混凝土預制構件生產過程及質量控制

張麗霞

（中鐵二十三局集團軌道交通工程有限公司，上海 201301）

預制混凝土構件早在20 世紀50 年代就開始生產應用，并且形成了獨立的產業，在基礎建設中發揮了積極作用。然而，由于當時存在一些認識和經驗上的不足，嚴重影響了預制混凝土構件行業的進一步發展。隨著人們對環境的要求不斷提高、社會資源的大量短缺以及建筑業多年來粗放型的增長模式等因素，建筑業進行轉型升級是非常有必要的。

1 混凝土預制構件的生產過程

1.1 材料選擇與準備

1.1.1 水泥

選擇合適類型和等級的水泥對于預制構件的質量至關重要。水泥的強度、穩定性、耐久性等特性需根據構件的設計要求進行選擇。

1.1.2 砂

砂的細度模數、含泥量、顆粒級配等參數都會影響到混凝土的性能。在混凝土預制構件生產過程中，中粗砂的混凝土性能較好，其質量要求如表1 所示。

表1 中粗砂的質量要求

1.1.3 碎石/卵石

碎石或卵石的粒徑、強度、級配等也會影響混凝土的強度和耐久性。根據設計要求選擇適當的碎石或卵石。

1.1.4 水

水的質量也會影響到混凝土的性能，應使用清潔、無污染的水源。混凝土預制構件拌合用水中物質含量限值如表2 所示。

表2 混凝土預制構件拌合用水中物質含量限值

1.1.5 添加劑

為了改善混凝土的性能或滿足特殊需求，有時還需要添加如減水劑、緩凝劑、早強劑等一些添加劑。

1.2 模具準備

1.2.1 模具設計

在混凝土預制構件的生產過程中，模具設計是至關重要的環節之一。模具的設計直接影響到構件的形狀、尺寸和質量。在進行模具設計時，需要充分考慮構件的結構特點和使用要求，結合生產工藝和設備能力來進行設計。同時，模具的設計需要滿足構件的結構要求，包括預制構件的形狀、尺寸、鋼筋布置且能夠準確地復制和呈現這些結構特點，確保構件的精確度和符合度。在此基礎上，還要綜合考慮生產工藝和設備能力，不同的生產工藝和設備需要不同的模具結構。比如，平模或翻轉模的生產工藝要求模具有不同的結構和尺寸。因此，模具設計需要根據生產工藝和設備的實際情況來進行優化，提高生產效率和產品質量。

1.2.2 模具的清潔與檢查

模具需要在每個班次完成后及時清理，防止混凝土殘渣等在模具內影響澆筑后形成夾渣，對于模具的清潔與檢查，可以使用鋼絲球、刮板或壓縮空氣等工具進行清理。清理時應徹底清理內腔，包括內壁、底部、頂面等各個面，保證組模時無尺寸偏差。此外，在每次使用模具之前，需要進行仔細的檢查，確保模具沒有損壞或變形。

1.3 混凝土混合與澆筑

1.3.1 混凝土配合比設計

混凝土配合比設計是混凝土工程中很重要的一項工作，它直接影響到混凝土的順利施工、混凝土工程的質量和混凝土工程的成本。

假設試驗室配合比為：水泥∶水∶砂子∶石子=1∶x∶y∶z，現場砂子含水率為m，石子含水率為n。

施工配合比調整為：1∶（x-ym-zn）×y＊（1+m）∶z＊（1+n）

1.3.2 混凝土攪拌

通過將水泥、砂、石子、水等原材料按照一定的比例混合，并加入適量的外加劑，經過充分攪拌，得到均勻的混凝土混合物，具體步驟如下：先根據預制構件的設計要求和實驗室的配合比，確定混凝土中各種原材料的比例，其中包括水泥、砂、石子的比例和外加劑的用量，接著將各種原材料按照比例稱重并放入攪拌機中。

對于人工攪拌的混凝土，可以采用多次投料的方法，即先將部分材料放入攪拌機中攪拌，再加入剩余的材料繼續攪拌，以提高混凝土的攪拌效果和均勻性。而對于機械攪拌的混凝土，應當根據攪拌機的型號和規格選擇合適的投料方式。一般來說，機械攪拌的混凝土比人工攪拌的混凝土更加均勻，并且能夠節省大量時間和人力。但是，不論采用哪一種攪拌方式，在攪拌過程中都需要注意控制混凝土的坍落度和擴展度等參數。

