墩柱施工模板保养工艺对混凝土外观质量影响的机理与控制研究

引言

对混凝土外观质量进行定量定性评价对提升工程品质具有重大意义 。 目前，国 内外对于混凝土外观质量的评价主要依赖人工 目视和经验判 断，易受光照、天气等自然因素干扰，存在效率低、主观性强、随机性大等问题。近年来，随着计算机视觉与人工智能技术发展，基于图像处理的混凝土外观质量评价方法逐渐成为研究热点 。墩柱作为桥梁与大型土木工程的关键承重结构，其外观质量是工程品质最直观的体现，不仅关乎结构耐久性与社会观感，更是施工技术和管理水平的直接反映。作为混凝土成型的“模具”，模板的内表面状态是其外观质量的决定性因素。

一、墩柱混凝土外观质量与模板保养工艺理论基础

（一）墩柱混凝土常见外观缺陷及其成因分析

墩柱混凝土常见的外观缺陷主要包括气泡、色差、砂线、麻面、蜂窝及接缝错台等，其成因复杂，与模板保养工艺紧密相关。气泡多源于模板表面脱模剂涂刷不均或过量，或模板透气性差，阻碍了混凝土中空气的顺利排出。色差与砂线则主要因模板清理不彻底，表面残留旧混凝土或灰尘，或脱模剂选用不当、涂刷不均，导致新老混凝土界面或不同批次混凝土吸水率不一致而形成。麻面与蜂窝通常是由于模板接缝不严或表面破损出现漏浆，致使水泥浆流失，骨料外露。而接缝错台这一严重缺陷，直接归因于模板多次使用后产生的变形、翘曲，或在吊装、安装过程中因碰撞导致边角损伤，使得模板拼接无法紧密吻合。这些缺陷不仅影响美观，更可能掩盖深层质量隐患，如保护层厚度不足、钢筋易受腐蚀等。因此，从根源上看，模板的状态是混凝土外观质量的“镜像”，其表面的光洁度、平整度、密闭性和化学活性直接决定了成型混凝土的表观效果。

（二）模板保养工艺的内涵、关键环节及其特性

模板保养工艺是一套系统性的维护管理体系，其核心内涵是通过科学规范的清洁、维修、存放与防护措施，确保模板在多次周转使用后，仍能保持其初始的物理性能与表面状态，从而保障混凝土成型的最终外观质量。该工艺的关键环节环环相扣：首先是彻底清洁，即使用专业工具清除模板表面的所有水泥残渣、固化混凝土和锈迹，这是后续所有保养工作的基础；其次是精细维修，对使用中产生的变形、板面划伤、焊缝开裂及边角破损进行校正、打磨与修补，恢复其设计几何尺寸与平整度；再者是规范存放，要求模板在清洁干燥的场地垫平堆放，防止因不当受力而产生新的变形或锈蚀；最后是科学防护，即在清理维修后的模板表面均匀涂刷高品质的脱模剂，形成有效隔离膜，既能保证脱模顺利，又能改善混凝土表面光洁度。这一工艺具有鲜明的周期性（伴随每次拆模后）、预防性（旨在预防缺陷而非事后处理）和效益性（良好的保养能大幅延长模板寿命，降低长期成本）等特性，是高品质混凝土工程不可或缺的重要保障。

二、模板保养工艺对混凝土外观质量影响的机理研究

（一）模板清洁度对混凝土表面色泽与光洁度的影响机理

模板清洁度是决定混凝土表面色泽均匀性与光洁度的首要机理因素。其影响主要通过物理附着和化学作用两条路径实现。在物理层面，模板表面残留的水泥浆渣、灰尘颗粒等污染物会构成一层不规则隔离层。当新浇混凝土与之接触时，这些硬质杂质会阻碍水泥浆体与模板表面的充分贴合，导致成型后该区域出现凹凸不平的“砂线”或“麻点”，严重破坏光洁度。同时，污染物附着不均使得模板各区域的吸水率和附着能力产生差异，导致水泥水化程度不一致，从而形成深浅不一的“色差”。在化学层面，尤其是钢模板上锈蚀产物（ Fe₂O₃ 、Fe₃O₄）会与水泥水化产物发生复杂的化学反应，可能生成深色化合物，直接污染混凝土表面，造成难以清除的锈蚀性污渍。因此，彻底清洁在机理上实质是确保混凝土与模板界面形成一个连续、稳定、洁净的接触面，为水泥浆体均匀水化、密实成型提供先决条件，是获得预期色泽与镜面效果的基础。

