預(yù)制混凝土管片色差產(chǎn)生的原因及控制措施

徐建新

（中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610213）

1 工程概況

中國水利水電第七工程局有限公司福州管片廠（以下簡稱“福州管片廠”）位于長樂區(qū)松下鎮(zhèn)，占地面積8.1hm2，緊鄰省道201，交通便利?？傮w規(guī)劃2 條生產(chǎn)線，目前投產(chǎn)1 條生產(chǎn)線，月設(shè)計(jì)產(chǎn)能1000 環(huán)/月，現(xiàn)場(chǎng)可堆存管片3600 環(huán)。生產(chǎn)線設(shè)計(jì)可生產(chǎn)6.0 ～8.5m 不同直徑盾構(gòu)管片。生產(chǎn)管片供應(yīng)福州市軌道交通6 號(hào)線工程土建施工總承包第3 標(biāo)段，盾構(gòu)區(qū)間為蓮花站—濱海新城站—壺井站—萬壽站，工程需用管片約5300 環(huán)，均為內(nèi)徑5500mm、外徑6200mm、幅寬1200mm 的通用環(huán)管片。管片混凝土強(qiáng)度為C55，抗?jié)B等級(jí)為≧P10。

2 管片色差產(chǎn)生的原因

中國水利水電第七工程局有限公司管片廠于2017年10 月10 日投產(chǎn)，11 月3 日通過福州地鐵公司的條件驗(yàn)收，正式生產(chǎn)。前期混凝土管片的生產(chǎn)階段，發(fā)現(xiàn)管片的外觀色差波動(dòng)較大，有青深色、黑灰色，導(dǎo)致隧道拼裝后視覺感觀較差。雖然管片的外觀色差不影響管片的內(nèi)在質(zhì)量和使用功能，但是為了盾構(gòu)隧道的美觀，一般管片制作應(yīng)盡可能地統(tǒng)一外觀顏色，減小色差。

經(jīng)過調(diào)查分析，當(dāng)時(shí)為了解決管片側(cè)面氣泡等外觀質(zhì)量問題，通過調(diào)整配合比砂率及碎石比例進(jìn)行試驗(yàn)性生產(chǎn)調(diào)整，在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)管片外觀顏色偏差較大的情況。發(fā)現(xiàn)脫模劑、膠凝材料、蒸養(yǎng)、模具銹蝕和養(yǎng)護(hù)對(duì)管片外觀顏色有一定的影響。

（1）脫模劑。前期試驗(yàn)階段，選用了4 家不同脫模劑，分別為上海花王、擎天、天府和成都嘉新脫模劑，其中擎天和天府脫模劑為油性，上?；ㄍ鹾统啥技涡聻樗浴＝?jīng)過與水配制不同比例試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)油性脫模劑較水性脫模劑對(duì)管片色澤的影響較大，后續(xù)生產(chǎn)過程中采用水性脫模劑。經(jīng)生產(chǎn)過程發(fā)現(xiàn)，環(huán)境溫度、脫模劑的稀釋比例、水溫對(duì)管片顏色有一定的影響。同時(shí)脫模劑噴涂不均勻，造成管片成型出模后呈現(xiàn)花斑顏色，管片外觀色澤不一致，經(jīng)水養(yǎng)護(hù)后，管片外觀呈現(xiàn)陰陽顏色，部分白、部分青。

（2）膠凝材料。福州地鐵6 號(hào)線管片采用混凝土強(qiáng)度C55，使用福州臺(tái)泥水泥有限公司P Ⅱ52.5 硅酸鹽水泥，水泥比表面積的波動(dòng)范圍在330 ～370m2/kg。臺(tái)泥水泥使用3 個(gè)水泥熟料廠，使用不同水泥熟料生產(chǎn)出的水泥色澤品質(zhì)有差別，并且臺(tái)泥水泥供應(yīng)的水泥批次變化大，對(duì)管片外觀顏色有一定的差異。除此之外，配合比中水泥和粉煤灰的調(diào)整也會(huì)對(duì)管片外觀顏色有一定的影響，粉煤灰的顏色對(duì)管片外觀色差影響較大。

（3）蒸養(yǎng)。通過觀察，在保持原材料基本保持不變且配合比固定時(shí)，混凝土蒸養(yǎng)與不蒸養(yǎng)會(huì)造成管片色差的出現(xiàn)與否。蒸養(yǎng)的溫度控制會(huì)使鋼模具發(fā)生氧化反應(yīng)，致使其殘留物依附于管片表面而形成色差。