1.3.3 混凝土澆筑

在澆筑前需要對模具進行仔細的檢查和清理，確保模具內部干凈、無雜質，并且具備足夠的強度和穩定性，承受混凝土的重量和壓力。根據構件的設計要求和實驗室的配合比，將各種原材料按照比例混合并攪拌均勻。在攪拌過程中，要確保每種原材料都能夠充分地混合，不能出現離析。在澆筑過程中，需要采用合適的澆筑方法和工具，確保混凝土能夠均勻地填充模具并形成符合設計要求的構件。對于大型預制構件，可以采用分段澆筑的方法，分多次澆筑完成，避免混凝土出現收縮裂縫和氣泡。在澆筑完成后需要對構件進行養護和脫模處理。養護的目的是保證構件在硬化過程中得到足夠的保護和支持，避免出現裂縫和變形。脫模則是為了將構件從模具中取出并進行后續的處理或運輸。

1.4 養護與脫模

1.4.1 養護方法與時間

（1）水養護法。在混凝土澆筑完成后，立即進行水養護。可以用噴淋或噴霧器噴淋水，每次噴淋時間不少于20 min，噴淋間隔時間不大于2 h。水養護法可以保持混凝土表面的濕潤，促進水泥的水化反應，有助于混凝土強度的提高，水養護時間一般不少于7 d。

（2）覆蓋養護法。在混凝土初凝后，用塑料薄膜或濕棉被等材料覆蓋在混凝土表面，達到養護目的。覆蓋養護法可以防止水分蒸發和表面開裂，促進水泥的水化反應，養護時間一般不少于7 d。

（3）加熱養護法。在預制構件的生產過程中，可以采用加熱養護法。即將構件放入加熱室中，保持一定的溫度和濕度條件，促進水泥的水化反應，加熱養護法能夠縮短養護時間，提高生產效率。

1.4.2 脫模與清理

利用混凝土的“抓土”性能，在構件成型后利用吊車配合振動平臺振動、人工敲擊等方法將模具與構件分離。利用脫模劑（隔離劑）涂刷在模具內壁上，待其干燥后構件便可與模具脫離。清理則是指對脫模后的預制構件進行清潔處理，包括去除多余的水泥漿、碎屑等雜質，保證預制構件表面的清潔和光滑。

1.4.3 質量檢測與驗收

質量檢測主要包括對構件的外觀質量、尺寸偏差、力學性能等方面的檢測。其中，外觀質量檢測包括對構件表面平整度、光潔度、氣泡、裂縫等的檢查。尺寸偏差檢測包括對構件的長度、寬度、高度、截面尺寸等的測量。力學性能檢測包括對構件的抗壓強度、抗折強度、抗拉強度等的測試。質量檢測的方法包括目視檢測、量測儀器檢測、試驗檢測等。目視檢查主要通過觀察構件的外觀和表面質量，檢查是否存在明顯的缺陷和問題；量測儀器檢測主要使用各種測量工具，比如激光測距儀、電子卡尺等，對構件的尺寸和偏差進行測量和記錄；試驗檢測則是對構件進行各種力學試驗，如抗壓強度試驗、抗折強度試驗等，進而測試其承載能力和耐久性。

2 質量控制的影響因素

2.1 材料質量

2.1.1 材料的選擇與檢驗

（1）骨料。骨料是混凝土中質量最大的組成部分，其選擇也是影響預制構件質量的重要因素。骨料應該符合國家標準，優先選擇品質好、不含泥土和雜質的骨料。

（2）摻合料。摻合料是混凝土中的輔助材料，其種類有很多，如礦渣粉、礦渣細粉、粉煤灰等。摻合料應當選擇符合國家標準的摻合料，優先選擇品質好、不含有害物質的摻合料。

2.1.2 材料的存儲與運輸

原材料的存儲應該根據性質和用途選擇合適的存儲方式。比如，水泥和骨料等原材料應該存放在干燥、通風良好的倉庫中，避免受到雨淋、陽光暴曬等。對于摻合料和外加劑等輔助材料，應該存放在干燥、陰涼的地方，避免受到潮濕和高溫等因素的影響。原材料的運輸應該根據運輸距離和路況選擇合適的運輸方式。一般來說，原材料可以通過汽車、火車、輪船等交通工具進行運輸。在運輸過程中，應該注意保護原材料不受損壞，避免受到顛簸、碰撞等不利條件的影響。

