一种大开口率UHPC外挂饰板的预制构件生产方法

技术领域

本发明涉及预制构件生产技术领域，尤其是一种大开口率UHPC外挂饰板的预制构件生产方法。

背景技术

高强性能混凝土（UHPC-UltraHigh Performance Concrete），是指兼具超高抗渗性能和力学性能的纤维增强水泥基复合材料，其力学性能明显优于传统普通混凝土，目前在实际工程中被大量运用，除了在结构主体部分大量涉及，在非结构构件中如外饰挂板中也有身影。

外挂饰板是将板材通过干挂等施工方法悬挂于墙体的外面，以达到装饰或保温等效果。从产品上说，外墙挂板是一类建筑材料，是用于外墙的建筑板材。外墙挂板必须具有防腐蚀、耐高温、抗老化、无辐射、防火、防虫、不变形等基本性能，同时还要求造型美观、施工简便、环保节能等。

大开口率外饰板是一种镂空的板，开口率往往达到70%以上，板采用UHPC材料，使得其具有造型独特、几何优美、结构稳定等诸多优点，越发受到建筑行业的青睐。但是由于大开口率的原因，其模板大都形式迥异、凹凸不平、不规则、里外棱角偏多、模板间隙太小，造成人工浇筑困难、成型效果差，浇筑时容易产生诸多气泡随后遗留下大量的斑点小孔，影响外观和削弱结构承载力，更没有形成与之对应的一套完整的高效经济的生产方法流程，因此亟需改进。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种大开口率UHPC外挂饰板的预制构件生产方法，通过对生产中的各步骤进行设计，形成与之对应的一套完整的高效经济的生产方法流程，克服现有浇筑困难、成型效果差，浇筑时容易产生诸多气泡随后遗留下大量的斑点小孔，影响外观和削弱结构承载力等问题。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

S1、按照图案设计样式和尺寸制作大开口率模板。

S2、制备UHPC浇筑材料，具体包括胶凝材料、水、外加剂、合成纤维、氧化物颜料。

S3、先将适量的胶凝材料、氧化物颜料倒入搅拌机中，随后加入预定比例的水、外加剂，开启搅拌程序，使得拌料均匀。

S4、约10-15之后，观察此混合料的流动性是否满足预定的要求，满足后加入适量合成纤维，继续搅拌均匀。

S5、将拌好的UHPC装入小型泵送机中。

S6、将脱模剂均匀喷洒在大开口率模板中。

S7、分析大开口率模板的特点，设计好泵送入口点并标记。

S8、将小型泵送机的UHPC通过泵送软管从第一个泵送入口点送到大开口率模板中，当随着泵送进行导致流动性不够时，换下一个泵送入口点继续进行泵送浇筑。

S9、泵送完成后采用平板振动台振荡，使其浇筑密实。

S10、浇筑完在室内保持24小时，同时浇筑保留同条件下的立方体试件。

S11、24小时之后，检测立方体强度是否满足要求，满足后，拆除模板，进行标准条件下的养护；

S12、养护结束，出厂并运送到相应施工现场进行吊装。

所述S1步骤中的大开口率模板为橡胶模板，模板由最基本的单元拼接而成，并且模板的壁厚<5mm。其中，最基本的单元是指，当大开口率模块根据外挂饰板的图案设计样式具有重复性时，以重复的图案样式为基本单元，将多个最基本单元进行拼接，从而构成其尺寸满足生产要求的大开口率模板。

所述S1步骤中的大开口率模板指镂空率达到70%以上的模板。

所述S2步骤中的胶凝材料包括白水泥、石英砂、白硅灰，外加剂是指减水剂和消泡剂，而合成纤维是指高分子化合物聚烯烃弹力纤维。

所述S3步骤中的水和胶凝材料的比例为0.2，使得搅拌出的UHPC流动性大大提高，并且可以利用小型泵送机进行泵送浇筑。

所述S4步骤中的流动性使用坍落度扩展仪进行测定，需要达到800*800mm以上的数值，加合成纤维时需要均匀撒入搅拌机中。

所述S5步骤中的小型泵送机的泵送能力要根据浇筑目标而定。

所述S6步骤中脱模剂是以全氟聚醚、全氟己基乙基甲基丙烯酸酯、丙烯酸十八酯和聚乙二醇甲基丙烯酸磷酸酯为主要原料，以三丙二醇为溶剂，以十二烷基硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚为乳化剂，采用乳液聚合法制备的。通过氟系脱模剂的使用，使得脱模时一次性成功，而且不会对模具产生损害，同时更可保证浇筑的UHPC构件完整表面光滑。

所述S7步骤中的泵送入口点需要根据大开口率模板几何特征以及现场浇筑效果而定。其中，泵送入口点选择为横向节点、纵向节点、弧形节点以及S型节点中的一种或多种的组合。

所述S8步骤中的小型泵送机的软管直径为模板壁厚度的2/3。

所述S8步骤中的泵送入口点的施工顺序需要根据模板实际特点而定所述泵送入口点的切换，是按照先进行所述大开口率模板的各横向节点位置的浇筑，完成后再逐一进行各纵向节点位置、各S型节点位置以及各弧形节点位置的浇筑。

