砼构件表面镜面效果的施工实践

申请免费试用、咨询电话：400-8352-114

一、概述

    在混凝土工程中，砼构件的外观一般存在着气泡、露砂、缺角细裂缝等缺陷，其抗风化、抗碳化程度低，不仅影响了砼的耐久性，而且突出表现在表面粗糙，外观工艺相对较差，影响了砼的美观。不少地方为了达到美化工程，提高砼外观质量，对砼结构的外露表面进行了二次处理，但易剥皮脱落，未使砼的生产工艺得到根本性提高。随着砼施工技术和工艺的不断创新，在同等条件下，砼表面不仅达到镜面效果，砼的强度也有了一定的提高。我处试验室经过30余次试验，并在*市*东路立交桥东标段工程中，通过技术创新，工艺改进，总结探索出改善砼外观质量的施工方法，投资20多万元，从方型立柱入手，经过六次试浇，终于取得了成功，使砼施工在传统工艺上有了新的突破，技术上有了新的改进，开创了砼表面镜面效果的先例。

    二、砼构件表面缺陷剖析及对策

    2.1  砼构件表面缺陷成因分析

    根据施工经验总结，砼构件外观质量存在的缺陷，其主要成因是受砼的原材料，配合比的选择，外加剂与脱模剂的配伍，以及选用的模板和施工工艺等因素的制约。因此，只有通过优选砼原材料及外加剂来改善砼性能、通过优选模板来解决表面的平整度、通过改进脱模剂使砼表面具有光洁度等一系列方案，才能实现砼表面的镜面效果。

    2.2  砼原材料及外加剂对成品构件的影响及其对策

    （1）水泥。实验表明，如果用高标号水泥配制低标号砼，则会使水泥用量过少，W/C增大，使用过程中砼表面因起砂而失去镜面效果的意义，如果用低标号水泥配制高标号砼，则会使水泥用量加大，砼收缩变形增大，直接导致砼表面微裂缝的产生，更谈不上砼镜面效果的问题，因此，合理选用与砼环境和砼强度等级相适应的水泥品种及标号十分重要；目前市场上的水泥品种较多，但由于水泥的种类不同，其性能差异较大，由于水泥的生产厂家不同，同一标号同一规格的水泥富余强度也相差很大。我处在镜面效果研究时，经比较分析，认为*市地产32.5级水泥性能可靠、指标稳定，确认选用。为砼镜面效果创造了第一基础条件。

    （2）骨料。根据有关资料和施工实践，我们对砼骨料选用问题作了探讨。①粗骨料最大粒径。从经济角度出发，粗骨料最大粒径大，砼混合料坍落度相同时，单位用水量可降低，从而可节省水泥用量，但随粗骨料最大粒径增大，强度呈下降趋势；实验证明，碎石最大粒径从20毫米升到40毫米时，立方体强度下降14%～17％，而较接近砼在结构中的实际受力状态的棱柱体强度提高约46%～51％。粗骨料最大粒径增大造成砼强度下降的原因在于粗骨料增大，使界面过渡层结构弱化，砼中原始微裂缝特别是界面缝相对也较宽较长。这种弱化同时也会降低砼耐久性，所以国内外许多学者建议，配制高性能砼（HPC）最大粒径不宜超过20毫米，中等强度最大粒径不宜超过40毫米。②改善级配集料。骨料级配合理，能满足混凝土最大密实度的要求；在抗渗混凝土中可以加入一定数量粒径小于0.15毫米的细粉料，不仅可以使混凝土更加密实，而且可以堵塞混凝土表面的毛细孔，但掺量不宜过多，一般其重量宜占骨料总重量的6% ～ 8% 。为此，我们确定：砂选用级配在二区内；碎石选用5—31.5的连续级配的石子，为砼镜面效果创造了第二基础条件。

    （3）配合比中外加剂的确定。

    控制用水量。在水泥用量不变的情况下，W/C增大即用水量增加，砼成型后表面气泡孔增多，会直接导致砼表面粗糙。因此，在保证砼强度的前提下，尽量减少单位用水量，就必须解决砼和易性、流动性问题，而解决这二个问题的途径是：选用高效减水剂控制用水量、加大砂率，以增加砼坍落度。

    解决砼和易性的理论基础是：加大砂率，就必须调整水泥用量；要保证水灰比不变，就应加入减水剂。

    解决砼流动性的理论基础是：加大用水量或加入减水剂，以增加砼坍落度。而加大用水量，要保证水灰比不变，就必须调整水泥用量，但不经济；加入减水剂，一样保证水灰比不变。

    通过以上分析，必须加入适量减水剂，而目前市场上减水剂的品种很多，我处经多次试验、比较和分析，确定选用：以萘磺酸亚甲基高级缩合物和特种保塑剂为主体的复合添加剂；①对于要求坍落度较小（40～70mm）的砼施工，配合比中掺JM-VI型减水剂；②对于要求坍落度较大（160～200mm）的砼施工，配合比中掺JM-II型减水剂；从而解决了缓凝、保坍、增强等一系列问题，为砼镜面效果创造了第三基础条件。

