抗碳化以及合理、
适量纤维。掺合料使用不合理。预防碱集料反应等耐久性性实，能指标不能满足要求。
养护工艺：养护制度不合适。模板工程：模板刚度不够，混凝土
混凝土泌水。
初凝时模板表面有水。
混凝土工程：砂率小，坍落度大，天气冷
养护工艺：采用良好的养护制度。
模板工程：采用刚度够且能吸水的模板，采用轻机油脱模剂并控制其用量。
混凝土工程：控制含水量和砂率，选用与水泥相
时减水剂配料不当或混凝土凝结时间太长。适应的减水剂并控制其掺量。
模板工程：模板接缝不严密，模板
密实度和耐久性出现接缝挂浆、漏浆砂带。
下口不严密，模板拼板刚度不够。
混凝土工程：混凝土中水分太多，流动性太大或混凝土过振。
模板工程：接缝不严密拆模时间过
蜂窝麻面。
长。
模板工程：模板接缝外部控制平直、中间设凹槽，采用刚度适中模板，面板接缝处用海棉条、橡胶条油膏嵌实。
混凝土工程：控制混凝土坍落度的变化范围，振捣适当并避免直接振捣板缝。
模板工程：模板清理干净，脱模剂涂刷均匀。混凝土工程：严格控制混凝土配合比，混凝土浇
均匀，接缝处用油膏密封严实，保护混凝土混凝土工程：细骨料不足，振捣不筑要分层、表面不受磕碰。充分或漏振。
模板工程：混凝土泌水沿收缩后的
模板工程：模板设启口缝，加密封条，紧固下层的对拉钢筋，浇筑中及时排出泌水。
养护工艺：延长预养护时间。
水印。
板缝浸流下渗。
养护工艺：养护过早。
·125·
强度，降低混凝土中的碱含量、减少后期收缩，克服使用萘系和磺酸盐减水剂混凝土的缺点[7]，利于构件的耐久性。
（4）掺用适量的聚丙烯纤维以抑制混凝土早期开裂。（5）优化砂率以确保混凝土和易性良好、易于浇捣而且有利于保证设计强度、
减少气泡和成品产生裂缝的可能性。（6）针对看台板薄臂结构特点，配制的混凝土坍落度控制在90~120mm，既能保证混凝土流动性，又能克服离析和泌水现象，有利于保证清水效果。
（7）在满足成型要求的前提下，选用相对较低的水胶比，以减少混凝土表面水分损失引起的体积变化，同时较低的水胶比利于混凝土早期强度的提高从而抵抗约束限制变形导致的应力并缩短生产周期、降低产品成本。
根据上述原则，重点考察了水胶比、胶凝材料总量、FA比例和砂率4个因素对混凝土强度、耐久性和外观质量的影响，采用正交试验方法设计试验方案，对I级和II级粉煤灰均按照
3水平4因素的L（934）
正交表进行了一系列试验：（1）水胶比分别为0.32、0.35和0.38。
（2）总胶凝材料用量根据配合比设计规范，结合实际生产经验分别采用420、
460、500kg/m3。（3）从经济性、材料本身的性质、现行规范和已有经验上考虑，I级和II级粉煤灰的掺量范围为10%、20%和30%。
（4）砂率范围为35%、38%和42%。
（5）在本部分试验中，掺用了0.6%~0.8%的麦斯特ACE68聚羧酸盐高效减水剂，使新拌混凝土的坍落度控制在100~120mm。
经过对正交试验结果的大量分析，综合考虑混凝土配合比对混凝土拌合物和易性、硬化混凝土耐久性和外观质量以及经济性的影响，确定水胶比和掺合料是影响混凝土各项性能的主要因素。试验优化的混凝土主要参数为：水胶比为0.35和I级FA掺量为20%，且总胶凝材料用量为460kg。
在正交试验基础上，对不掺聚丙烯纤维混凝土进一步进行了配合比调整试验。
通过调整内掺I级FA数量（15%、20%、25%）和总胶凝材料量（430、450、470kg/m3），确定最少总胶凝材料用量为450kg/m3
，
FA最佳掺量掺用为20%。为了减少看台板开裂，在上述试验基础上在混凝土中掺入长19mm的聚丙烯纤维，对混凝土施工配合比进行了再调整和验证，得到初步施工配合比。
为了考察施工配合比的效果，采用结构形式最多的L型看台板，进行了“样板”试验，进一步考察混凝土拌合物的施工性能、硬化混凝土的早期和后期强度、拆模后外观质量状况以及与“鸟巢”主体结构中现浇的碗状看台色泽的匹配性等诸多因素，并经多次试验微调后，最终确定的防裂混凝土理论配合比见表3。
表3“鸟巢”清水混凝土看台板生产理论配合比
水胶比砂率/%水泥水
砂
石
粉煤灰ACE68纤维0.35
37
[**************]2.97
0.6
1
0.431.853.16
0.25
0.00810.0016
6看台板成品质量和看台整体效果