（二）脱模剂处理工艺对混凝土表面气泡与缺陷的影响机理

脱模剂处理工艺的核心机理在于通过改变“模板-混凝土”界面的物理化学性质，调控气泡的行为和浆体的流动性，从而影响表面缺陷的形成。其作用机理体现在三个方面：一是界面张力效应。优质的脱模剂能在模板表面形成一层均匀的惰性薄膜，显著降低混凝土与模板间的附着力（小于混凝土内聚力）和界面张力。这使得气泡在混凝土振捣过程中更容易发生变形和移动，从而顺利沿模板表面向上逸出，而非被禁锢其中形成表面气泡。二是成膜性与隔离性。涂刷不均或过厚的脱模剂会形成一层厚弱层，该层可能被水泥浆体侵入并破碎，其碎片会混入浆体中，阻碍局部水化，形成油污状色斑或“猪斑”等缺陷。三是保水性与润滑性。良好的脱模剂膜能阻止模板过快地吸走混凝土表层水分，保证了表层浆体具备足够的流动性以填充骨料间的空隙，并跟随气泡的上升进行弥合，有效防止因浆体过早失水、变稠而导致的蜂窝、麻面等缺陷。

（三）模板维修与存储对混凝土几何尺寸与表观完整性的影响机理

模板维修与存储保养的深层机理在于维持模板固有的几何精度与结构刚性，这是保证混凝土构件尺寸准确、棱角分明、接缝平直（无错台）的根本。模板在周转中发生的局部变形、板面翘曲或边角损伤，会直接“复制”到混凝土表面。若未经校正维修就投入使用，变形的模板面板在混凝土侧压力作用下会产生微小的非设计性位移或振动，导致成型构件出现肉眼可见的“凹凸”或“鼓包”，破坏表观完整性。更为关键的是，拼装时，变形的模板无法实现紧密匹配，会在接缝处形成宽窄不一的缝隙，从而导致水泥浆液泄漏。漏浆处不仅形成“砂线”，而且会使该区域混凝土胶结不良，强度降低。不当的存储（如随意堆放、日晒雨淋）会诱发和加剧模板的锈蚀与变形，进一步损害其刚度和尺寸稳定性。因此，精心的维修与存储是从源头上控制模板几何形态，确保其作为混凝土“成型模具”的精确性与可靠性，从而在机理上杜绝尺寸偏差、错台、漏浆等系统性外观缺陷的产生。

三、基于机理的模板保养工艺质量控制体系构建

（一）模板保养工艺质量控制原则与目标

构建基于机理的模板保养工艺质量控制体系，首先必须确立其核心指导原则与明确目标，以确保整个体系的科学性、系统性和可操作性。其核心原则可概括为“预防为主、过程控制、标准化与持续改进”。“预防为主”原则强调，质量控制的重心应从事后补救转向事前防范，通过对模板保养各环节潜在风险的识别与预控，从根源上杜绝可能导致混凝土外观缺陷的因素，这与机理研究中揭示的“清洁度是基础、脱模剂是关键、完整性是保障”的内在逻辑高度契合。“过程控制”原则要求将质量控制贯穿于模板从拆模、清洁、维修、涂刷脱模剂到存储的每一个环节，形成无缝衔接的管理链条，确保每个步骤都处于受控状态，避免因单一环节的疏忽导致整个保养工艺的失败。“标准化”原则是体系落地的基石，它要求将最优的保养方法、技术参数和操作要求固化成标准作业规程，消除因人员经验差异、操作习惯不同而带来的质量波动，确保保养质量的稳定性和一致性。“持续改进”原则则通过建立反馈机制，结合实际工程中出现的新问题、新材料、新工艺，不断优化和完善保养标准与流程。

