白色清水预制混凝土构件制作要点
摘 要：介绍了白色清水预制混凝土构件（PC构件）的原材料选用、配合比设计、构件制作要点和脱模制度，研究了成品保护及破损修补方法，实现了对白色清水PC构件制作、储运、修补全过程外观质量的有效控制。
关键词：预制混凝土构件；白色混凝土；成品保护；修补
随着装配式建筑行业的发展，预制混凝土构件（以下简称PC构件）生产企业迅速增加。传统的PC构件逐渐失去新鲜感，而自带特殊装饰效果的构件引起了广泛关注。一些装配式建筑发展较早的欧洲国家，对自带装饰效果的预制构件的研究已较为成熟，市场应用也比较广泛。虽然目前国内市场应用较少，但随着装配式建筑的发展，市场对该类产品的需求也会逐渐扩大。
白色清水PC构件不同于普通清水PC构件，除了成品需达到其白度要求外，对每块构件色度的均匀性提出了更高的要求，即使轻微污染，也会对白色的饰面表观产生较大影响。调研多家构件生产企业发现，大部分饰面污染和构件破损的情况都发生在储运过程中。因此，白色清水混凝土预制构件的研究更需要对成品的制作、储存、运输等各个环节进行有效控制。
本文主要对白色清水PC构件的制作要点、防损措施及修补方法进行简要阐述，找到破损后能最大限度恢复外观效果的修补方法，以期降低构件报废率，减少构件综合成本。
1.1 水泥
经过多个厂家白水泥性能的试验对比，综合考虑白度、强度、稳定性等因素，最终选用阿尔博波特兰生产的P·W 52.5水泥。该白水泥稳定性佳，白度达到89以上，其早期强度发展快，适合于白色清水PC构件的制作。具体技术性能指标见表1。
1.2 砂
使用含泥量低的砂制作白色清水PC构件。但经多次试验发现，其他原材料不变，使用白色石英砂替代黄砂作为细骨料能有效增加构件成品的白度。由于石英砂成本较高，可根据实际构件要求，选择合适的细骨料。为了满足白度及颜色的稳定性要求，本次试验选5种粒径的石英砂按一定比例进行混合拌匀后作为白色清水混凝土细骨料使用。石英砂作为细骨料的优缺点见表2，5种石英砂粒径、白度及混合比例见表3。
1.3 石子
若直接使用含泥量高的普通5~25 mm碎石，对清水白色PC构件饰面效果影响很大。经过多次试验发现，使用经过冲洗后的碎石制作白色清水PC构件，虽在浆体较薄处有些许泛青色，但对饰面整体效果和白度影响不大。考虑到生产时，构件厂不具备对大批量粗骨料进行冲洗的条件。因此，最终选用了5~15 mm不规则表面的白色卵石作为粗骨料。白色卵石白度高、杂质少，对白度影响小，其较为规则的形状也有利于提高混凝土工作性。
1.4 矿物掺合料
粉煤灰、矿粉是常用的矿物掺合料，而在白色清水混凝土中，也经常使用重钙粉、石英粉等，这些掺合料对调整混凝土工作性，降低混凝土开裂及减少生产成本具有一定作用。为了提高白度，本次试配提高了白水泥用量，根据预制构件厂生产工艺特点，从混凝土搅拌到浇筑一般控制在15 min以内，无需特别关注其工作性损失情况，但由于白色清水PC构件大多用于装饰，以挂板、外围护结构为主，构件厚度小，体量小，不易出现温度应力裂缝和收缩裂缝，若原材料种类增加，会增加构件成品白度的不稳定性。因此，不考虑使用矿物掺合料。
1.5 外加剂
外加剂选用Masterglenium系列的高效减水剂，掺量控制在0.7%~0.9%，可确保外加剂与白水泥间的性能吻合，在不影响白度的同时，能有效增加混凝土工作性。
2.1 配合比确定
