清水混凝土裝配式構(gòu)件質(zhì)量提升實(shí)踐

孫煜喆 劉麗強(qiáng) 朱 超 文 良 茹則妮薩 譚興昌

（1.西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院，陜西 西安 710055；2.新疆路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，新疆 烏魯木齊 830099；3.新疆城建集團(tuán)股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830002）

清水混凝土是直接利用混凝土成型后的自然質(zhì)感作為飾面效果的混凝土，包括普通清水混凝土、飾面清水混凝土和裝飾清水混凝土三種類型[1]。要求技術(shù)人員在保證其力學(xué)性能、耐久性的前提下，提高混凝土的工作性能、表觀質(zhì)量，使混凝土具備“內(nèi)實(shí)外美”的性能，進(jìn)而推動混凝土技術(shù)的發(fā)展[2]。隨著清水混凝土施工工藝在建筑施工中的不斷推廣，一次成型的清水混凝土裝配式構(gòu)件也不斷在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)。清水混凝土構(gòu)件成型后，表面光滑美觀，邊緣清晰完好，給予視覺上整體觀感度很高的提升。

烏魯木齊市奧體中心體育館是烏魯木齊重點(diǎn)工程，該項目看臺板為清水預(yù)制混凝土構(gòu)件，100%由工廠定制生產(chǎn)后裝配施工，構(gòu)件規(guī)格達(dá)1000多種，全部是非標(biāo)件，采用清水預(yù)制構(gòu)件混凝土反打工藝[3]，生產(chǎn)周期不足4 個月，生產(chǎn)加工制作在疆內(nèi)屬首次，當(dāng)?shù)貨]有可借鑒的技術(shù)和方法。

相比傳統(tǒng)的現(xiàn)澆看臺板，預(yù)制看臺板現(xiàn)場呈現(xiàn)效果好、顏色均勻一致、尺寸偏差小，而且經(jīng)久耐用、易于維護(hù)。由于為定制生產(chǎn)，省去了現(xiàn)場濕作業(yè)量，無殘留物，更為綠色環(huán)保，節(jié)約材料；同時，其安裝不受天氣影響，有利于加快施工速度。通過研究疆外類似生產(chǎn)和加工方法，進(jìn)行樣品加工試制，出現(xiàn)了各種混凝土質(zhì)量問題，清水混凝土構(gòu)件不能達(dá)到項目質(zhì)量要求，需要開展技術(shù)攻關(guān)，確定當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，解決質(zhì)量問題，建立標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)方法。通過運(yùn)用質(zhì)量管理方法工具、分析研究和實(shí)驗驗證，逐步解決一系列生產(chǎn)加工難題，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，確保了項目的供應(yīng)，本項目榮獲了魯班獎。

1 質(zhì)量要求

裝配式清水混凝土屬于一次澆筑成型，不做任何外裝飾，直接采用現(xiàn)澆混凝土的自然表面效果作為飾面，因此質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要不同于普通混凝土，清水混凝土的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)一般有以下幾項具體要求：一是確保澆筑表面平整、光滑，且色澤均勻，沒有損壞和污染；二是平整度偏差控制在2mm以內(nèi)；三是要求在8m內(nèi)肉眼看不到明顯色差為準(zhǔn)；四是在清水混凝土表面的氣泡應(yīng)當(dāng)細(xì)小且均勻，氣泡直徑不大于2mm；五是在表面看不到明顯的裂痕，允許裂縫寬度應(yīng)當(dāng)小于0.2m；六是在混凝土表面應(yīng)當(dāng)避免出現(xiàn)麻面、蜂窩、孔洞等明顯缺陷或者是修補(bǔ)的痕跡。沒有由于跑模和脹模等引起的缺陷，沒有漏漿，沒有錯臺、冷縫和雜物。結(jié)構(gòu)部位無缺棱掉角，接頭平滑方正，接縫無明顯痕跡。同時，結(jié)構(gòu)的允許偏差也要比國標(biāo)要求的嚴(yán)格。混凝土配合比設(shè)計應(yīng)使混凝土在滿足強(qiáng)度、耐久性及具有良好施工性能的基礎(chǔ)下，能夠滿足清水飾面混凝土觀感要求。主要從選擇原材料角度來控制混凝土的基本色彩，根據(jù)所用材料進(jìn)行調(diào)整試驗，優(yōu)化混凝土的配合比，確定混凝土的生產(chǎn)工藝參數(shù)，并且保證混凝土生產(chǎn)特別是同一結(jié)構(gòu)部分混凝土質(zhì)量的穩(wěn)定性。

