郑 斌，林 峰

[1.上海城投公路投资（集团）有限公司，上海市200335；2.上海隧道工程有限公司构件分公司，上海市200127]

0 引言

近年来在大力发展绿色装配式建筑政策的驱动下，预制混凝土技术和产品的开发创新已成为混凝土行业以预制化发展为核心创新的热点。随着国家和地方的科研开发、标准编制、技术培训等活动的不断深入，我国建筑工业化水平持续上升。具备饰面效果、无须二次修饰等特点的清水混凝土构件不仅降低了传统混凝土构件的质量通病，还满足了不同的审美需求，成为行业中的研究焦点。

实现市政工程叠合墙板预制化，不仅体现预制构件的品质，还可以呈现通道大面积统一的清水效果。本文通过对混凝土配合比设计、不同模具技术、不同振捣方式等方面进行对比试验，探究市政工程清水混凝土构件预制化的生产技术。

1 试验方案设计

清水混凝土构件的饰面特征主要可以分为两个方面，一是色泽匀，二是气泡少。对于清水混凝土构件预制化生产技术来说，其影响因素涉及面更多，主要分为内因与外因两种。内因主要是指混凝土配合比的设计与原材料的质量管理方。外因主要是指模具技术、施工工艺和环境条件等。

而市政工程叠合墙板结构件的饰面要求更严格，钢筋结构、模具结构与传统混凝土构件存在一定的区别。为确保本项目试验的研究效果，本次试验方案设计要从混凝土设计、生产工艺、混凝土脱模剂和模具等方面进行探讨与研究。

2 混凝土设计

2.1 原材料选择

（1）水泥。结合传统混凝土构件预制化生产过程中积累的大量生产技术与经验，经过多个厂家水泥性能的试验对比，为确保预制构件在前期具备较好的完整性，降低脱模损伤的风险，最终选用PⅡ52.5 水泥。

（2）掺合料。针对色泽匀质方面，矿粉质量稳定且具有较好的白化效果，有利于体现混凝土构件的观感。而市场上粉煤灰质量稳定性差，且易导致混凝土构件的不均匀色差，因此为降低风险，本项目采用单掺工艺，掺合料采用S95 级矿粉。

（3）骨料。由于叠合墙板的钢筋布置较密、板型结构较薄，考虑到混凝土骨料的最大堆积理论进行设计可以降低混凝土内部的孔隙结构，因此折中采用粒径为5～25 mm 连续级配的反击破碎石，以确保混凝土流动性。

（4）外加剂。经过高性能聚羧酸减水剂的多种复配对比后，结合构件的饰面效果，确定采用掺入适量消泡剂与提浆剂的专用外加剂，其表面气泡、裂纹等瑕疵明显减少，可有效提高构件饰面质量。

2.2 配合比设计

结合我公司长期以来对混凝土配合比方面积累的经验，预制化叠合墙板的混凝土主要采用低水胶比、高砂率和高性能外加剂等技术路线（见表1）。通过采用提高混凝土浆体量的方式，让富足的混凝土浆体进行孔隙填充，以达到减少混凝土气泡与提高流动性的目的。

表1 清水混凝土配合比不同设计方案

结合确定的设计路线，针对混凝土浆体设计、混凝土色差影响与混凝土流动性进行深化设计，对4 个混凝土配合比设计进行混凝土性能检验与成品效果检验。D 配合比设计下混凝土表观质量较优于其他配合比，相对色泽较为均一，成品气泡少，但是受到客观工艺与模具情况的影响，存在一定电焊污染与钢模锈斑（见表2、图1）。

表2 清水混凝土配合比不同设计方案

图1 实体板材成品效果

3 模具技术

本文结合清水混凝土构件预制化的结构形式、技术需要，以及对不同材质模具的应用经验，清水混凝土模具只采用高精度钢模进行预制生产。同时，针对不同脱模剂应用情况、不同钢模面效果进行试验，提出了满足市政工程清水混凝土构件预制化钢模技术方案。

3.1 脱模剂试验

根据清水混凝土脱模剂的市场情况进行调研，并借鉴港珠澳大桥清水构件的施工情况，选取合理的脱模剂和脱模剂施工工艺，选择水性脱模剂进行应用研究。

混凝土配合比设计强度C50，施工配合比设计见表3，模具采用日本进口钢模，振捣工艺采用附着式。对不同脱模剂试验成果如下（见图2）：

表3 清水混凝土配合比不同设计方案

图2 脱模情况

（1）脱模剂1：钢模基本无积灰，表面色泽基本均一，表面有轻微气泡与刷痕。

（2）脱模剂2：钢模基本无积灰，表面有轻微斑纹，表面有小气泡与刷痕。

（3）脱模剂3：钢模有明显积灰，表面有轻微的色斑，表面有小气泡、色差、刷痕。

对上述对比试验情况进行分析，可以看到，在应用龙门中心加工的高精度钢模、高效附着式振捣工艺和亲水性脱模剂的共同作用下，可以取得较好的清水混凝土效果。但在不同的亲水性脱模剂应用下，效果不同。脱模剂的涂覆方式会影响混凝土表面的饰面效果，因此在脱模剂施工工艺上建议采用雾化喷涂，避免在混凝土表面留下涂刷痕迹。