所述S9步骤中振荡时需要采用平板振动台进行水平和竖直方向上的振荡。

所述S10步骤中浇筑完毕后需要采用PVC薄膜覆盖，以促进浇筑件充分的水化作用和水分遗失，随后进入静置。

所述S11步骤中拆模后，对构件进行标准条件下的养护，养护时长为28天。

本发明的优点是：

生产大开口率UHPC外挂饰板预制构件的力学性能指标可表现为：

抗压强度：≥100MPa，抗拉强度：≥4MPa，抗折强度：≥15MPa，弹性模量：≥35GPa；

除此之外，还具有以下优点：

（1）可按照图案设计样式和外墙尺寸制作模板，应用范围广；

（2）浇筑的构件超轻超薄，几何造型美观；

（3）采用了特殊配合比，使得搅拌出的UHPC流动性大大提高，并且可以进行小型软管泵送浇筑；

（4）结合模板特点，设计出了不同泵送入口点及依据泵送入口点来进行浇筑施工，确保了在非常薄的模板中依旧可以正常浇筑；

（5）UHPC材料中通过掺入合成纤维，保证了大开口率的外饰板的结构安全，增强了其抗拉、抗压、抗裂等各项力学性能；

（6）通过在浇筑前，在模板中喷洒氟素脱模剂，使得脱模时一次性成功，而且不会对模具产生损害，同时浇筑的构件完整表面光滑；

（7）在浇筑时采用电动振动台振荡，保证了浇筑时气泡不会残存，使得成型的构件不会出现斑点小孔，并呈现出光亮如新的外观既视感，正确采用电动振动台振荡，预制构件成型后的气泡率可减少到0%。

本发明可以满足工程实践的需求，为横向类似的施工项目积累了经验，提供了思路，拓展了工艺方法，本发明总结形成的生产方法适用于大开口率UHPC外挂饰板的预制构件，特别是小型的超轻超薄的大开口率UHPC外挂饰板的预制构件生产。

附图说明

图1为本发明的实施例中的预制构件图案图；

图2为本发明的实施例中的预制构件模板结构图；

图3为本发明的实施例中的小型泵送机示意图；

图4为本发明的实施例中的泵送口设计示意图；

图5为本发明的实施例中的样品示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-5所示，图中各标记分别表示为：大开口率模板1、小型泵送机2、大开口率UHPC外挂饰板3。

横向泵送口H-1、横向泵送口H-2、横向泵送口H-3、横向泵送口H-4；

纵向泵送口V-1、纵向泵送口V-2、纵向泵送口V-3、纵向泵送口V-4、纵向泵送口V-5、纵向泵送口V-6、纵向泵送口V-7；

S型泵送口S-1、S型泵送口S-2、S型泵送口S-3；

弧形泵送口B-1、弧形泵送口B-2、弧形泵送口B-3。

实施例：如图1至图5所示，本实施例中大开口率UHPC外挂饰板的预制构件生产方法用于生产如图1所示图样的大开口率UHPC外挂饰板；而在实际生产时，则可根据大开口率UHPC外挂饰板的设计图案进行相应调整，以满足不同图案的大开口率UHPC外挂饰板的生产需要。

具体而言，本实施例中的生产方法包括以下步骤：

一、图案设计和模板制作：

本实施例中的大开口率UHPC外挂饰板的预制构件生产中采用大开口率橡胶模板，利用橡胶材料的可塑性以便于进行复杂图案的模板制造。制作模板时只需要沿着图案样式，壁厚2.5mm左右，即可进行制作。

结合图1和图2所示，本实施例中的大开口率UHPC外挂饰板是由重复图案组合构成，因此大开口率橡胶模板采用以最小图案为基本单元的拼接结构，各模板之间可通过相应的连接结构或连接装置实现各基本单元之间的位置固定。

通过拼接式的大开口率橡胶模板的设计，可实现图案相同但尺寸不同的大开口率UHPC外挂饰板的快速生产，同时可扩展大开口率UHPC外挂饰板的生产品类。以图2所示为例，图中的大开口率模板1是由九个图案相同的基本单元构成。当需要与其图案相同但尺寸较小的大开口率UHPC外挂饰板时，便可减少基本单元的数量，例如仅采用图中方向左上角的四个基本单元时，便可生产尺寸较小的正方形大开口率UHPC外挂饰板；同理，若采用上方的六个基本单元，便可生产矩形的大开口率UHPC外挂饰板。此外，当某一基本单元发生损坏时，无需替换整个模板，而只需对损坏的基本单元进行对应替换即可，有效节约生产成本。

二、UHPC浇筑材料的制备：

本实施例中的UHPC浇筑材料包括胶凝材料、水、作为外加剂的减水剂和消泡剂、作为合成纤维的高分子化合物聚烯烃弹力纤维、氧化物颜料，其中胶凝材料包括白水泥、石英砂、白硅灰。上述混合料中的部分原材料在搅拌前为粉末状材料（主要成分包括白水泥、石英砂、白硅灰），不含任何粗骨料。原材料可由生产厂家干拌配制完成后运送至搅拌站。根据原材料特点，搅拌设备料斗不能使用一般混凝土所用的配料斗，需采用密封性能较好的密封袋，并经过精确称量重量后搬运至搅拌机前，再将粉末状材料倒入搅拌设备。