2 現(xiàn)狀調(diào)查

為了掌握具體質(zhì)量問題，分析產(chǎn)生的原因，對本項目部前期生產(chǎn)的清水混凝土構(gòu)件的混凝土施工質(zhì)量、允許偏差項進(jìn)行檢驗。共抽查混凝土質(zhì)量驗收記錄100 份，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題主要集中在外觀平整度、強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)、尺寸偏差、跑漿漏漿、埋件偏移等幾個方面，分類見表1和圖1。

圖1 不合格因素餅狀圖

表1 清水混凝土構(gòu)件質(zhì)量問題匯總表

2.1 質(zhì)量問題統(tǒng)計分析

應(yīng)用質(zhì)量管理帕累托曲線進(jìn)行質(zhì)量問題分析。帕累托圖[4]（Pareto chart）是將出現(xiàn)的質(zhì)量問題和質(zhì)量改進(jìn)項目按照重要程度依次排列而采用的一種圖表，帕累托分析的目的是在大量可能的行為中篩選出少數(shù)具有重大意義的、能夠增強(qiáng)提升效果的部分，通過優(yōu)先級的分析來安排任務(wù)權(quán)重比，最終決定在實(shí)際任務(wù)進(jìn)程中哪些問題最需要被考慮到。以出現(xiàn)次數(shù)、頻率或造成的成本來表示，找出最關(guān)鍵的幾個原因，依據(jù)重要性排序，利用改進(jìn)技術(shù)消除產(chǎn)生問題的原因，被視為七大基本質(zhì)量控制工具之一，分析圖見圖2。

圖2 質(zhì)量帕累托曲線圖

2.2 質(zhì)量現(xiàn)狀

通過檢查計算，研究試驗試生產(chǎn)階段的清水混凝土裝配式構(gòu)件施工質(zhì)量合格率86%，與目標(biāo)值98%差距大，樣品未達(dá)要求，不能滿足安裝要求，影響按期交付。

2.3 主要問題

原材料篩選難度大、穩(wěn)定性不好，對關(guān)鍵影響因素外觀平整度、強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)、尺寸偏差需要做出有效分析，并制定相關(guān)措施。清水混凝土構(gòu)件生產(chǎn)原料達(dá)不到要求，砂石中含泥、屑量高，影響構(gòu)件最終成型強(qiáng)度、構(gòu)件外觀，表面沒有很好的清水混凝土觀感，表面有微塵，光亮度較差；成型過程中對混凝土振搗不到位，振搗時間不足，造成混凝土構(gòu)件表面有氣泡、邊角易破損等情況出現(xiàn)；個別節(jié)點(diǎn)處模板接縫工作不到位，存在漏漿現(xiàn)象；減水劑用量對構(gòu)件成型質(zhì)量存在影響，主要在構(gòu)件強(qiáng)度提升方面；生產(chǎn)班組對于項目部要求沒有落實(shí)到位，操作不規(guī)范或者違規(guī)操作；技術(shù)交底沒有做到位，操作工對操作流程沒有掌握。

3 質(zhì)量提升

按照實(shí)際質(zhì)量問題主因：外觀平整度、強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)、尺寸偏差，制定解決方案，以技術(shù)支撐質(zhì)量的方式，解決強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)問題為基礎(chǔ)，操作標(biāo)準(zhǔn)化為輔，通過反復(fù)試驗比對，解決工藝技術(shù)難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量提升達(dá)標(biāo)的目的。

3.1 原材料的選擇

選用強(qiáng)度等級為42.5R的天山普通硅酸鹽水泥，達(dá)到水泥原材料色澤均勻，并且要采用同一批熟料；碎石選用連續(xù)級配好的烏魯木齊南部烏拉泊砂石料場材料，確保顏色均勻，且含泥量小于1%，大于5mm的泥塊含量小于5‰，針片狀顆粒不大于15%，骨料不含雜物，可增加水洗次數(shù)；摻合料選用紅雁池電廠磨細(xì)的I級粉煤灰；外加劑選用昌吉產(chǎn)高效泵送劑（液體），減水效果明顯，能滿足混凝土的各項工作性能。

3.2 混凝土配合比設(shè)計

根據(jù)混凝土的性能及技術(shù)指標(biāo)要求調(diào)整混凝土的配合比，初步確定混凝土的生產(chǎn)工藝參數(shù)及性能指標(biāo)。通過調(diào)整砂率和水膠比，觀察在不同砂率和水膠比發(fā)生±2%的變化時，對混凝土性能的影響程度，振搗是否泌水、離析，對表面光潔度及色差的影響。

