砼構(gòu)件表面鏡面效果的施工實(shí)踐

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一、概述

    在混凝土工程中，砼構(gòu)件的外觀一般存在著氣泡、露砂、缺角細(xì)裂縫等缺陷，其抗風(fēng)化、抗碳化程度低，不僅影響了砼的耐久性，而且突出表現(xiàn)在表面粗糙，外觀工藝相對(duì)較差，影響了砼的美觀。不少地方為了達(dá)到美化工程，提高砼外觀質(zhì)量，對(duì)砼結(jié)構(gòu)的外露表面進(jìn)行了二次處理，但易剝皮脫落，未使砼的生產(chǎn)工藝得到根本性提高。隨著砼施工技術(shù)和工藝的不斷創(chuàng)新，在同等條件下，砼表面不僅達(dá)到鏡面效果，砼的強(qiáng)度也有了一定的提高。我處試驗(yàn)室經(jīng)過30余次試驗(yàn)，并在*市*東路立交橋東標(biāo)段工程中，通過技術(shù)創(chuàng)新，工藝改進(jìn)，總結(jié)探索出改善砼外觀質(zhì)量的施工方法，投資20多萬元，從方型立柱入手，經(jīng)過六次試澆，終于取得了成功，使砼施工在傳統(tǒng)工藝上有了新的突破，技術(shù)上有了新的改進(jìn)，開創(chuàng)了砼表面鏡面效果的先例。

    二、砼構(gòu)件表面缺陷剖析及對(duì)策

    2.1  砼構(gòu)件表面缺陷成因分析

    根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，砼構(gòu)件外觀質(zhì)量存在的缺陷，其主要成因是受砼的原材料，配合比的選擇，外加劑與脫模劑的配伍，以及選用的模板和施工工藝等因素的制約。因此，只有通過優(yōu)選砼原材料及外加劑來改善砼性能、通過優(yōu)選模板來解決表面的平整度、通過改進(jìn)脫模劑使砼表面具有光潔度等一系列方案，才能實(shí)現(xiàn)砼表面的鏡面效果。

    2.2  砼原材料及外加劑對(duì)成品構(gòu)件的影響及其對(duì)策

    （1）水泥。實(shí)驗(yàn)表明，如果用高標(biāo)號(hào)水泥配制低標(biāo)號(hào)砼，則會(huì)使水泥用量過少，W/C增大，使用過程中砼表面因起砂而失去鏡面效果的意義，如果用低標(biāo)號(hào)水泥配制高標(biāo)號(hào)砼，則會(huì)使水泥用量加大，砼收縮變形增大，直接導(dǎo)致砼表面微裂縫的產(chǎn)生，更談不上砼鏡面效果的問題，因此，合理選用與砼環(huán)境和砼強(qiáng)度等級(jí)相適應(yīng)的水泥品種及標(biāo)號(hào)十分重要；目前市場上的水泥品種較多，但由于水泥的種類不同，其性能差異較大，由于水泥的生產(chǎn)廠家不同，同一標(biāo)號(hào)同一規(guī)格的水泥富余強(qiáng)度也相差很大。我處在鏡面效果研究時(shí)，經(jīng)比較分析，認(rèn)為*市地產(chǎn)32.5級(jí)水泥性能可靠、指標(biāo)穩(wěn)定，確認(rèn)選用。為砼鏡面效果創(chuàng)造了第一基礎(chǔ)條件。

    （2）骨料。根據(jù)有關(guān)資料和施工實(shí)踐，我們對(duì)砼骨料選用問題作了探討。①粗骨料最大粒徑。從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，粗骨料最大粒徑大，砼混合料坍落度相同時(shí)，單位用水量可降低，從而可節(jié)省水泥用量，但隨粗骨料最大粒徑增大，強(qiáng)度呈下降趨勢；實(shí)驗(yàn)證明，碎石最大粒徑從20毫米升到40毫米時(shí)，立方體強(qiáng)度下降14%～17％，而較接近砼在結(jié)構(gòu)中的實(shí)際受力狀態(tài)的棱柱體強(qiáng)度提高約46%～51％。粗骨料最大粒徑增大造成砼強(qiáng)度下降的原因在于粗骨料增大，使界面過渡層結(jié)構(gòu)弱化，砼中原始微裂縫特別是界面縫相對(duì)也較寬較長。這種弱化同時(shí)也會(huì)降低砼耐久性，所以國內(nèi)外許多學(xué)者建議，配制高性能砼（HPC）最大粒徑不宜超過20毫米，中等強(qiáng)度最大粒徑不宜超過40毫米。②改善級(jí)配集料。骨料級(jí)配合理，能滿足混凝土最大密實(shí)度的要求；在抗?jié)B混凝土中可以加入一定數(shù)量粒徑小于0.15毫米的細(xì)粉料，不僅可以使混凝土更加密實(shí)，而且可以堵塞混凝土表面的毛細(xì)孔，但摻量不宜過多，一般其重量宜占骨料總重量的6% ～ 8% 。為此，我們確定：砂選用級(jí)配在二區(qū)內(nèi)；碎石選用5—31.5的連續(xù)級(jí)配的石子，為砼鏡面效果創(chuàng)造了第二基礎(chǔ)條件。