2.2 生產工藝穩定性

2.2.1 工藝流程控制

混凝土預制構件生產的工藝流程控制需要從模具準備、材料準備、澆注與振搗、養護、脫模與清理及質量檢測與驗收等方面進行全面的管理和控制。通過嚴格把控各個環節的質量，才能生產出高質量的混凝土預制構件。

2.2.2 工藝參數調整與優化

根據預制構件的要求和原材料的性能，對混凝土的配比進行優化。通過調整水泥、骨料、摻合料等原材料的比例，可以提高混凝土的強度、耐久性和穩定性，從而降低生產成本和提高構件質量。在生產過程中，還需要根據實際情況對工藝參數進行調整和優化，比如調整攪拌時間、攪拌速度和攪拌溫度等參數，提高混凝土的均勻性和穩定性。

3 質量控制措施

3.1 采用先進的質量管理體系（ISO9001）

ISO9001 要求組織在生產過程中實施嚴格的質量控制，確保產品的穩定性和可靠性。通過采用該體系，混凝土預制構件的生產可以實現更高的精度和質量。ISO9001 強調對生產流程的持續改進和優化，在混凝土預制構件生產中，該體系能夠幫助識別生產過程中的瓶頸和問題，并采取有效的措施進行改進，提高生產效率和降低成本。混凝土預制構件生產采用先進的質量管理體系（ISO9001），通過建立完善的質量管理體系，確保生產過程中的質量控制和持續改進，提高生產效率和產品質量，滿足客戶的需求和期望。

3.2 應用統計過程控制（SPC）工具

統計過程控制（SPC）是一種在生產過程中應用統計技術來分析和控制生產過程質量的方法。在混凝土預制構件生產中，應用SPC 工具可以幫助企業實現更精確的質量控制和生產管理。SPC 工具可以通過分析生產數據，識別出影響混凝土預制構件質量的關鍵因素，有助于企業采取針對性的措施來消除異常因素，提高產品質量和生產效率。

3.3 定期進行內部和外部的質量審計和評估

在混凝土預制構件生產中，定期進行內部和外部的質量審計和評估對于確保產品質量和持續改進具有重要意義。通過內部和外部的質量審計和評估，確保混凝土預制構件的生產過程符合相關標準和客戶要求。通過與供應商、承包商等合作伙伴共同進行質量審計和評估，企業要加強與合作伙伴的合作關系，共同提高產品質量和生產效率。

3.4 應用質量獎懲制度，提高員工的質量意識

企業建立和完善質量獎懲制度，可以在員工中樹立質量至上的意識，激勵員工在生產過程中注重質量，并對存在質量問題的員工進行懲罰，起到警示作用。企業應制定明確的質量獎懲制度，明確質量目標和要求，規定對達到質量目標的員工進行獎勵和對未達到質量目標的員工進行懲罰的措施。在生產過程中注重質量、表現出色的員工，企業應當給予相應的獎勵，如獎金、晉升機會、榮譽證書等，激勵員工更加關注質量，并在企業內部樹立質量標桿。

3.5 通過持續改進，不斷提升生產過程和產品質量

企業應通過分析生產數據、收集員工反饋、與客戶溝通等方式，識別生產過程和產品質量的改進機會。這些機會可能包括生產流程優化、工藝改進、原材料替代等方面。一旦識別到改進機會，企業應制定具體的改進計劃，明確改進目標、實施步驟和預期效果。改進計劃應該具有可操作性和可衡量性，便于實施和監督。對改進過程進行總結和反思，形成經驗教訓，進而在未來的生產過程中避免類似的問題再次發生。

4 結語

綜上所述，為了在快速發展的裝配式建筑市場中保持競爭力并實現可持續發展，預制混凝土構件生產企業必須嚴格控制生產過程質量、提高技術要求和質量標準、加強與科研機構和高校的產學研合作、建立質量信息追溯系統并嚴格遵守相關法規和規范。通過上述措施的實施，可以確保預制混凝土構件行業的健康有序發展，為企業的長遠發展奠定堅實基礎。