（4）水養(yǎng)。管片在水養(yǎng)護(hù)時(shí)，水中堿元素與混凝土中化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)會(huì)造成顏色不一致，水養(yǎng)時(shí)間長短不一會(huì)影響外觀色差，噴淋養(yǎng)護(hù)不均勻會(huì)產(chǎn)生水痕，日曬、雨淋也會(huì)導(dǎo)致色差變化的出現(xiàn)。另外，養(yǎng)護(hù)水的pH 值不統(tǒng)一也會(huì)造成外觀色差。養(yǎng)護(hù)水的pH 值控制方式采用直接在水中添加散裝的生石灰或整袋裝的生石灰來進(jìn)行。前者養(yǎng)護(hù)水的pH 值控制方式，使添加的散裝生石灰大部分無法充分溶解，沉入池底，隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的推移，池底的生石灰慢慢溶解，造成養(yǎng)護(hù)水的PH 值增高，并且水池的下部水的pH 值比上部水的pH 值高；后者養(yǎng)護(hù)水的pH 值控制方式，是將整袋生石灰打開袋口，放入池底，同樣隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的推移，袋裝生石灰慢慢溶解，造成養(yǎng)護(hù)水的pH 值增高，并且水養(yǎng)過程中袋裝生石灰無法打撈出。這兩種養(yǎng)護(hù)水的pH 值控制方式均不當(dāng)，造成養(yǎng)護(hù)水的pH 值高低不統(tǒng)一，進(jìn)而造成外觀色差。

（5）模具本身。由于管片模具的制造工藝及在選材方面的差異，在模具的表面難免帶有一定的銹蝕，而此種銹蝕現(xiàn)象必將使管片的混凝土表面留下被污染的痕跡，這種痕跡直接影響到管片的外觀。

3 控制措施

3.1 采用水性脫模劑

采用水性脫模劑，并且選用成都嘉新脫模劑，分季節(jié)確定脫模劑的配比，消除脫模劑對(duì)管片外觀顏色的影響。生產(chǎn)過程中經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，環(huán)境溫度在20℃以上，隨著環(huán)境溫度的升高，采用常溫水稀釋脫模劑，稀釋比例逐漸降低，在脫模劑與水的比例1 ∶1 時(shí)，管片的外觀色差穩(wěn)定，外觀均勻；環(huán)境溫度在20℃以下，隨著環(huán)境溫度的降低，必須采用50℃的溫水稀釋脫模劑，稀釋比例逐漸升高，在脫模劑與水的比例2 ∶1 時(shí)，管片的外觀色差穩(wěn)定，外觀均勻。脫模劑稀釋情況對(duì)管片外觀色差影響如表1 所示。

3.2 規(guī)范脫模劑調(diào)配與噴涂步驟

（1）先將調(diào)兌脫模液的容器箱、噴霧器以及模具等設(shè)施的皂垢或油污徹底清洗干凈，確保調(diào)兌好的脫模液在使用中不受污染。（2）用潔凈的自來水進(jìn)行調(diào)配，初次使用時(shí)，按1 ∶1.5 調(diào)兌（即1kg 脫模劑加1.5L 水），新型號(hào)從試用開始達(dá)到理想效果需要一個(gè)過程，至少在同一個(gè)模具上脫模5 次才能增加兌水比例到1 ∶2 ～1 ∶3（即1kg 脫模劑加2 ～3L 水）。（3）高溫季節(jié)可直接按所需比例的自來水加入所需比例的脫模劑，并進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，完全溶解后即可使用。冬季或氣溫較低的天氣，應(yīng)用50℃左右的熱水調(diào)兌脫模劑，再加入所需比例的脫模劑，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蠹纯墒褂?。?）把按比例準(zhǔn)備好的脫模劑加入水中后，要充分?jǐn)嚢?，如人工用木棍攪拌時(shí)，需攪拌20min 以上，使脫模劑在水中完全溶解。最好在使用時(shí)，提前一天調(diào)配脫模液，這樣脫模劑在水中有一個(gè)自然溶解過程，次日使用前稍加攪拌，可達(dá)到最佳溶解效果。有條件的車間可在調(diào)兌箱上加上一個(gè)低速攪拌器，生產(chǎn)時(shí)讓其不停攪拌，這樣可以讓脫模液的有效成分充分得以發(fā)揮，既省力省時(shí)又能確保脫模效果，還可適當(dāng)提高對(duì)水比例。（5）噴霧器選用方面，農(nóng)用噴霧器、杠桿手壓式壓力噴霧器、小型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)式農(nóng)用噴霧器均可選用。噴涂前模具必須打磨除銹并清洗干凈、晾干。對(duì)模具表面進(jìn)行霧狀、均勻噴涂，每處必須噴涂到位、得到滋潤。端模凹凸部位模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，請(qǐng)注意仔細(xì)噴涂，確保充分滋潤，如感覺凹凸部位不好噴涂，可用干凈的拖布浸潤脫模液，進(jìn)行充分涂擦，以防止出現(xiàn)黏?，F(xiàn)象。