    （3）配合比中外加劑的確定。

    控制用水量。在水泥用量不變的情況下，W/C增大即用水量增加，砼成型后表面氣泡孔增多，會(huì)直接導(dǎo)致砼表面粗糙。因此，在保證砼強(qiáng)度的前提下，盡量減少單位用水量，就必須解決砼和易性、流動(dòng)性問題，而解決這二個(gè)問題的途徑是：選用高效減水劑控制用水量、加大砂率，以增加砼坍落度。

    解決砼和易性的理論基礎(chǔ)是：加大砂率，就必須調(diào)整水泥用量；要保證水灰比不變，就應(yīng)加入減水劑。

    解決砼流動(dòng)性的理論基礎(chǔ)是：加大用水量或加入減水劑，以增加砼坍落度。而加大用水量，要保證水灰比不變，就必須調(diào)整水泥用量，但不經(jīng)濟(jì)；加入減水劑，一樣保證水灰比不變。

    通過以上分析，必須加入適量減水劑，而目前市場上減水劑的品種很多，我處經(jīng)多次試驗(yàn)、比較和分析，確定選用：以萘磺酸亞甲基高級(jí)縮合物和特種保塑劑為主體的復(fù)合添加劑；①對(duì)于要求坍落度較?。?0～70mm）的砼施工，配合比中摻JM-VI型減水劑；②對(duì)于要求坍落度較大（160～200mm）的砼施工，配合比中摻JM-II型減水劑；從而解決了緩凝、保坍、增強(qiáng)等一系列問題，為砼鏡面效果創(chuàng)造了第三基礎(chǔ)條件。

    2.3  模板對(duì)成品構(gòu)件的影響及其選用

    用普通鋼模成型的砼構(gòu)件，在拆模后，砼表面的接縫和油污明顯，平整度和光潔度差，也直接影響砼構(gòu)件的外觀和耐久性。因此，砼表面要達(dá)到鏡面效果，模板的選用十分重要。實(shí)踐證明不宜選用普通鋼模，宜采用竹膠板或自制鋼結(jié)構(gòu)定型大模板；但鋼模相對(duì)笨重，投資大，表面磨光度要求高，而竹膠板質(zhì)地較輕，表面自然光潔，只要按砼構(gòu)件的斷面下料拼裝即可，無需復(fù)雜性制作，投資相對(duì)較低。經(jīng)比較分析，我們選用了以竹膠板為主，定型模板為輔的施工方案，為砼鏡面效果創(chuàng)造了第四基礎(chǔ)條件。

    2.4  脫模劑對(duì)成品構(gòu)件的影響及其研制

    常用脫模劑，目前市場上的品種很多，它在構(gòu)件砼形成中，易出現(xiàn)剝皮、脫落、露砂、銹斑等不良現(xiàn)象，直接影響了砼構(gòu)件的外觀和耐久性，為此，要使砼達(dá)到鏡面效果，我們需要這樣一種脫模劑：①具有最基本的脫模功能，②在砼構(gòu)件成型后，表面必須高密度光潔，其平整度可與鏡面玻璃相比，③砼構(gòu)件成型后，在砼表面形成鋼化型保護(hù)層，其硬度超過砼內(nèi)在強(qiáng)度。圍繞這一課題，我處經(jīng)試驗(yàn)室多次實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)造性地研制成以凡士林為主要原料的自制液體臘型脫模劑，集脫模、光潔、護(hù)面等一體，為砼表面達(dá)到鏡面效果起到了決定性作用。我們稱之為護(hù)面脫模劑。

    三、砼構(gòu)件鏡面效果施工工藝

    在分析了影響砼構(gòu)件表面缺陷的原因，我們總結(jié)出具有鏡面效果的砼其工藝原理：通過優(yōu)選砼原材料及外加劑來改善砼性能、通過自制脫模劑使砼表面具有光潔度、通過改進(jìn)砼施工工藝來克服砼表面缺陷等一系列工作原理來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，從而使砼表面達(dá)到鏡面效果。

    3.1  具有鏡面效果的砼施工工藝，其工藝流程詳見附表。

    3.2  改進(jìn)模板的施工工藝，是克服砼表面缺陷達(dá)到鏡面效果的途徑之一

    （1）竹膠板和托架的制作拼裝。是砼表面達(dá)到鏡面效果主要因素之一。在竹膠板制作過程中，必須保證邊線平直精致；由于竹膠板與托架的拼裝是通過螺栓直接聯(lián)接，因此，板架之間連接的關(guān)鍵是：鉆孔過程中孔眼劃線、對(duì)位準(zhǔn)確，板面無劃傷、無開皮、無破裂等不良現(xiàn)象。