3.2 不同钢模面对比

由于清水混凝土的施工工艺对混凝土成品外观质量存在较明显的影响，因此在本次试验过程中将对不同钢模面下的混凝土饰面效果进行研究，摸索基于更合理混凝土的浇筑形式，以取得较好的饰面效果。

（1）脱模剂1：如图3 所示，底面较严重色差，侧面色泽较均一，有明显镜面效果。

图3 脱模剂1 钢模面情况

（2）脱模剂2：如图4 所示，底面较严重色差，侧面有涂刷痕迹，局部有镜面效果。

图4 脱模剂2 钢模面情况

（3）脱模剂3：如图5 所示，底面严重色差，侧面有轻微涂刷痕迹，有较明显镜面效果。

图5 脱模剂3 钢模面情况

对本次清水混凝土试验结果进行分析，由于采用不同的振捣工艺，混凝土坍落度现场控制在140±20 mm 时，混凝土表现出较好的流动性和富足的浆体，并取得较好的饰面效果。混凝土成品的底面气泡较少，但颜色较深，存在色泽不均的问题；侧面存在一定密集型气泡，但颜色较白，色泽均一性较好，同时有不同程度的镜面效果。脱模剂1 的脱模情况、成品情况优于其他脱模剂，可在清水混凝土构件预制化生产中进行深化研究与实际应用。

4 预制化技术研究

结合本试验对清水混凝土构件成型工艺效果进行对比分析，并根据工程需要优选出适用于本工程的生产成型工艺技术。

4.1 预制设计要点

结合预制构件原材料较高的质量控制要求、本试验中构件的浇筑侧面的饰面效果、市政工程构件的施工结构界面与展示界面的需求，建议市政工程的清水混凝土构件具体预制化设计要求如下：

（1）混凝土原材料的质量控制要求应按自密实混凝土的技术参数进行设计，原材料质量的控制要求应不低于预制混凝土管片的设计要求。

（2）构件设计应结合其施工面与视觉面进行设计，应选择构件的浇筑侧面作为结构工程的最终视觉面，将浇筑底面、浇筑面设计为接头的连接施工面。

（3）在清水混凝土构件的设计过程中，应结合施工的综合工况进行构件设计，包括构件模具结构、混凝土浇筑形式、构件间的连接方式等，应采用设计与施工相结合的总体方案。

（4）清水混凝土构件的配筋设计应考虑构件的振捣工艺，与清水混凝土施工不匹配的配筋形式将无法满足清水混凝土的饰面效果。

4.2 生产施工要点

为实现清水混凝土构件的饰面效果，钢模的清洁度、模具、吊装运输过程的保护措施、整体浇筑方式等，都会对最终构件饰面成型和装饰效果产生影响。清水混凝土构件应采用无灰设计，通过规避粉煤灰引起的色差问题，可使混凝土表观色泽更趋向于灰白色，更符合清水混凝土的视觉效果。具体预制化技术要求如下：

（1）清水混凝土与以往预制构件混凝土性能不同，应结合低水胶比、高砂率与高流动性的混凝土设计路线，实际施工过程中可采用混凝土扩展度进行管控。

（2）对清水混凝土的原材料进行重点甄选，采用洁净的骨料、粒型规整的碎石，避免使用粉煤灰，增加矿粉掺量以提高成型混凝土的光白度。

（3）清水混凝土构件饰面情况与构件模板有直接关系，建议使用设计合理、光洁度高、密闭性好的高精度钢模。在生产过程中加强模具管理，必要时应采取抛光保护。

（4）清水混凝土构件应采用附着式整体振捣工艺进行预制，减少振动设备对浇筑底面造成振捣痕的影响，以确保混凝土构件密实且匀质，提高成型构件的表面质量和饰面色泽均匀性。

（5）清水混凝土构件拆模时间不应过早，建议混凝土浇筑完成24～36 h 以后再进行脱模。同时延长浇筑面的压面收光时间，确保混凝土的表面光洁度。

（6）清水混凝土构件饰面效果与脱模剂材料本体和涂覆方式有关，应优先选择优质的亲水性脱模剂，并采用雾化喷涂减少混凝土表面的涂刷痕迹。

5 结语

结合本文研究的市政工程清水混凝土构件产品的设计与施工技术，并在隧道工程内部构件的预制化项目中配合业主与设计单位进行构件饰面效果、构件结构深化等设计，通过混凝土配合比设计、模具设计与制作、构件成型工艺、构件表面质量控制和构件成本保护措施，完成了诸光路通道工程全预制化构件项目和周家嘴路越江隧道的全预制化构件项目（见图6、图7）。

图6 诸光路项目全预制构件实景图