装饰混凝土生产中几个常见质量问题的原因及对策

1/8装饰混凝土生产中几个常见质量问题的原因及对策文/张玉波(沈阳兆寰现代建筑产业园有限公司)摘要本文针对当前装饰混凝土生产过程中的最常见、对质量影响最大的三个问题---水灰比控制、玻纤含量控制和产品厚度控制进行讨论，并分别从现状及原因分析、危害描述、技术上应对措施和管理上的应对措施等方面进行阐述，同时结合实际生产经验以及相关实验数据予以佐证分析，与同行进行探讨，以期能起到抛砖引玉的作用。关键词装饰混凝土GRC质量控制生产管理CausesandCountermeasuresinseveralcommonqualityproblemsofdecorativeconcreteproductionprocessYuboZHANG(ShenyangZhaohuanArchitecturalindustrialparkLimited.)AbstractInthispaper,thecurrentdecorativeconcreteproductionprocessofthemostcommon,thegreatestimpactonthequalityofthethreeissues---water-cementratiocontrol,glasscontentcontrolandproductthicknesscontroltodiscussandanalyzethecurrentsituationandthereasonswere,hazardcharacterization,thetechnicalaspectsofresponsemeasuresandmanagementresponsesonelaborate,combinedwithpracticalexperienceinproductionandanalysisofexperimentaldatagiveevidence,discusswiththeirpeersinordertobeabletoplayavaluablerole.KeywordsDecorativeconcreteGRCQualitycontrolProductionmanagement1水灰比控制1.1现状及原因分析当前行业中的水灰比控制问题主要有以下几种情况：1.1.1很多装饰混凝土生产工厂根本没有水灰比控制，或是不懂水灰比控制的重要性，或是出于管理成本上的考虑而选择性忽视了。1.1.2有一些工厂基本了解水灰比控制的重要性，也制定了一些关于如何控制水灰比的管理规定，但在实际控制中却没有得到彻底的执行。1.1.3少数工厂十分了解水灰比控制的重要性，也制定了较为详细的水灰比控制2/8规定，并得到了一定的实施，但却缺乏根据生产实际气候变化等情况进行调整，或者没有严格控制使得工人在制作过程中随意加水以方便生产，或者没有加减水剂等，如此种种导致控制效果不佳。1.2危害描述1.2.1增加干缩，增加龟裂、裂缝。水灰比大于标准值时，混凝土塑性收缩面积随水灰比的提高而减小，因为水灰比越高（水泥浆量较大）时，拌合物中可用于蒸发的水分越多，达到毛细管压力临界值（破坏压力）的时间得以延长，即毛细管压力在较长一段时间内以较小的速率发展，当达到破坏压力时，混凝土已获得一定的强度足以抵抗此时的破坏压力。但用水量的加大会使装饰混凝土的后期收缩增大，便会增加裂缝。1.2.2降低抗冻性水灰比较大时，浆料中的骨料在模具中的下沉速度也不同，水泥浆和骨料易分离，造成稀水泥浆浮于表层，耐磨性差。遇到冻融破坏作用易形成表面剥蚀。混凝土浆料在拌合制作过程中会产生细小气泡，气泡尺寸和气泡的间距随水灰比降低而减少，随水灰比增大而增大。在引气量相近的情况下，水灰比越大，气泡的间距越大，表现为混凝土抗冻性能越差。1.2.3降低强度水灰比过大时，浆料中生成的胶体水泥浆浓度较低，水化后内部多余的游离水分往往会先附着在骨料上，胶体与骨料粘结面积减小，粘结力下降，混凝土硬化时便会产生细小裂纹，从而降低装饰混凝土构件强度。