在明确质量标准和实施生产预控的基础上，通过在模板和混凝土配合比等关键技术上的创新，辅以严格的工序质量操作控制，确保了我公司于2006年12月如期完成了“鸟巢”全部预制清水混凝土看台板任务。看台板的混凝土抗压强度均在设计
·126·
强度的120%~128%之间、抗渗等级超过P30、单位立方米混凝土碱含量为2.75kg/m3，利于结构耐久。看台板单块尺寸误差均小于2mm、细部倒角笔直、无明显色差和干缩裂纹等常规构件的质量通病，极少缺棱掉角。全面满足了附表1的各项清水混凝土预制看台的质量要求。在要求载荷下，
通过五级加载试验的看台板成品实测挠度（ω）最大值仅为0.8mm，远远小于设计允许的18.6mm，且加载过程中各部位均未出现可见裂缝，满足了力学要求。
2007年8月全部安装完毕的清水混凝土看台（局部效果图见图3，整体效果见图4），整体色泽均匀、线条笔直流畅，达到了设计要求的清水饰面的感观效果，被国内外同行专家们誉为“世界预制构件精品中的精品”。
图3
看台板安装后局部效果
图4
看台板安装后整体效果
7结论
通过实施“科学合理的生产组织管理+混凝土科学的配制+创新预制工艺+严格工序质量控制相结合”，如期完成“鸟巢”看台预制任务，产品表观性能和结构检测结果证实均达到或超过设计要求。总结本批预制清水混凝土看台板的施工经验，可以得出以下3点结论：
（1）清水混凝土技术是一项系统集成技术。只有根据预制任务的特点、把握关键技术并在施工管理、各分项工程和关键工序上预先科学策划并在过程中实施控制，才可能实现构件外观清水效果和确保结构质量。
（2）创新无止境，唯有创新才能不断完善生产工艺和提升产品质量。在看台板施工前，通过明确量化和细化指标，使相关各方在质量效果上达成统一的认识，并为生产过程中的操作质量标准奠定了基础。通过分析常规预制构件偏离清水效果的现象和原因，提出了解决对策以加强看台板生产的预控，最大程度地减少常见构件不能满足清水效果质量通病。在看台板施工中，通过选用钢模板、立式反打为主的成型方式、单活梆的设计和细部的精细化处理等模板技术，是确保看台板成品结构尺寸和清水效果的基础。优选原材料和科学设计的19mm聚丙烯纤维+
I级FA+新型聚羧酸盐高效减水剂的防裂混凝土，不但施工性能好，还解决了早期开裂、后期体积稳定性及耐久性，是确保结构质量和清水效果的关键。
（3）“鸟巢”预制清水混凝土看台板的成功，对进一步扩大预制清水混凝土构件应用领域、编制看台板施工工法和制订清水混凝土构件标准奠定了基础。
参考文献：
[1]蔡亚宁，等.北京地铁五号线预制盾构管片的高性能混凝土研究[J].
现代隧道技术，2005，42（1）：20-25.
[2]蔡亚宁，
等.地铁短轨枕的预制模板技术[J].铁道标准设计，2008（7）：59-64.
[3]蔡亚宁，
等.清水混凝土技术在预制大跨距后张预应力T梁中的应用[J].混凝土，
2006（3）：74-80.[4]JQB—080—2006，预制清水混凝土看台质量验收标准[S].北京城建
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研究应该说还处于起步阶段。为使海砂能被放心地用作建筑用砂，尚需做多方面的深入研究。此外，为避免海砂混凝土造成的耐久性问题，最佳管理方法是在施工现场对新拌混凝土进行氯离子实时检验[36]，以免混凝土成型硬化后造成处理不便和成本上升等问题。
参考文献：
[1]洪乃丰.海砂腐蚀与“海砂屋”危害[J].工业建筑，2004（11）：65-67.[2]洪乃丰.人命关天
“海砂屋”[J].城市与减灾，2004（3）：24-26.[3]洪乃丰.震后反思
“海砂屋”[J].腐蚀与防护，2008（7）：426-428.[4]张泳.沿海地区海砂利用及所引发问题的研究[J].四川建筑，2006（3）：
129-130.
[5]赵毛媛.海砂淡化技术的开发应用[J].建材工业信息，1999（4）：12-14.[6]郑荣跃，袁丽莉，贺智敏.宁波地区的海砂问题及其对策[J].混凝土，
2004（10）：22-24.
[7]李学文.建筑用淡化海砂的生产和应用[J].广东建材，2009（1）：17-18.[8]汤奇岳.超临界洗涤海砂、河砂、山砂的方法：中国，[1**********]5.5[P].
2009-09-23.
[9]樊毅，侯蕾，丛树民.解决“海砂屋”问题的几种措施[J].辽宁建材，
2009（7）：27-29.
