劉登強(qiáng) ，李科誠(chéng),李小君，趙邦坤

(1.中材建設(shè)有限公司，北京 100176；2.中交四航局第一工程有限公司，廣州 510310；3.日照公路建設(shè)有限公司，日照 276827)

清水混凝土是鋼筋混凝土施工技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向，它要求一次成型，直接采用現(xiàn)澆混凝土的自然質(zhì)感作為飾面，具有耐久性好、節(jié)省裝飾費(fèi)用和原色保持時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)涉及到方案設(shè)計(jì)、模板體系設(shè)計(jì)和實(shí)施、鋼筋工程、混凝土材料控制與施工工藝、混凝土表面修補(bǔ)、成品保護(hù)、表面涂裝以及施工組織、施工管理等方面施工全過(guò)程的綜合施工技術(shù)[1-3]。在我國(guó)建工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《清水混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ169—2009中，將清水混凝土分為普通清水混凝土、飾面清水混凝土和裝飾清水混凝土。然而，人們花了大量精力和費(fèi)用將混凝土做到清水飾面效果，如果不加以防護(hù)，混凝土由于碳化、污染等原因很快顏色即變深，嚴(yán)重影響外觀效果[4,5]，為此該文基于對(duì)混凝土外觀質(zhì)量的影響優(yōu)化防護(hù)材料，包括環(huán)氧樹(shù)脂、氟碳漆、硅烷、丙烯酸酯和水泥基防水砂漿，并采用電通量試驗(yàn)方法研究了不同防護(hù)材料對(duì)于混凝土抗氯離子滲透性能的影響。

1 試 驗(yàn)

1.1 原材料

1)水泥：采用葛洲壩三峽牌PO42.5水泥，化學(xué)成分見(jiàn)表1，物理力學(xué)性能見(jiàn)表2。

表1 水泥的化學(xué)成分 w/%

表2 水泥的物理力學(xué)性能

注:參照《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》(GB 175—2007)。

2)粉煤灰：湖南常德石門電廠的Ⅱ級(jí)粉煤灰，化學(xué)成分見(jiàn)表3，物理力學(xué)性能指標(biāo)見(jiàn)表4。

表3 粉煤灰化學(xué)成分

表4 粉煤灰物理力學(xué)性能指標(biāo)

3)細(xì)骨料：機(jī)制砂表觀密度2 670 kg/m3，石粉含量3.4%，細(xì)度模數(shù)2.9，亞甲藍(lán)值0.4，級(jí)配見(jiàn)圖1。

4)粗骨料：5～25 mm連續(xù)級(jí)配碎石，母材強(qiáng)度88.2 MPa，吸水率1.1%，壓碎值8.3%，針片狀含量1%，表觀密度2 719 kg/m3，碎石級(jí)配見(jiàn)圖2。

5)減水劑：國(guó)內(nèi)某聚羧酸減水劑，固含量29%，減水率27.6%。

1.2 試驗(yàn)配合比

試驗(yàn)用到C30、C45混凝土，配合比見(jiàn)表5。

表5 試驗(yàn)混凝土配合比

1.3 試驗(yàn)方法

混凝土電通量試驗(yàn)按照《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性試驗(yàn)方法》GB/T 50082規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行。

2 結(jié)果分析

2.1 基于外觀質(zhì)量的防護(hù)材料優(yōu)選

2.1.1 環(huán)氧樹(shù)脂

選擇北京昆侖公司產(chǎn)MSR環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，普通環(huán)氧樹(shù)脂具有一定的刺鼻性氣味(環(huán)氧樹(shù)脂的固有特性)，粘度較大，試驗(yàn)時(shí)采用玻璃棒進(jìn)行涂抹，大規(guī)模大面積使用具有較小的施工難度，圖3分別給出了采用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行外防護(hù)混凝土試件的表面狀態(tài)。環(huán)氧樹(shù)脂材料防護(hù)涂抹后，隨著材料的硬化，混凝土外觀清晰度增加，各有色物質(zhì)顯色深度增加。

2.1.2 氟碳漆

氟碳漆主要應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)防腐領(lǐng)域，在混凝土結(jié)構(gòu)領(lǐng)域應(yīng)用較少。試驗(yàn)時(shí)選擇國(guó)內(nèi)某企業(yè)生產(chǎn)的氟碳漆進(jìn)行試驗(yàn)。氟碳漆具有一定的刺鼻性氣味(氟碳漆特性)，顏色多樣，該試驗(yàn)所用顏色為白色，氟碳漆粘度較小，可以涂刷或噴涂施工，施工工藝較簡(jiǎn)單。圖4為涂刷氟碳漆后混凝土外觀。氟碳漆防護(hù)涂抹后，混凝土表面一直呈現(xiàn)乳白色，與混凝土初始外觀相差很大，無(wú)法體現(xiàn)清水混凝土的優(yōu)勢(shì)。

