清水混凝土防護材料優選研究

劉登強 ，李科誠,李小君，趙邦坤

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

清水混凝土是鋼筋混凝土施工技術發展的一個方向，它要求一次成型，直接采用現澆混凝土的自然質感作為飾面，具有耐久性好、節省裝飾費用和原色保持時間長等優點，是一項涉及到方案設計、模板體系設計和實施、鋼筋工程、混凝土材料控制與施工工藝、混凝土表面修補、成品保護、表面涂裝以及施工組織、施工管理等方面施工全過程的綜合施工技術[1-3]。在我國建工行業標準《清水混凝土應用技術規程》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用將混凝土做到清水飾面效果，如果不加以防護，混凝土由于碳化、污染等原因很快顏色即變深，嚴重影響外觀效果[4,5]，為此該文基于對混凝土外觀質量的影響優化防護材料，包括環氧樹脂、氟碳漆、硅烷、丙烯酸酯和水泥基防水砂漿，并采用電通量試驗方法研究了不同防護材料對于混凝土抗氯離子滲透性能的影響。

1 試 驗

1.1 原材料

1)水泥：采用葛洲壩三峽牌PO42.5水泥，化學成分見表1，物理力學性能見表2。

表1 水泥的化學成分 w/%

表2 水泥的物理力學性能

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級粉煤灰，化學成分見表3，物理力學性能指標見表4。

表3 粉煤灰化學成分

表4 粉煤灰物理力學性能指標

3)細骨料：機制砂表觀密度2 670 kg/m3，石粉含量3.4%，細度模數2.9，亞甲藍值0.4，級配見圖1。

4)粗骨料：5～25 mm連續級配碎石，母材強度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，碎石級配見圖2。

5)減水劑：國內某聚羧酸減水劑，固含量29%，減水率27.6%。

1.2 試驗配合比

試驗用到C30、C45混凝土，配合比見表5。

表5 試驗混凝土配合比

1.3 試驗方法

混凝土電通量試驗按照《普通混凝土長期性能和耐久性試驗方法》GB/T 50082規定的試驗方法進行。

2 結果分析

2.1 基于外觀質量的防護材料優選

2.1.1 環氧樹脂

選擇北京昆侖公司產MSR環氧樹脂進行試驗，試驗過程中發現，普通環氧樹脂具有一定的刺鼻性氣味(環氧樹脂的固有特性)，粘度較大，試驗時采用玻璃棒進行涂抹，大規模大面積使用具有較小的施工難度，圖3分別給出了采用環氧樹脂進行外防護混凝土試件的表面狀態。環氧樹脂材料防護涂抹后，隨著材料的硬化，混凝土外觀清晰度增加，各有色物質顯色深度增加。

2.1.2 氟碳漆

氟碳漆主要應用于鋼結構防腐領域，在混凝土結構領域應用較少。試驗時選擇國內某企業生產的氟碳漆進行試驗。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，施工工藝較簡單。圖4為涂刷氟碳漆后混凝土外觀。氟碳漆防護涂抹后，混凝土表面一直呈現乳白色，與混凝土初始外觀相差很大，無法體現清水混凝土的優勢。

2.1.3 硅烷

硅烷是目前應用較多的防水材料，主要特點是硅烷粘度很低，施工方便。所選擇的硅烷與水類似，無異味，粘度很低，因此能夠深入到混凝土內部空隙中。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材料。

2.1.4 丙烯酸酯

選擇了市場上常見的東方雨虹生產的丙烯酸酯防水涂料進行試驗，試驗過程中發現，丙烯酸酯涂料無異味，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。在該試驗研究過程中，丙烯酸酯與水的混合比例為4∶1(質量比)。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在試件表面形成一層白色保護膜，對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的聚合物水泥基防水砂漿，因為此類材料為水泥基材料，無異味，對環境無不利影響，在混凝土表面施工方便，粘結強度較高，目前廣泛應用于衛生間防水。圖7為水泥基防水灰漿施工之后的表面形態，看起來與普通砂漿區別不大。

2.2 防護材料對混凝土抗氯離子滲透性能的影響

2.2.1 高強度等級混凝土防護

在研究了防護材料對混凝土外觀質量影響的基礎上，選擇了硅烷、丙烯酸酯、氟碳漆和環氧樹脂等4類防護材料進行抗氯離子滲透性能對比研究。試驗時采用防護材料對混凝土試件的一側進行防護處理，之后測定混凝土試件的氯離子電通量。

試驗結果見表6，該基準混凝土為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種防護材料對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，這與基準混凝土本身具有優異的抗氯離子滲透性能有關。該次試驗中，環氧樹脂的防護效果最好，其次為氟碳漆，與硅烷效果相比丙烯酸酯性能略優，硅烷效果最差。

2.2.2 低強度等級混凝土防護

采用C30混凝土進行了不同防護材料防護效果試驗，試驗結果見表7。該次試驗中，基準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處理之后的混凝土氯離子電通量顯著降低，防護效果非常明顯，但環氧樹脂和硅烷的防護效果較差。對比高強度等級混凝土防護試驗結果具有一定的差異性，這與試驗條件有一定關系，但不影響分析總體規律。

表6 不同外防護條件下C45混凝土試件的氯離子電通量

編號防護材料種類電通量/CZ1-0無742Z1-1硅烷712Z1-2丙烯酸酯659Z1-3環氧樹脂602Z1-4氟碳漆621

表7 不同外防護條件下C30混凝土試件的氯離子電通量

3 結 論

a.環氧樹脂材料防護涂抹后，隨著材料的硬化，混凝土外觀清晰度增加，各有色物質顯色深度增加；氟碳漆防護涂抹后，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變化；水泥基防水灰漿施工之后的表面形態，看起來與普通砂漿區別不大。

b.對于抗氯離子滲透性能而言，丙烯酸酯和氟碳漆防護效果非常明顯，但環氧樹脂和硅烷的防護效果較差。

[1] 謝雄偉,唐 凱,萬純兵,等.主塔清水混凝土的原材料選擇與配合比設計[J].建材世界,2011,32(3):32-36.

[2] 黃國斌,王從才,滿傳軍.某高校圖書館清水混凝土工程施工的技術特點[J].工業建筑,2017,47(9):181-185.

[3] 房艷偉,鄧 翀,陳夢義,等.自制海工清水混凝土用外加劑的適應性研究[J].建材世界,2017,38(1):30-34.

[4] 樓豐浪.清水混凝土發展及應用[J].建材世界,2012,33(2):50-51.

[5] 張 兵,李志強,宋普濤,等.基于引氣劑優選的C35墩身高性能清水混凝土的配制技術研究[J].新型建筑材料,2017,44(10):51-54.