白色清水PC构件的配合比设计主要从构件颜色白度、均匀性、工作性、排泡能力等影响成品构件外观质量的各个方面进行配比和改进。强度不作为配合比设计的主要考量因素。虽然白色清水PC构件对强度要求不高，但早期强度的发展须满足脱模起吊的要求。
本试验试配的白色清水混凝土根据强度C35进行初步配比设计。为了达到期望的混凝土外观效果及工作性，配合比作出下列调整：①为了增加混凝土稳定性，减少色差，不使用粉煤灰、矿粉等掺合料；②增加白水泥用量，提升整体白度；③增加砂率，使混凝土产生更多的浆体并增加混凝土流动性。试验最终配合比见表4，白色清水混凝土试验制备情况见图1。
混凝土的工作性及力学性能测试结果见表5。混凝土未出现离析现象，工作性达到预期，1 d强度满足构件脱模要求，28 d强度满足设计要求。
2.2 制备前准备
混凝土原材料应建立单独、专用储存仓、罐。砂、石料由于批次间性能差异难以把控，建议根据项目总量集中采购备料，料场应具备防尘、防雨等功能。外加剂储存过程中宜对外加剂持续搅拌以保持外加剂均匀性，防止有效成分沉淀、析晶。白色混凝土生产前，应对计量搅拌设备进行静态、动态校准，以保证生产设备按预定配合比生产。混凝土正式生产前，还应对生产设备显示的原材料与后台所用原材料的对应情况进行检查，输入的混凝土配合比与确定的配合比的一致情况进行检查等。
白色清水PC构件后期没有装饰层覆盖，强调一次成型，尽可能避免二次修补，不合理的修补方式会导致明显的色差，破坏饰面效果。因此，把控构件制作过程中的各个细节，成为影响混凝土一次成型外观效果的关键。
3.1 制作要点
与传统PC构件的制作相比，白色清水PC构件在浇筑前的每一个步骤都应考虑到对白色饰面的影响。浇筑前准备阶段操作的疏漏而导致的问题通常有：①模台由于长期使用而产生的脏污、锈蚀，若不能在使用前完成深度清洁，将会在构件成型面留下明显的痕迹，且难以弥补，易导致构件报废；②脱模剂的使用不当导致构件成型面出现不均匀分布的块状色差；③混凝土搅拌运输过程受污染，钢筋绑扎或摆放过程中对模台的污染，都会导致构件表面出现杂质，破坏表观；④保护层垫块使用过密，选用不当，都会导致构件表面出现线型或点状的瑕疵；⑤模具拼接位置或出筋位置防漏措施不到位，导致构件边角位置出现露砂露骨等现象。
针对这些问题，应采取针对应措施：①长期闲置或生产非白色构件的模台在使用前进行除锈抛光，做到用白布擦拭模台面白布无变色，方可用于白色构件的制作；②脱模剂均匀喷洒，并用白布擦拭模台，直至模台表面无可见的脱模剂残留。经过多次测试，水性脱模剂更适合用于白色构件的制作，但若所用模台长时间使用油性脱模剂，则不适合改为水性，易出现排斥导致水性脱模剂局部聚堆无法均匀分布；③在混凝土制作运输的全过程中，凡是会接触到混凝土材料的设备，如搅拌机、输送罐、布料机等，在接触过其他类混凝土或长时间停用后，需进行深度清洁后才可用于白色混凝土构件的制作；④由于白色构件外观的均匀性要求高，而保护层垫块直接接触构件外表面，易造成裸露。故需使用白色的保护层垫块，并尽可能的减少保护层垫块的使用；⑤由于使用了高流动度的混凝土，防漏措施就显得尤为重要。在模具开槽出筋位置设置封堵胶块，模具拼接位置使用硅胶或其他适合的材料进行缝隙封闭，可彻底解决漏浆问题。
3.2 养护
为使构件表观白度均匀并尽快达到脱模强度，在有条件的情况下，构件宜采用蒸汽养护。若不具备蒸汽养护条件的，宜采用覆膜养护，且为了保证混凝土构件外观质量以及体积稳定性等，拆模养护时间不宜低于 72 h。
