预制混凝土管片色差产生的原因及控制措施

徐建新

（中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 610213）

1 工程概况

中国水利水电第七工程局有限公司福州管片厂（以下简称“福州管片厂”）位于长乐区松下镇，占地面积8.1hm2，紧邻省道201，交通便利。总体规划2 条生产线，目前投产1 条生产线，月设计产能1000 环/月，现场可堆存管片3600 环。生产线设计可生产6.0 ～8.5m 不同直径盾构管片。生产管片供应福州市轨道交通6 号线工程土建施工总承包第3 标段，盾构区间为莲花站—滨海新城站—壶井站—万寿站，工程需用管片约5300 环，均为内径5500mm、外径6200mm、幅宽1200mm 的通用环管片。管片混凝土强度为C55，抗渗等级为≧P10。

2 管片色差产生的原因

中国水利水电第七工程局有限公司管片厂于2017年10 月10 日投产，11 月3 日通过福州地铁公司的条件验收，正式生产。前期混凝土管片的生产阶段，发现管片的外观色差波动较大，有青深色、黑灰色，导致隧道拼装后视觉感观较差。虽然管片的外观色差不影响管片的内在质量和使用功能，但是为了盾构隧道的美观，一般管片制作应尽可能地统一外观颜色，减小色差。

经过调查分析，当时为了解决管片侧面气泡等外观质量问题，通过调整配合比砂率及碎石比例进行试验性生产调整，在生产过程中出现管片外观颜色偏差较大的情况。发现脱模剂、胶凝材料、蒸养、模具锈蚀和养护对管片外观颜色有一定的影响。

（1）脱模剂。前期试验阶段，选用了4 家不同脱模剂，分别为上海花王、擎天、天府和成都嘉新脱模剂，其中擎天和天府脱模剂为油性，上海花王和成都嘉新为水性。经过与水配制不同比例试验，发现油性脱模剂较水性脱模剂对管片色泽的影响较大，后续生产过程中采用水性脱模剂。经生产过程发现，环境温度、脱模剂的稀释比例、水温对管片颜色有一定的影响。同时脱模剂喷涂不均匀，造成管片成型出模后呈现花斑颜色，管片外观色泽不一致，经水养护后，管片外观呈现阴阳颜色，部分白、部分青。

（2）胶凝材料。福州地铁6 号线管片采用混凝土强度C55，使用福州台泥水泥有限公司P Ⅱ52.5 硅酸盐水泥，水泥比表面积的波动范围在330 ～370m2/kg。台泥水泥使用3 个水泥熟料厂，使用不同水泥熟料生产出的水泥色泽品质有差别，并且台泥水泥供应的水泥批次变化大，对管片外观颜色有一定的差异。除此之外，配合比中水泥和粉煤灰的调整也会对管片外观颜色有一定的影响，粉煤灰的颜色对管片外观色差影响较大。

（3）蒸养。通过观察，在保持原材料基本保持不变且配合比固定时，混凝土蒸养与不蒸养会造成管片色差的出现与否。蒸养的温度控制会使钢模具发生氧化反应，致使其残留物依附于管片表面而形成色差。

（4）水养。管片在水养护时，水中碱元素与混凝土中化学物质的反应会造成颜色不一致，水养时间长短不一会影响外观色差，喷淋养护不均匀会产生水痕，日晒、雨淋也会导致色差变化的出现。另外，养护水的pH 值不统一也会造成外观色差。养护水的pH 值控制方式采用直接在水中添加散装的生石灰或整袋装的生石灰来进行。前者养护水的pH 值控制方式，使添加的散装生石灰大部分无法充分溶解，沉入池底，随着养护时间的推移，池底的生石灰慢慢溶解，造成养护水的PH 值增高，并且水池的下部水的pH 值比上部水的pH 值高；后者养护水的pH 值控制方式，是将整袋生石灰打开袋口，放入池底，同样随着养护时间的推移，袋装生石灰慢慢溶解，造成养护水的pH 值增高，并且水养过程中袋装生石灰无法打捞出。这两种养护水的pH 值控制方式均不当，造成养护水的pH 值高低不统一，进而造成外观色差。

（5）模具本身。由于管片模具的制造工艺及在选材方面的差异，在模具的表面难免带有一定的锈蚀，而此种锈蚀现象必将使管片的混凝土表面留下被污染的痕迹，这种痕迹直接影响到管片的外观。

3 控制措施

3.1 采用水性脱模剂

采用水性脱模剂，并且选用成都嘉新脱模剂，分季节确定脱模剂的配比，消除脱模剂对管片外观颜色的影响。生产过程中经过试验发现，环境温度在20℃以上，随着环境温度的升高，采用常温水稀释脱模剂，稀释比例逐渐降低，在脱模剂与水的比例1 ∶1 时，管片的外观色差稳定，外观均匀；环境温度在20℃以下，随着环境温度的降低，必须采用50℃的温水稀释脱模剂，稀释比例逐渐升高，在脱模剂与水的比例2 ∶1 时，管片的外观色差稳定，外观均匀。脱模剂稀释情况对管片外观色差影响如表1 所示。