2.1.3 硅烷

硅烷是目前應(yīng)用較多的防水材料，主要特點(diǎn)是硅烷粘度很低，施工方便。所選擇的硅烷與水類似，無(wú)異味，粘度很低，因此能夠深入到混凝土內(nèi)部空隙中。硅烷施工非常方便，噴涂或粉刷均可。硅烷涂刷于混凝土表面之后，如同混凝土表面覆蓋一層水，如圖5所示。硅烷使用之后，混凝土試件外觀基本無(wú)變化，從外觀影響的角度而言，硅烷比較適合作為清水混凝土防護(hù)材料。

2.1.4 丙烯酸酯

選擇了市場(chǎng)上常見(jiàn)的東方雨虹生產(chǎn)的丙烯酸酯防水涂料進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，丙烯酸酯涂料無(wú)異味，顏色呈乳白色，粘度較低，與水拌合后容易施工，施工方式采用涂刷或噴涂均可。在該試驗(yàn)研究過(guò)程中，丙烯酸酯與水的混合比例為4∶1(質(zhì)量比)。圖6為丙烯酸酯硬化之后的外觀形貌，丙烯酸酯硬化之后會(huì)在試件表面形成一層白色保護(hù)膜，對(duì)混凝土外觀影響較大。

2.1.5 水泥基防水灰漿

選擇的水泥基防水砂漿為西卡生產(chǎn)的聚合物水泥基防水砂漿，因?yàn)榇祟惒牧蠟樗嗷牧?，無(wú)異味，對(duì)環(huán)境無(wú)不利影響，在混凝土表面施工方便，粘結(jié)強(qiáng)度較高，目前廣泛應(yīng)用于衛(wèi)生間防水。圖7為水泥基防水灰漿施工之后的表面形態(tài)，看起來(lái)與普通砂漿區(qū)別不大。

2.2 防護(hù)材料對(duì)混凝土抗氯離子滲透性能的影響

2.2.1 高強(qiáng)度等級(jí)混凝土防護(hù)

在研究了防護(hù)材料對(duì)混凝土外觀質(zhì)量影響的基礎(chǔ)上，選擇了硅烷、丙烯酸酯、氟碳漆和環(huán)氧樹(shù)脂等4類防護(hù)材料進(jìn)行抗氯離子滲透性能對(duì)比研究。試驗(yàn)時(shí)采用防護(hù)材料對(duì)混凝土試件的一側(cè)進(jìn)行防護(hù)處理，之后測(cè)定混凝土試件的氯離子電通量。

試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6，該基準(zhǔn)混凝土為C45墩身混凝土，該試件的抗氯離子滲透性能較好，電通量低于1 000 C。4種防護(hù)材料對(duì)于混凝土抗氯離子滲透性能都有不同程度的提高，但電通量降低較少，這與基準(zhǔn)混凝土本身具有優(yōu)異的抗氯離子滲透性能有關(guān)。該次試驗(yàn)中，環(huán)氧樹(shù)脂的防護(hù)效果最好，其次為氟碳漆，與硅烷效果相比丙烯酸酯性能略優(yōu)，硅烷效果最差。

2.2.2 低強(qiáng)度等級(jí)混凝土防護(hù)

采用C30混凝土進(jìn)行了不同防護(hù)材料防護(hù)效果試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。該次試驗(yàn)中，基準(zhǔn)混凝土試件的氯離子電通量為1 900 C，采用丙烯酸酯和氟碳漆防護(hù)處理之后的混凝土氯離子電通量顯著降低，防護(hù)效果非常明顯，但環(huán)氧樹(shù)脂和硅烷的防護(hù)效果較差。對(duì)比高強(qiáng)度等級(jí)混凝土防護(hù)試驗(yàn)結(jié)果具有一定的差異性，這與試驗(yàn)條件有一定關(guān)系，但不影響分析總體規(guī)律。

表6 不同外防護(hù)條件下C45混凝土試件的氯離子電通量

編號(hào)防護(hù)材料種類電通量/CZ1-0無(wú)742Z1-1硅烷712Z1-2丙烯酸酯659Z1-3環(huán)氧樹(shù)脂602Z1-4氟碳漆621

表7 不同外防護(hù)條件下C30混凝土試件的氯離子電通量

3 結(jié) 論

a.環(huán)氧樹(shù)脂材料防護(hù)涂抹后，隨著材料的硬化，混凝土外觀清晰度增加，各有色物質(zhì)顯色深度增加；氟碳漆防護(hù)涂抹后，混凝土表面一直呈乳白色，與混凝土初始外觀相差很大；硅烷使用之后，混凝土試件外觀基本無(wú)變化；水泥基防水灰漿施工之后的表面形態(tài)，看起來(lái)與普通砂漿區(qū)別不大。

b.對(duì)于抗氯離子滲透性能而言，丙烯酸酯和氟碳漆防護(hù)效果非常明顯，但環(huán)氧樹(shù)脂和硅烷的防護(hù)效果較差。

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