3.3 脱模
为了确定最佳脱模时间，制作了多组试件进行强度发展的测试。结果表明，白色清水混凝土构件白度随着养护时间而不断增加，在自然养护72 h后发展速度明显降低，1周后白度达到顶峰，之后基本没有增加，变化情况见图2。在白度发展阶段内，保持构件覆膜带模养护，能降低外界环境对构件表面的影响，有利于保持构件外观的稳定性，构件强度随养护时间的提升，也能降低构件在驳运过程中的破损率。为兼顾模具周转效率及构件外观，确定72 h的自然养护脱模时间。
4.1 成品保护
4.1.1 饰面保护
从构件完成制作到运抵现场安装，中间经历驳运、装卸、堆放、运输等多个环节，这些环节极易造成构件饰面污染和边角、造型破坏。普通PC构件由于后期表面有装饰层掩盖，对构件表面污染及修补效果的容忍度较高。而白色清水PC构件本身作为装饰材料，对饰面要求高。因此，需要对构件进行保护。白色清水PC构件在完成脱模后，以薄膜覆盖表面，珍珠棉等软质材料包裹边角，并对有造型的凸出位置进行包裹防护，设置醒目防碰撞标识，最大程度避免在驳运操作中的磕碰和污染。
白色清水PC构件作为装饰构件，没有装饰层覆盖，在完成安装后，构件将直接暴露在环境中。因此，对其耐久和耐污染性能提出了更高的要求。在构件完成养护后对表面使用无色的混凝土保护剂进行喷涂处理，在混凝土表面形成长期的保护层，起到憎水耐污的效果。
4.1.2 运输保护
目前，工程中常用的预制构件运输方式包括传统靠架运输和带有减振措施的专用设备运输。传统靠架与运输货车、挂车、平板车组合使用，构件靠放在货架上，采用钢丝绳或软质固定带与车体固定，见图3。而钢丝绳和软质固定带固定构件和货架很难保证白色构件表面不被污染，且振动较大，装饰构件普遍较薄，易在运输中造成破损，显然这种方式并不适合用于白色清水混凝土构件的运输。专用运输车配合专用货架，见图4（a）。减震效果好约束性能强，但设备昂贵，综合运输成本高。国内也有使用专用构件减振搁置架配合普通平板车进行使用，见图4（b），减振效果好，成本可控，也适合用于装饰性构件的运输。
4.2 破损修补
白色混凝土构件的轻微损伤，在不影响外观及安全性的情况下，可不进行处理。若损伤严重，依靠人工对修补砂浆进行调色来修复混凝土造型，很难使缺损部分得到有效恢复，破坏造型的整体性。使用黏接材料将破损部分粘接回原来位置，构件不会产生色差，也不会影响混凝土造型的整体性， 能有效解决此类问题。
环氧树脂强度高、黏接力强、收缩小、可在温室条件下固化。从理论上讲，采用水泥基修补材料比树脂材料要合适，因为前者的结构、热膨胀性能、弹性模量等与旧混凝土更接近，但由于新旧混凝土黏结力较差，故采用树脂基材料作粘接层较合适。
（1）对混凝土原材料的选择和控制，直接影响白色混凝土的白度及工作性。合理的石英砂粒径配比有利于改善混凝土工作性。
（2）白色清水PC构件外观质量受外界因素影响较大，重视制作过程中的各个环节和细节，是解决外观质量及构件间色差问题的关键。
（3）脱模后对构件进行的保护能有效解决运输和存储过程中的污染和损坏问题，措施包括表面覆膜、边角包裹、防护剂喷涂等。
（4）以传统运输方式运输白色清水PC构件易造成破损，使用带有减振设备的专用搁置架能有效减少这类问题。
（5）使用环氧树脂粘接混凝土破损缺块，能有效解决修复后出现明显色差的问题的发生。
来源：《混凝土与水泥制品》杂志2020年第六期