混凝土配合比初步確定后，在現(xiàn)場按實(shí)際施工方案做試驗。通過其他小型設(shè)備基礎(chǔ)或基礎(chǔ)短柱進(jìn)行試驗，對混凝土的配合比及模板體系、施工工藝等進(jìn)行分析、統(tǒng)計，再根據(jù)試驗情況進(jìn)一步優(yōu)化，最終確定正式施工的配合比。

預(yù)制看臺板混凝土設(shè)計強(qiáng)度C40，抗?jié)B等級P6，坍落度控制在140mm±20mm?；炷僚浜媳仍O(shè)計符合GB 50204—2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》、JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》的規(guī)定。石子選用低堿活性5mm~25mm碎石，小于5mm石子不超過10%，含泥量控制在1%以內(nèi)，孔隙率控制在40%以內(nèi)；減水劑采用新疆當(dāng)?shù)馗咝阅軠p水劑。具體配合比見表2。生產(chǎn)過程中嚴(yán)格控制砂石的含泥、泥塊、雜物及有機(jī)物含量?；炷翍?yīng)進(jìn)行試配，確定其表觀顏色。構(gòu)件生產(chǎn)過程采用同一批次水泥、骨料、外加劑，并且采用統(tǒng)一養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，采用水性脫模劑。為提高構(gòu)件表觀質(zhì)量和早期強(qiáng)度，混凝土中不摻加礦物摻合料。

表2 清水看臺板混凝土配合比/kg/m3

3.3 操作要點(diǎn)

①模具首次使用之前認(rèn)真檢驗?zāi)＞叩馁|(zhì)量狀況，對模具各部分特征尺寸進(jìn)行復(fù)核、測量和檢查，是否存在模具變形、松動和表面損傷情況。如存在質(zhì)量問題，及時安排人員進(jìn)行修理；②清理模具時，注意將殘留的混凝和密封條清理干凈，避免損傷模具；③清理后的模具內(nèi)外表面應(yīng)清潔無雜物，清理完成后，注意防止雜物進(jìn)入；④清理完畢的模具表面需涂抹專用隔離劑，刷隔離劑時用棉絲或布將脫模劑均勻涂擦在模板表面；⑤蒸汽養(yǎng)護(hù)。為了有效達(dá)到清水混凝土效果，加快模板周轉(zhuǎn)，采用帆布覆蓋蒸汽養(yǎng)護(hù)。靜停2h 后，開始升溫3h，恒溫5h，降溫3h，恒溫溫度控制不超過60℃；升溫速度不超過15℃/h，降溫速度不超過10℃/h。蒸汽養(yǎng)護(hù)時專人測溫并做記錄；⑥出模?？磁_板強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度等級80%以上時方可脫模起吊，看臺板表面溫度與環(huán)境溫度差不超過20℃。模具吊運(yùn)和放置時應(yīng)注意安全，吊運(yùn)過程中底下嚴(yán)禁站人，防止跌落傷人。及時檢測外觀質(zhì)量，并做好記錄。檢驗合格的成品做好產(chǎn)品編號和標(biāo)識，做好成品防護(hù)[5]。

4 質(zhì)量保證措施

質(zhì)量保證措施見表3。

表3 質(zhì)量保證措施表

5 效果檢查

通過PDCA循環(huán)，反復(fù)測試，調(diào)整影響因素，清水混凝土生產(chǎn)裝配式構(gòu)件質(zhì)量大幅提高，結(jié)構(gòu)表面沒有大于2mm 的氣泡，邊角完整，構(gòu)件整體強(qiáng)度達(dá)到C40，經(jīng)第三方專業(yè)機(jī)構(gòu)檢測（結(jié)果見表4），清水混凝土裝配式構(gòu)件整體質(zhì)量達(dá)到項目要求，構(gòu)件質(zhì)量合格率達(dá)到98.5%。

表4 質(zhì)量抽檢情況表

6 結(jié)語

通過質(zhì)量提升解決了一系列清水混凝土裝配式構(gòu)件質(zhì)量問題，構(gòu)件表面光滑，氣泡小分散且不大于2mm，邊角完整，構(gòu)件質(zhì)量合格率達(dá)到98.5%，整體強(qiáng)度超過C40，為工程整體驗收打下良好基礎(chǔ)，創(chuàng)造了新疆首次大規(guī)模應(yīng)用薄壁清水裝配式混凝土構(gòu)件的先例。構(gòu)件質(zhì)量得到了建設(shè)方和監(jiān)理、質(zhì)量站的認(rèn)可，本項目獲得中國建筑業(yè)協(xié)會年度中國建設(shè)工程魯班獎。