[10]黄夏萍，黄奕辉“.海砂屋”工程质量事故及安全管理浅析[J].建筑安
全，2008（12）：50-52.
[11]张泳，付君.浅析沿海地区的海砂滥用问题及其防治[J].福建建筑，
2005（2）：70-72.
[12]邓文红，黎帆.离子选择电极法测定海砂中氯离子[J].广东建材，2009（2）：100-101.
[13]冷发光，田冠飞.混凝土抗氯离子渗透性试验方法[J].东南大学学报，
2006，9（II）：32-38.
[14]肖建庄，卢福海，孙振平.淡化海砂高性能混凝土氯离子渗透性研究[J].
工业建筑，2004（5）：4-6.
[15]黄华县，欧阳东，蔡瑞环，等.模拟海砂混凝土氯离子渗透性试验研
究[J].混凝土，2007（3）：22-24.
[16]刘军，邢锋，董必钦，等.模拟海砂混凝土中氯离子扩散研究[J].混凝
土，2008（3）：33-35.
[17]马红岩，邢锋，董必钦，等.海砂混凝土中的氯离子结合特性研究[J].
低温建筑技术，2007（6）：1-3.
[18]刘军，董必钦，邢锋，等.海砂氯离子与水泥胶体结合的模拟试验与
集团有限责任公司，
2006：16-18.[5]王建中，等.清水混凝土施工质量控制[J].工业建筑，2002，32（9）：60-61.
[6]蔡亚宁.补偿收缩纤维自密实混凝土在通道加固改建工程中的应
用[J].新型建筑材料，2004（10）：6-8.
[7]郭延辉，等.聚羧酸系高效减水剂机器应用技术[J].北京：机械工业出
版社，2005.
作者简介：蔡亚宁（1970-），女，总工程师，教授级高级工程师，主要从
事混凝土外加剂、混凝土和混凝土制品的技术研究与生产管理。
单位地址：北京市海淀区玉泉路228号北京城建建材工业有限公司
（100049）
联系电话：010-68228582
结合机理[J].硅酸盐学报，2009（5）：862-866.
[19]王炜.海砂中主要有害物质对混凝土的影响及处理办法[J].施工技
术，2005（4）：81-81.
[20]李学文.建筑用淡化海砂的生产和应用[J].广东建材，2009（1）：17-18.[21]蒋真，赵铁军，宋晓翠.海砂混凝土碳化性能研究[J].工程建设，
2009，41（4）：11-14.
[22]张春雨，柯国军，代明.混凝土中的氯离子侵蚀[J].江苏建材，2007（1）：34-37.
[23]洪乃丰.海砂对钢筋混凝土的腐蚀与对策[J].混凝土，2002（8）：12-14.[24]陈丽苹.Cl-与混凝土中钢筋的锈蚀[J].广州建筑，2005（2）：39-41.[25]马红岩，邢锋，董必钦，等.海砂混凝土中钢筋锈蚀特性的电化学表
征研究[J].混凝土，2007（7）：20-23.
[26]DIASWPS，SENEVIRATNEG，NANAYAKKARASMA.Offshoresand
forreinforcedconcrete[J].ConstructBuildMater，
2008（22）：1377-1384.[27]张璐，施养杭.海砂对混凝土结构耐久性的影响及防治措施[J].基建
优化，2006（3）：76-77.
[28]洪乃丰.混凝土中钢筋腐蚀与阻锈剂[J].混凝土，2001（6）：25-28.[29]周庆，
许艳红，颜东洲.建筑中合理利用海砂资源的新技术[J].全面腐蚀控制，2006，20（3）：8-10.
[30]黄华县.海砂混凝土耐久性试验研究[D].暨南大学，2007：1-10.[31]洪定海.沿海地区钢筋混凝土用海砂问题及对策[J].混凝土，2003（2）：17-18.
[32]王兆，杨锐.钢筋混凝土在海洋环境下的耐久性探索[J].混凝土，2008（3）：42-44.
[33]干伟忠，AloisBoes.海砂对钢筋混凝土结构耐久性影响的试验研究[J].
工业建筑，2002，32（2）：8-11.
[34]俞洪春，郁伟.海砂应用及钢筋混凝土结构耐腐蚀施工技术研究[J].
建筑施工，2007（5）：366-368.
[35]史美鹏，卢福海.淡化海砂在高性能混凝土中的应用研究[J].混凝土，
2004（4）：63-66.
[36]赵文成，潭进财，杨景鼎.海砂用于混凝土构造物耐久性研究及使用
管理[J].东南大学学报，2006，9（II）：160-166.
作者简介：田美灵（1977-），女，讲师，研究方向：混凝土耐久性研究。单位地址：浙江省舟山市定海区文化路109号船舶与建筑工程学院
（316000）
联系电话：[1**********]
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