（二）模板保养全过程质量控制要点与标准化流程

基于对影响机理的深刻理解，模板保养全过程的质量控制需围绕“清、修、涂、存”四大核心环节，制定精细化的控制要点与标准化的操作流程，形成一套闭环管理系统。第一环节：拆模与清洁（清）。控制要点在于“及时”与“彻底”。拆模后应立即进行初步清理，趁水泥浆尚未完全硬化时用铲刀、钢丝刷等工具清除大块残渣，严禁使用硬物损伤面板。随后进入深度清洁，对于钢模板，可采用高压水枪冲洗结合中性清洁剂，彻底去除油污与锈迹；对于木模板，则需避免长时间浸泡，用软布擦拭干净。标准化流程要求：初步清理→高压冲洗/擦拭→检查（无残留物、无锈斑、无油污）→干燥（自然风干或压缩空气吹干）。第二环节：检查与维修（修）。控制要点在于“精准”与“牢固”。对干燥后的模板进行 100%检查，重点检查面板平整度、有无变形、开焊或孔洞，以及连接件、紧固件是否完好。对于微小变形采用冷校直，面板孔洞使用同质材料进行焊接或填补并打磨光滑，确保修补后表面平整度误差不超过 1mm/m 。标准化流程要求：全面检查（尺寸、平整度、结构完整性）→缺陷标识→分类维修（校正、焊接、填补、更换配件）→维修后复检（确保达到出厂标准）。第三环节：脱模剂涂刷（涂）。控制要点在于“均匀”与“适量”。根据模板材质和混凝土要求选择合适的脱模剂，涂刷前确保模板完全干燥。涂刷时应采用无绒滚筒或喷涂方式，保证涂层均匀、无漏涂、无流淌、无堆积，形成一层完整、连续的薄膜。标准化流程要求：脱模剂选型与检验→模板表面干燥度确认→均匀涂刷/喷涂→涂层质量检查（目视均匀、手感不粘）→静置成膜（按产品说明等待足够时间）。第四环节：存储管理（存）。控制要点在于“规范”与“防护”。保养合格的模板应按规格、型号分类，水平堆放于垫木上，避免地面潮气和不当受力。存储区应选择干燥、通风、避雨的室内或棚内，钢模板关键部位可涂抹防锈油。标准化流程要求：模板标识与分类→规范堆放（底部垫高、层间隔开）→环境控制（防潮、防晒、防雨）→定期巡检（检查存储状态，防止二次污染或损坏）。

（三）模板保养质量检查与验收标准

模板保养质量检查与验收是质量控制体系的最后一道关口，也是确保保养工艺有效性的关键保障。其核心在于建立一套量化、可操作、可追溯的检查与验收标准，将模糊的“合格”概念转化为具体的指标和判定依据。检查与验收工作应实行“三检制”，即操作班组自检、项目部专检、监理单位终检，确保责任层层落实。验收标准应围绕模板保养的最终目的——保证混凝土外观质量，从以下几个方面进行详细规定：1.清洁度标准：要求模板表面无任何可见的水泥浆残渣、灰尘、油污、锈斑及其他异物。验收方法以目视检查为主，在光线充足条件下，距离模板 1 米处观察，表面应色泽均匀，无任何污点。对于高标准工程，可采用“白手套擦拭法”，即用白色干净手套在模板表面擦拭后，手套上应无明显污渍。2.维修质量标准：要求模板整体平整，无翘曲、变形。面板局部修补处应与周围板面平齐过渡，用 2 米靠尺检查，其间隙不应大于 1mm 。所有焊缝应饱满、无砂眼，连接件、紧固件应齐全、灵活、无锈蚀。验收方法结合目视、尺量、靠尺检查和手动测试。3.脱模剂涂覆标准：要求脱模剂涂层必须连续、均匀、完整，无漏涂、无流淌、无起泡、无局部堆积。验收方法以目视和手感检查为主，涂层应呈半透明或本色光泽，手感光滑但不油腻。对于关键或大型墩柱模板，可规定涂层厚度检测范围（如 10-30μm ），采用涂层测厚仪进行抽检。4.存储状态标准：要求待用模板存放规范，标识清晰，堆放整齐，底部有有效垫高，表面覆盖有防尘防雨布，无二次污染或锈蚀迹象。验收方法为现场巡查，核对存储记录。最终，所有检查项目均需填写《模板保养质量检查验收表》，对每一项标准进行“合格/不合格”判定，并附上检查人、日期和必要的影像资料。只有所有项目均判定为“合格”的模板，方可签发“准用证”，进入下一循环的施工使用。这套标准化的检查与验收流程，为模板保养质量提供了明确的衡量标尺和有效的制度约束。

结论

针对混凝土外观质量问题，给 出一种基于多维融合的混凝土外观质量评价方法，利用工业相机拍摄的实际混凝土外观质量图像进行实验分析。本研究系统揭示了墩柱施工模板保养工艺对混凝土外观质量的影响机理，证实了模板的清洁度、脱模剂处理及维修存储是决定混凝土色泽、气泡与几何精度的关键环节。基于此机理，构建了一套涵盖预防性原则、全过程标准化流程及量化检查验收的质量控制体系。该体系将理论分析与工程实践紧密结合，通过将保养工艺从经验性操作提升为标准化、精细化的科学管理，为有效预防和控制墩柱混凝土外观缺陷提供了明确的技术路径与管理范式，对提升桥梁与大型土木工程的整体品质与耐久性具有重要的理论价值和实践指导意义。

参考文献

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