    （2）竹膠板制作拼裝后的縫、洞處理。模板初步成型后，客觀存在板縫和洞眼，在大模板中還存在模板接縫錯(cuò)角、線性差等不良因素。如何最大限度地消除這些不利因素，使砼表面平整、光潔、無明顯缺陷，也是砼表面要達(dá)到鏡面效果的重要因素之一。我們所采取的方式是：A、在模板之間夾海棉，注意使海綿凹在模板平面以下  1～2 mm  ；B、對(duì)板縫、洞眼壓玻璃膠，且突出板面，待硬結(jié)后，再用刨口鏟平，如此循環(huán)修補(bǔ)數(shù)次，直至表面平整；C、必要時(shí)可在接縫處貼透明膠帶；D、縫、洞處理后進(jìn)行第一次全面找補(bǔ)。

    （3）竹膠板面的護(hù)面脫模劑施工。良好的涂層是砼表面能否達(dá)到鏡面效果的決定性因素。上脫模劑要求按油漆工工藝進(jìn)行操作：用漆刷或柔質(zhì)的粗毛巾醮脫模劑均勻擦拭二遍，使護(hù)面脫模劑涂層達(dá)到平整、光潔，無流墜，無紋跡；操作過程中，小件模板在板外操作，大件模板脫腳在板上操作，并按由前往后，由內(nèi)向外的順序進(jìn)行。護(hù)面脫模劑擦拭后，模板面必須出現(xiàn)臘面狀態(tài)，如局部達(dá)不到要求的必須返修，直至達(dá)到要求。方可保證鏡面效果的實(shí)現(xiàn)。

    （4）竹膠板安裝。立模條件具備后，即進(jìn)行模板拼裝。安裝前：要求對(duì)角縫夾海綿，防止漏漿；安裝時(shí)，應(yīng)盡量避免碰撞，防止板面被破壞；安裝后：要求支架、模板穩(wěn)定牢固，防止變形、偏位。

    （5）驗(yàn)收找補(bǔ)。模板正面：要求平整、光潔，無劃傷；角線規(guī)則，無縫洞；鋼筋籠穩(wěn)固，無顫動(dòng)。模板背面：要求模板牢固，無隱患。驗(yàn)收后，對(duì)存在的問題進(jìn)行第二次全面找補(bǔ)。

    （6） 拆模。為避免砼鏡面效果被破壞，拆模過程中，應(yīng)防止砼面被撞；個(gè)別部位要用107膠調(diào)制水泥進(jìn)行處理。

    3.3  改進(jìn)砼澆筑的施工工藝，是克服砼表面缺陷達(dá)到鏡面效果的途徑之二

    （1）砼澆筑主要包括：配料、拌和、運(yùn)輸、入倉、平倉、振搗、擦模、養(yǎng)護(hù)、試塊制作等幾個(gè)方面。

    （2）配料、拌和：由于料場上層砂料與下層砂料含水率不一樣，沖洗石子與未沖洗石子含水率不一樣，配料時(shí)要根據(jù)現(xiàn)場情況及時(shí)調(diào)整砼加水量，嚴(yán)格按配料單控制W／C  。

    （3）運(yùn)輸、入倉： 防運(yùn)距過長砼離析，防超高砼離析。

    （4）平倉均勻、層厚適中。

    （5）振搗、擦模：由于欠振會(huì)造成砼表面不實(shí)，過振則會(huì)導(dǎo)致砼漿上泛，表面無漿而麻面；因此，①在振搗過程中，不僅要防止砼欠振和過振，而且要嚴(yán)禁振搗器振碰到竹膠板，以免影響砼鏡面效果。②砼澆搗過程中，入倉的砼漿不可避免的要濺到模板上，并且有可能形成初凝，倉內(nèi)操作人員如不清理，則會(huì)使先后不同時(shí)間入倉的砼發(fā)生離散，砼在脫模后，由于濺點(diǎn)砼凝結(jié)不牢而脫落，形成麻面現(xiàn)象，而影響砼鏡面效果。為此，要求操作人員隨著澆筑高度的上升、位置的變化、不斷用粗毛巾抹去濺點(diǎn)，保持模板面清潔。

    （6）抹面：應(yīng)經(jīng)過多次的反復(fù)抹壓和收光。

    （7）試塊制作：砼鏡面效果形成后，不適宜破壞性檢查，所以在砼澆筑過程中，應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定置試塊。