反之，水灰比过小时，胶体和晶体的材料不能充分形成，水泥砂浆和易性差，无法喷射、压实，导致密实度不好，如果浆料充分硬化后，未水化水泥再遇水发生水化作用，水化产物造成的膨胀应力作用便有可能造成混凝土的开裂，亦会降低装饰混凝土构件强度。水灰比是影响装饰混凝土强度、耐久性、冻融性、渗透性、收缩性和加工性能的非常重要的因素。1.3技术上的应对措施1.3.1加减水剂。在国外生产装饰混凝土时，减水剂是必须要加的成分之一。加入减水剂后的混凝土拌合物对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥。常用减水剂种类：萘系高效减水剂，脂肪族高效减水剂，氨基高效减水剂，聚羧酸高性能减水剂（见表1-1）。表1-1聚羧酸高性能减水剂（液体）技术参数名称聚羧酸高性能减水剂（液体）外观浅棕至深棕色微黏液体减水率≥25%密度（g/ml）1.09±0.02固含量（%）22±2或者40±2水泥净浆流动度（基准水泥）（mm）≥250（W/C=0.29）pH6~83/8氯离子含量（%）≤0.02碱含量（Na2O+0.658K2O）（%）≤0.2应该注意的是，添加减水剂的同时必须严格控制水的用量。如果制作构件时水不计量，添加减水剂就是一件滑稽的事，不仅没有效果，还会使浆料离析，增加制作困难，降低混凝土各项指标。1.3.2装饰混凝土厂家应该设置试验室或者即便没有试验室也要配置相应人员对配合比、水灰比进行设计和监测。一般中等规模以上的厂家，其试验室的人员可以如图1-1这样配置。图1-1试验室组织机构配置图1.3.3对装饰混凝土的骨料-砂子的含水率、含泥量进行监测。尤其是在气候异常时，应根据实际监测的砂子含水率数据对水灰比进行实时调整。如果仅仅是靠配合比控制的话，而没注意砂子的含水率，那么就相当于失控了。从混凝土的力学性能来说，砂子含泥量超过3%就会对混凝土强度造成影响，且含泥量较大时，会使减水剂减水效果降低，甚至失效，从而降低装饰混凝土设计强度，影响混凝土和易性以及生产制作。1.3.4国外大多数的搅拌站都是自动控制（见图1-2），对于国内厂商来说，设置自动计量水的装置，应该是控制水灰比的最好办法之一。试验室主任（兼技术负责人）副主任质检组试验组资料室4/8图1-2德国的GRC自动计量搅拌站1.4管理上的应对措施1.4.1明确配合比的控制范围（推荐用量参照表1-2）表1-2基本材料的推荐配合比喷射成型预混成型铺网抹浆成型砂灰比（质量比）0.5-1.00.5-1.50.5-1.5水灰比（质量比）0.35-0.380.35-0.400.35-0.40玻璃纤维含量，%（按砂浆质量计）4.0-5.02.0-3.5--网格布层数（按10mm厚度制品计）----2高效减水剂，%（按水泥质量计）0.30-0.75（JC/T940-2004《玻璃纤维增强水泥（装饰混凝土）装饰制品》表2）1.4.2测试骨料（砂子）含水率，并据此制定调节配合比的处理程序。1.4.3对浆料的和易性进行监测，在出现和易性不合适的情况下，由试验室指导进行调整，严禁工人私自加水调整。2玻纤含量控制2.1现状及原因分析玻纤含量不足主要有以下几种原因：2.1.1管理者本身不想让它足，因为玻纤非常昂贵，占装饰混凝土总成本比例很5/8大，所以出于成本上的考虑管理者本身就不想让它足，这点不在本文探讨范围之内。2.1.2管理者本身想让玻纤含量足，也制定了基本的玻纤含量要求，但无有效控制手段，实际在生产过程中的控制效果很差或者失控，本文主要对这种情况进行讨论解决。（图2-1是某工厂的实际玻纤含量监测图。）图2-1某工厂玻璃纤维含量监测曲线图2.2危害描述2.2.1玻纤含量不足的危害很明显，就是强度不足，承载力不够，易发生断裂。装饰混凝土（GRC）具有高强、抗裂、韧性好、不怕冻等特性，抗弯极限强度可以达到18MPa以上，抗弯比例极限强度可达到7MPa以上，其数值比普通混凝土高的原因，主要取决于玻璃纤维，玻璃纤维本身具有抗拉强度高，机械强度高，抗腐蚀性好的优点，所以玻纤含量不足会直接导致装饰混凝土的力学性能下降，从而导致构件断裂。