    2.3  模板对成品构件的影响及其选用

    用普通钢模成型的砼构件，在拆模后，砼表面的接缝和油污明显，平整度和光洁度差，也直接影响砼构件的外观和耐久性。因此，砼表面要达到镜面效果，模板的选用十分重要。实践证明不宜选用普通钢模，宜采用竹胶板或自制钢结构定型大模板；但钢模相对笨重，投资大，表面磨光度要求高，而竹胶板质地较轻，表面自然光洁，只要按砼构件的断面下料拼装即可，无需复杂性制作，投资相对较低。经比较分析，我们选用了以竹胶板为主，定型模板为辅的施工方案，为砼镜面效果创造了第四基础条件。

    2.4  脱模剂对成品构件的影响及其研制

    常用脱模剂，目前市场上的品种很多，它在构件砼形成中，易出现剥皮、脱落、露砂、锈斑等不良现象，直接影响了砼构件的外观和耐久性，为此，要使砼达到镜面效果，我们需要这样一种脱模剂：①具有最基本的脱模功能，②在砼构件成型后，表面必须高密度光洁，其平整度可与镜面玻璃相比，③砼构件成型后，在砼表面形成钢化型保护层，其硬度超过砼内在强度。围绕这一课题，我处经试验室多次实验，创造性地研制成以凡士林为主要原料的自制液体腊型脱模剂，集脱模、光洁、护面等一体，为砼表面达到镜面效果起到了决定性作用。我们称之为护面脱模剂。

    三、砼构件镜面效果施工工艺

    在分析了影响砼构件表面缺陷的原因，我们总结出具有镜面效果的砼其工艺原理：通过优选砼原材料及外加剂来改善砼性能、通过自制脱模剂使砼表面具有光洁度、通过改进砼施工工艺来克服砼表面缺陷等一系列工作原理来实现这一目标，从而使砼表面达到镜面效果。

    3.1  具有镜面效果的砼施工工艺，其工艺流程详见附表。

    3.2  改进模板的施工工艺，是克服砼表面缺陷达到镜面效果的途径之一

    （1）竹胶板和托架的制作拼装。是砼表面达到镜面效果主要因素之一。在竹胶板制作过程中，必须保证边线平直精致；由于竹胶板与托架的拼装是通过螺栓直接联接，因此，板架之间连接的关键是：钻孔过程中孔眼划线、对位准确，板面无划伤、无开皮、无破裂等不良现象。

    （2）竹胶板制作拼装后的缝、洞处理。模板初步成型后，客观存在板缝和洞眼，在大模板中还存在模板接缝错角、线性差等不良因素。如何最大限度地消除这些不利因素，使砼表面平整、光洁、无明显缺陷，也是砼表面要达到镜面效果的重要因素之一。我们所采取的方式是：A、在模板之间夹海棉，注意使海绵凹在模板平面以下  1～2 mm  ；B、对板缝、洞眼压玻璃胶，且突出板面，待硬结后，再用刨口铲平，如此循环修补数次，直至表面平整；C、必要时可在接缝处贴透明胶带；D、缝、洞处理后进行第一次全面找补。

    （3）竹胶板面的护面脱模剂施工。良好的涂层是砼表面能否达到镜面效果的决定性因素。上脱模剂要求按油漆工工艺进行操作：用漆刷或柔质的粗毛巾醮脱模剂均匀擦拭二遍，使护面脱模剂涂层达到平整、光洁，无流坠，无纹迹；操作过程中，小件模板在板外操作，大件模板脱脚在板上操作，并按由前往后，由内向外的顺序进行。护面脱模剂擦拭后，模板面必须出现腊面状态，如局部达不到要求的必须返修，直至达到要求。方可保证镜面效果的实现。

    （4）竹胶板安装。立模条件具备后，即进行模板拼装。安装前：要求对角缝夹海绵，防止漏浆；安装时，应尽量避免碰撞，防止板面被破坏；安装后：要求支架、模板稳定牢固，防止变形、偏位。