3.2 规范脱模剂调配与喷涂步骤

（1）先将调兑脱模液的容器箱、喷雾器以及模具等设施的皂垢或油污彻底清洗干净，确保调兑好的脱模液在使用中不受污染。（2）用洁净的自来水进行调配，初次使用时，按1 ∶1.5 调兑（即1kg 脱模剂加1.5L 水），新型号从试用开始达到理想效果需要一个过程，至少在同一个模具上脱模5 次才能增加兑水比例到1 ∶2 ～1 ∶3（即1kg 脱模剂加2 ～3L 水）。（3）高温季节可直接按所需比例的自来水加入所需比例的脱模剂，并进行充分搅拌，完全溶解后即可使用。冬季或气温较低的天气，应用50℃左右的热水调兑脱模剂，再加入所需比例的脱模剂，充分搅拌均匀后即可使用。（4）把按比例准备好的脱模剂加入水中后，要充分搅拌，如人工用木棍搅拌时，需搅拌20min 以上，使脱模剂在水中完全溶解。最好在使用时，提前一天调配脱模液，这样脱模剂在水中有一个自然溶解过程，次日使用前稍加搅拌，可达到最佳溶解效果。有条件的车间可在调兑箱上加上一个低速搅拌器，生产时让其不停搅拌，这样可以让脱模液的有效成分充分得以发挥，既省力省时又能确保脱模效果，还可适当提高对水比例。（5）喷雾器选用方面，农用喷雾器、杠杆手压式压力喷雾器、小型汽油发动机式农用喷雾器均可选用。喷涂前模具必须打磨除锈并清洗干净、晾干。对模具表面进行雾状、均匀喷涂，每处必须喷涂到位、得到滋润。端模凹凸部位模具结构复杂，请注意仔细喷涂，确保充分滋润，如感觉凹凸部位不好喷涂，可用干净的拖布浸润脱模液，进行充分涂擦，以防止出现黏模现象。

表1 脱模剂稀释情况对管片外观色差影响

3.3 严格控制水泥、粉煤灰的来源

加强与水泥生产厂的联系及反馈，确保水泥熟料的稳定性。加强水泥颜色的检测，要求对每批水泥的颜色进行目测对比和混凝土本色的试验，如颜色发生较大的变化，应禁止入罐使用。确定配合比中胶凝材料的掺量，减少管片外观颜色的影响。粉煤灰尽量选择货源充足的厂家，特别在冬季电厂检修期间，保证粉煤灰供应，采用同一品牌的粉煤灰，有利于管片外观色差稳定。

3.4 控制搅拌时间

进一步加强拌和站的搅拌质量控制，严格控制搅拌时间，保障混凝土充分搅拌后进行浇筑，经大量试验确定，混凝土搅拌时间确定为120s。

3.5 优化养护措施

加强养护控制，优化养护工艺。管片在混凝土施工前必须对当时的气候环境、季节温度分布进行充分调查，以做好升温和降温的准备，同时做好温度的观察记录，以便及时进行施工措施的调整，其目的是控制好混凝土的温度以达到Ca（OH）2的均匀析出量，并通过控制粗细集料的粒径和杂物含量，杜绝不必要的杂色。严格按照预制混凝土管片生产规范要求，混凝土浇筑成型至开模前，应覆盖保湿，可采取蒸汽养护或自然养护方式，当采用蒸汽养护时升温速度不超过15℃/h，降温速度不超过20℃/h，恒温最高不超过60℃。同时管片蒸养系统安装温度自动控制系统，实时监控调整蒸养设备运行状态和火力大小，以至于控制调整好蒸养窑内静停区、升温区、恒温区、降温区的温度，保证成型管片的内在质量和外观颜色一致。

3.6 规律生产

严格按照生产线的设计节拍进行规律生产，满足管片静停区、升温区、恒温区、降温区的蒸养时间，保证管片生产条件的统一性。

3.7 控制水养时间、pH 值

管片水养期间，统一管片水养时间为7d，同时单独安排一个水池为调节水池，所有养护水均在调节水池中进行水的pH 值的调整控制，将养护水的pH 值控制在8 ～9，然后再使用循环水泵从调节水池抽入待养护的管片池中。管片灌水后，由于管片外表面的微碳化，会造成养护水的pH 值有所升高，一般控制最终的养护水的pH 值为10 时最为合适，对管片外观色差最稳定。优化调节水池中的养护水的pH 值的控制方式，制作4 个1m×1m×1m 的吊篮，在吊篮中放入合适的袋装生石灰，并且在袋子周边插若干个孔，方便袋装生石灰遇水慢慢溶解，当调节水池的水达到pH 值为8 ～9 时，则把吊篮从水中吊出，使养护水的pH 值不会继续增高，得以控制。

3.8 加强对模具的清理

保持模具光洁，加强对模具锈蚀点的处理。大量试验证明，使用与混凝土基色一致且无害的隔离剂，有助于保持混凝土表面颜色的一致性。

4 结束语

通过对混凝土管片色差产生的原因分析、控制措施分析等，制定并实施详细的施工作业指导方案，严格按技术交底进行管片生产。通过实施对管片外观质量的控制措施，加强了对生产过程的控制，管片的外观质量得到极大提高，有效地解决了管片色差波动较大的问题，生产的管片外观颜色基本一致，管片做到内外兼美。