还应该注意的是，由于GRC抗弯强度随时间会大幅度下降（见图2-2，澳大利亚GRC标准给出的装饰混凝土（GRC）老化曲线。图中列出了4种GRC随时间抗弯强度衰减的情况。），因此，在确定GRC抗弯强度的设计值（主要是玻纤含量的多少）时，不能以早期抗弯强度MOR为依据，而应当以老化后的MOR为依据。换句话说，如果按照早期抗弯强度MOR为依据而设计的玻纤含量比例进行生产的话，实际上就是存在玻纤含量不足的危害的，只不过这个危害可能也要在五年十年后进入大幅衰减期后才会体现出来。这也是市场上很多玻纤含量低的劣质产品在刚刚完工时没有问题，可是在五年十年后却出现大量裂缝、断裂现象的原因。6/8图2-2装饰混凝土(GRC)抗弯强度随时间衰减曲线2.3技术上的应对措施2.3.1以老化后的MOR为依据设计玻纤含量控制单，要有明确的量的控制标准。比如，国际GRC协会给出的控制范围是：喷射法：4%—5%；预混法：2%—3.5%注意这里所说的玻纤含量是指玻璃纤维与GRC总重量之比，而不是玻纤与水泥重量之比。砂灰比1:1的GRC，5%玻纤含量换算为以水泥为基数的比例，大约是12%。2.3.2每次开工前必须调压、试枪、由质量控制人员对生产过程中的玻纤含量进行抽检测试，以保证每批次产品玻纤含量符合要求。很多喷射工人会觉得这样非常麻烦，但事实证明，这是控制玻纤含量的最有效的方法之一。2.3.3稳定气压。有时候不是喷射工人不想控制玻纤含量，而是空压机气压不稳定，气压的高高低低导致玻纤含量的多多少少，所以空压机供气的生产设备不易过多，在压力调试稳定之后亦不可随意开关空压机，造成气压不稳等。另外，尽量选用较为先进的螺杆式空压机，少用或不用落后的活塞式空压机，也是稳定气压的重要因素之一。2.4管理上的应对措施2.4.1对质量及生产管理人员进行培训，了解控制玻纤含量的重要性，掌握玻纤含量的测试方法。2.4.2严格禁止工人随意喷枪，培训工人养成喷射前测试玻纤含量的习惯。2.4.3定期、定量的对玻纤含量进行监测，抽查（简易玻纤含量测试法可在调整好后气压后，喷射切割玻纤一定时间，如15秒，喷玻纤到袋里，再喷射浆料到桶里，同样是15秒。然后分别称玻纤和浆料的净重，就可以得到玻纤含量），并将监测和抽查的结果进行统计分析，把结果及时反馈给生产班组以及时调整玻纤含量。σ（MPa）新型GRC—METAKAOLIN17MPa埋于地下的GRC—英国环境15MPaCem-FILⅡ型玻纤13.5MPa低等级GRC50年LOP21MPaMOR28天5年7/83产品厚度控制3.1现状及原因分析3.1.1装饰混凝土（GRC）的厚薄不太容易控制，包括现在一些很优秀的厂家也很难做好，其主要原因之一便是厚薄本身很难直接的观察出来，也比较难于用仪器测量，特别是在阴阳角处，阳角容易做薄，阴角容易做厚已经是较为普遍的现象（见图3-1）。3.2危害描述3.2.1厚度不足时的危害很明显，最主要的是会导致承载力差、可能会引起断裂等，同时还会降低抗冻性、降低强度。特别的，当质感层厚度不够，易造成表面“漏浆”，使质感层达不到预期效果。3.2.2当然厚度也不是越厚越好，因为太厚了之后不但成本增加，也会增加产品的自重，超重较多时导致荷载计算的条件发生改变，可能会影响一系列的问题。3.3技术上的应对措施3.3.1用内型板来控制厚度内型是GRC厚度控制的关键。因为在GRC构件喷射或预混制作时，没有办法用肉眼观察到厚度情况，特别是造型复杂的构件，更不易控制。往往出现阳角薄阴角厚的现象。所以必须在模具制作阶段设计制作内型控制板（见图3-2）。3.3.2充分利用一些小工具，比如测厚仪、探针等对进行厚度抽检，特别是在拐角处予以重点检查。在实际生产过程中，往往需要将测厚仪、探针和内型板组合交叉使用，相互补充才能起到最好的效果。3.4管理上的应对措施3.4.1严格按照技术