    （8）養(yǎng)護(hù)：為避免砼鏡面效果被破壞，拆模后，不宜用“水澆法”養(yǎng)護(hù)砼，要用聚乙烯薄膜將砼件包裹，以保持砼中原調(diào)和水不蒸發(fā)，形成自然真空養(yǎng)護(hù)。且在交工前應(yīng)注意成品保護(hù)。

    3.4  砼鏡面效果施工注意事項(xiàng)                        

    （1）砼構(gòu)造柱的施工。宜將模板拼裝后采用吊裝法入模，安裝前應(yīng)在鋼筋籠上口用麻袋或其它柔軟制品將鋼筋籠包裹，同時(shí)在立柱的棱角位置綁扎三角木，以防入模過程中，板面被劃傷，從而影響砼成型后的表面鏡面效果。

    （2）鋼筋砼保護(hù)層的布置。由于鋼筋保護(hù)層的需要，施工中需要設(shè)置墊塊，正常墊塊采用方型結(jié)構(gòu)，但其拆模以后的表面有明顯的痕跡，為此對(duì)現(xiàn)澆表面砼宜采用月牙形預(yù)制砼墊塊，對(duì)立柱宜采用圓柱體內(nèi)空墊塊，從而最大限度地消除表面斑跡。    

    （3）模板和托架有鋼、木二種，但無論是選用哪一種材料制作，均應(yīng)根據(jù)模板所在砼構(gòu)件的部位和竹膠板的性能對(duì)其撓度進(jìn)行驗(yàn)算，以防發(fā)生漲模。

    （4）鞏固措施。為確保達(dá)到施工工藝效果。項(xiàng)目部要積極采取以下措施加以鞏固：①加強(qiáng)人員技能培訓(xùn)；②加強(qiáng)生產(chǎn)過程控制、原材料篩選、配合比優(yōu)化、模板制作安裝、砼澆筑振搗、養(yǎng)護(hù)等。

    四、砼構(gòu)件鏡面效果的效益分析

    4.1  效果評(píng)價(jià)

    砼鏡面效果的產(chǎn)生，相對(duì)于常規(guī)砼而言，不僅提高了砼的耐久性，延長了砼構(gòu)件的使用壽命；而且它具有天然大理石的觀感，美化了環(huán)境，相對(duì)于貼面磚裝飾的砼來講也節(jié)約了投資。為此，無論從經(jīng)濟(jì)效益上，還是社會(huì)效益上來講，具有一定的推廣價(jià)值。

    （1）感觀：砼表面色質(zhì)均勻，具有天然大理石感觀、砼表面光亮具有鏡面效果。

    （2）性能：高密度、抗?jié)B、抗凍能力強(qiáng)。砼強(qiáng)度與常規(guī)砼相比提高15％左右；表面硬度可與鋼化玻璃相比，抗碳化程度高。

    （3）周期：由于砼表面無任何空隙、砂眼，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，其使用周期相對(duì)一般砼要長。

    （4）質(zhì)量：一次性成型，具有線性良好、無錯(cuò)角、表面平整、無色差等優(yōu)點(diǎn)，其外觀質(zhì)量超過交通部JTJ041-89第10.10.7條(P141)和JTJ071-98第6.13.3條(P67)規(guī)定的施工驗(yàn)收和質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。

    （5）經(jīng)濟(jì)分析：一次投資，終身享受，與面磚裝飾的砼工程相比，較經(jīng)濟(jì)。

    （6）適用范圍：因其無需裝飾即有天然大理石感觀，廣泛適用于水利、交通、市政、電力、工民建中：鋼筋砼柱、梁、板工程。

    4.2  應(yīng)用實(shí)例

    在*市市區(qū)×東路立交橋工程實(shí)施中，鋼筋砼柱、梁、板表面均達(dá)鏡面效果，其中：方型立柱698m2，蓋梁1600m2，連續(xù)梁5780m2，大空板5280m2，節(jié)約成本153萬元，砼外觀質(zhì)量均超過交通部JTJ041-89第10.10.7條(P141)和JTJ071-98第6.13.3條(P67)規(guī)定的施工驗(yàn)收和質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，得到社會(huì)各界的好評(píng)。在工程交工驗(yàn)收會(huì)上，該工程獲得94.6分的評(píng)定得分，被評(píng)為優(yōu)良等級(jí)，并獲得2002年度江蘇省水利系統(tǒng)“優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)”。

    五、結(jié)語

    實(shí)踐說明，砼構(gòu)件施工通過技術(shù)創(chuàng)新和工藝改進(jìn)，其表面能夠達(dá)到鏡面效果，其技術(shù)方案和改進(jìn)措施是切實(shí)可行的，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)均能超過施工技術(shù)規(guī)范的要求，突破了傳統(tǒng)工藝，開創(chuàng)了砼表面鏡面效果的先例，為砼工程運(yùn)用提供了新的途徑。