由于水的掺入量对UHPC材料的力学性能有重要影响，为精确控制搅拌时的加水量，需要对倒入搅拌设备的原材料进行精确称量，一般根据需要，每次搅拌的重量约为2-3吨。混合料材料搅拌时间较普通混凝土要长，一般需搅拌约15分钟（普通混凝土约2-3分钟）。搅拌时，先将粉末状原材料倒入搅拌设备，同时根据称量的重量倒入适量的水，用水量需精确计量，以水和胶凝材料的比例为0.2进行掺入。

三、加水和合成纤维后开始搅拌，搅拌分两个阶段进行：

第一阶段，搅拌时间约为5-6分钟，从加水后开始搅拌算起，过程中加入外加剂，搅拌机转动轴在此阶段需保持均匀的转速，搅拌过程中需密切观察混合料的流动性及粘度的变化。通过实践观察，可明显发现UHPC逐渐从粉末状转变为粘稠状。

第二阶段，搅拌5-6分钟后，待UHPC基本呈现为粘稠状后，根据结构及设计的要求掺入合成纤维，掺入合成纤维的时机必须准确把握，需保证混合料已有足够的搅拌时间同时具备一定的流动性能，否则难以保证合成纤维的均匀分布，影响预制构件性能。掺入合成纤维后，再继续搅拌3-4分钟，待合成纤维与混合料充分融合后，即完成搅拌。

搅拌施工要点：由于UHPC材料不含粗骨料且搅拌过程中基本呈流塑性状态，需对搅拌仓进行改良，保证搅拌仓的密封性，避免搅拌过程混合料从仓料底部渗出，同时UHPC重量、外加剂用量、用水量、合成纤维摻量，搅拌时间等均需要精确计量。

四、将制备的UHPC浇筑材料装入小型泵送机3：

将搅拌好的UHPC通过小桶装入小型泵送机3中，每个送入的量不宜超过额定的3/4，装完UHPC后，接入软管，准备泵送。

五、设计泵送入口点

以图2为例，将大开口率模板按其横纵条以及半圆、S型弧线划分为多个节点，节点的排布可以按大开口率模板的顺时针或逆时针方向进行排布。为了克服浇筑不充分、不均匀的缺点，设置不同类型的泵送入口点，如图4所示。

1）横向泵送口，包括H-1到H-4；

2）纵向泵送口，包括V-1到V-7；

3）S型泵送口，包括S-1到S-3；

4）弧形泵送口，包括B-1到B-3。

六、浇筑：

将小型泵送机3的泵送软管放置在第一个横向泵送点H-1，进行水平泵送，当随着泵送的进行导致流动性不够时，换下一个水平泵送入口点，直到H-4；当水平泵送结束后，进行竖向泵送，从V-1开始，直到V-7；当竖向泵送结束后，进行S型泵送，从S-1开始，直到S-3；当S型泵送结束后进行弧形泵送，从B-1开始，直到B-3。通过对泵送口进行划分并进行分次浇筑，确保了在厚度非常薄的大开口率模板中依旧可以正常浇筑，避免单个泵送口浇筑时所存在的流动性问题。与此同时，按此顺序进行浇筑，可有效保证纵、横之间衔接位置以及纵横处与S型段或弧形段衔接位置的整体性，减小大开口率模板因其尺寸精度误差而带来的预制构件的质量下降。

浇筑完成后，开动电动平板振动台，进行水平方向的振动，各左右进行5个来回；随后进行竖直方向的均匀振动，共10个来回。振动的幅度不宜过大，也不应太小，需要时刻观察，当UHPC浇筑材料均匀分布在大开口率模板内时，停止振动。

七、预制构件养护：

浇筑完成后，构件立即采用薄膜覆盖，减少水分散失，并在常温状态下存放24小时。根据以往研究表明，在常温状态下，UHPC材料抗压强度即可达到30MPa，满足拆模要求。在本实施例中，浇筑时留置了同条件试块，经抗压检测，强度基本与过往研究数据吻合，达到30MPa以上，同时也验证了本实施例使用的原材料及搅拌、浇筑等工艺流程各方面基本满足要求，充分发挥了UHPC材料的特性。

在常温状态下存放24小时后，对浇筑物进行模板拆除，基本没有发生崩角等破坏现象，证明构件强度已满足拆模要求。

拆模后，立即对构件进行标准条件下的养护，养护条件温度为25℃，湿度为95%，养护时长为28天。

八、检测出厂：

经28天养护后，并对同条件留置试块进行抗压试验，试验结果显示构件抗压强度均达到110-120MPa，基本满足要求。至此，大开口率UHPC预制构件制作完成，各项指标满足要求，可出厂运输至现场进行吊装。

虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。