    （5）验收找补。模板正面：要求平整、光洁，无划伤；角线规则，无缝洞；钢筋笼稳固，无颤动。模板背面：要求模板牢固，无隐患。验收后，对存在的问题进行第二次全面找补。

    （6） 拆模。为避免砼镜面效果被破坏，拆模过程中，应防止砼面被撞；个别部位要用107胶调制水泥进行处理。

    3.3  改进砼浇筑的施工工艺，是克服砼表面缺陷达到镜面效果的途径之二

    （1）砼浇筑主要包括：配料、拌和、运输、入仓、平仓、振捣、擦模、养护、试块制作等几个方面。

    （2）配料、拌和：由于料场上层砂料与下层砂料含水率不一样，冲洗石子与未冲洗石子含水率不一样，配料时要根据现场情况及时调整砼加水量，严格按配料单控制W／C  。

    （3）运输、入仓： 防运距过长砼离析，防超高砼离析。

    （4）平仓均匀、层厚适中。

    （5）振捣、擦模：由于欠振会造成砼表面不实，过振则会导致砼浆上泛，表面无浆而麻面；因此，①在振捣过程中，不仅要防止砼欠振和过振，而且要严禁振捣器振碰到竹胶板，以免影响砼镜面效果。②砼浇捣过程中，入仓的砼浆不可避免的要溅到模板上，并且有可能形成初凝，仓内操作人员如不清理，则会使先后不同时间入仓的砼发生离散，砼在脱模后，由于溅点砼凝结不牢而脱落，形成麻面现象，而影响砼镜面效果。为此，要求操作人员随着浇筑高度的上升、位置的变化、不断用粗毛巾抹去溅点，保持模板面清洁。

    （6）抹面：应经过多次的反复抹压和收光。

    （7）试块制作：砼镜面效果形成后，不适宜破坏性检查，所以在砼浇筑过程中，应严格按规定置试块。

    （8）养护：为避免砼镜面效果被破坏，拆模后，不宜用“水浇法”养护砼，要用聚乙烯薄膜将砼件包裹，以保持砼中原调和水不蒸发，形成自然真空养护。且在交工前应注意成品保护。

    3.4  砼镜面效果施工注意事项                        

    （1）砼构造柱的施工。宜将模板拼装后采用吊装法入模，安装前应在钢筋笼上口用麻袋或其它柔软制品将钢筋笼包裹，同时在立柱的棱角位置绑扎三角木，以防入模过程中，板面被划伤，从而影响砼成型后的表面镜面效果。

    （2）钢筋砼保护层的布置。由于钢筋保护层的需要，施工中需要设置垫块，正常垫块采用方型结构，但其拆模以后的表面有明显的痕迹，为此对现浇表面砼宜采用月牙形预制砼垫块，对立柱宜采用圆柱体内空垫块，从而最大限度地消除表面斑迹。    

    （3）模板和托架有钢、木二种，但无论是选用哪一种材料制作，均应根据模板所在砼构件的部位和竹胶板的性能对其挠度进行验算，以防发生涨模。

    （4）巩固措施。为确保达到施工工艺效果。项目部要积极采取以下措施加以巩固：①加强人员技能培训；②加强生产过程控制、原材料筛选、配合比优化、模板制作安装、砼浇筑振捣、养护等。

    四、砼构件镜面效果的效益分析

    4.1  效果评价

    砼镜面效果的产生，相对于常规砼而言，不仅提高了砼的耐久性，延长了砼构件的使用寿命；而且它具有天然大理石的观感，美化了环境，相对于贴面砖装饰的砼来讲也节约了投资。为此，无论从经济效益上，还是社会效益上来讲，具有一定的推广价值。

    （1）感观：砼表面色质均匀，具有天然大理石感观、砼表面光亮具有镜面效果。

    （2）性能：高密度、抗渗、抗冻能力强。砼强度与常规砼相比提高15％左右；表面硬度可与钢化玻璃相比，抗碳化程度高。

    （3）周期：由于砼表面无任何空隙、砂眼，抗风化能力强，其使用周期相对一般砼要长。

    （4）质量：一次性成型，具有线性良好、无错角、表面平整、无色差等优点，其外观质量超过交通部JTJ041-89第10.10.7条(P141)和JTJ071-98第6.13.3条(P67)规定的施工验收和质量评定标准。

    （5）经济分析：一次投资，终身享受，与面砖装饰的砼工程相比，较经济。

    （6）适用范围：因其无需装饰即有天然大理石感观，广泛适用于水利、交通、市政、电力、工民建中：钢筋砼柱、梁、板工程。

    4.2  应用实例

    在*市市区×东路立交桥工程实施中，钢筋砼柱、梁、板表面均达镜面效果，其中：方型立柱698m2，盖梁1600m2，连续梁5780m2，大空板5280m2，节约成本153万元，砼外观质量均超过交通部JTJ041-89第10.10.7条(P141)和JTJ071-98第6.13.3条(P67)规定的施工验收和质量评定标准，得到社会各界的好评。在工程交工验收会上，该工程获得94.6分的评定得分，被评为优良等级，并获得2002年度江苏省水利系统“优质工程奖”。

    五、结语

    实践说明，砼构件施工通过技术创新和工艺改进，其表面能够达到镜面效果，其技术方案和改进措施是切实可行的，各项经济技术指标均能超过施工技术规范的要求，突破了传统工艺，开创了砼表面镜面效果的先例，为砼工程运用提供了新的途径。