表1 脫模劑稀釋情況對(duì)管片外觀色差影響

3.3 嚴(yán)格控制水泥、粉煤灰的來源

加強(qiáng)與水泥生產(chǎn)廠的聯(lián)系及反饋，確保水泥熟料的穩(wěn)定性。加強(qiáng)水泥顏色的檢測(cè)，要求對(duì)每批水泥的顏色進(jìn)行目測(cè)對(duì)比和混凝土本色的試驗(yàn)，如顏色發(fā)生較大的變化，應(yīng)禁止入罐使用。確定配合比中膠凝材料的摻量，減少管片外觀顏色的影響。粉煤灰盡量選擇貨源充足的廠家，特別在冬季電廠檢修期間，保證粉煤灰供應(yīng)，采用同一品牌的粉煤灰，有利于管片外觀色差穩(wěn)定。

3.4 控制攪拌時(shí)間

進(jìn)一步加強(qiáng)拌和站的攪拌質(zhì)量控制，嚴(yán)格控制攪拌時(shí)間，保障混凝土充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行澆筑，經(jīng)大量試驗(yàn)確定，混凝土攪拌時(shí)間確定為120s。

3.5 優(yōu)化養(yǎng)護(hù)措施

加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)控制，優(yōu)化養(yǎng)護(hù)工藝。管片在混凝土施工前必須對(duì)當(dāng)時(shí)的氣候環(huán)境、季節(jié)溫度分布進(jìn)行充分調(diào)查，以做好升溫和降溫的準(zhǔn)備，同時(shí)做好溫度的觀察記錄，以便及時(shí)進(jìn)行施工措施的調(diào)整，其目的是控制好混凝土的溫度以達(dá)到Ca（OH）2的均勻析出量，并通過控制粗細(xì)集料的粒徑和雜物含量，杜絕不必要的雜色。嚴(yán)格按照預(yù)制混凝土管片生產(chǎn)規(guī)范要求，混凝土澆筑成型至開模前，應(yīng)覆蓋保濕，可采取蒸汽養(yǎng)護(hù)或自然養(yǎng)護(hù)方式，當(dāng)采用蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)升溫速度不超過15℃/h，降溫速度不超過20℃/h，恒溫最高不超過60℃。同時(shí)管片蒸養(yǎng)系統(tǒng)安裝溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)整蒸養(yǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和火力大小，以至于控制調(diào)整好蒸養(yǎng)窯內(nèi)靜停區(qū)、升溫區(qū)、恒溫區(qū)、降溫區(qū)的溫度，保證成型管片的內(nèi)在質(zhì)量和外觀顏色一致。

3.6 規(guī)律生產(chǎn)

嚴(yán)格按照生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)節(jié)拍進(jìn)行規(guī)律生產(chǎn)，滿足管片靜停區(qū)、升溫區(qū)、恒溫區(qū)、降溫區(qū)的蒸養(yǎng)時(shí)間，保證管片生產(chǎn)條件的統(tǒng)一性。

3.7 控制水養(yǎng)時(shí)間、pH 值

管片水養(yǎng)期間，統(tǒng)一管片水養(yǎng)時(shí)間為7d，同時(shí)單獨(dú)安排一個(gè)水池為調(diào)節(jié)水池，所有養(yǎng)護(hù)水均在調(diào)節(jié)水池中進(jìn)行水的pH 值的調(diào)整控制，將養(yǎng)護(hù)水的pH 值控制在8 ～9，然后再使用循環(huán)水泵從調(diào)節(jié)水池抽入待養(yǎng)護(hù)的管片池中。管片灌水后，由于管片外表面的微碳化，會(huì)造成養(yǎng)護(hù)水的pH 值有所升高，一般控制最終的養(yǎng)護(hù)水的pH 值為10 時(shí)最為合適，對(duì)管片外觀色差最穩(wěn)定。優(yōu)化調(diào)節(jié)水池中的養(yǎng)護(hù)水的pH 值的控制方式，制作4 個(gè)1m×1m×1m 的吊籃，在吊籃中放入合適的袋裝生石灰，并且在袋子周邊插若干個(gè)孔，方便袋裝生石灰遇水慢慢溶解，當(dāng)調(diào)節(jié)水池的水達(dá)到pH 值為8 ～9 時(shí)，則把吊籃從水中吊出，使養(yǎng)護(hù)水的pH 值不會(huì)繼續(xù)增高，得以控制。

3.8 加強(qiáng)對(duì)模具的清理

保持模具光潔，加強(qiáng)對(duì)模具銹蝕點(diǎn)的處理。大量試驗(yàn)證明，使用與混凝土基色一致且無害的隔離劑，有助于保持混凝土表面顏色的一致性。

4 結(jié)束語

通過對(duì)混凝土管片色差產(chǎn)生的原因分析、控制措施分析等，制定并實(shí)施詳細(xì)的施工作業(yè)指導(dǎo)方案，嚴(yán)格按技術(shù)交底進(jìn)行管片生產(chǎn)。通過實(shí)施對(duì)管片外觀質(zhì)量的控制措施，加強(qiáng)了對(duì)生產(chǎn)過程的控制，管片的外觀質(zhì)量得到極大提高，有效地解決了管片色差波動(dòng)較大的問題，生產(chǎn)的管片外觀顏色基本一致，管片做到內(nèi)外兼美。