地坪保護(hù)劑在混凝土地坪上的施工性能研究

周曉蘭

（福建省建筑科學(xué)研究院有限責(zé)任公司 福建省綠色建筑技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州350108）

0 引言

根據(jù)混凝土地坪表面維護(hù)材料的不同，主要分為耐磨地坪、有機(jī)類(lèi)地坪、滲透反應(yīng)型地坪。耐磨地坪的表層存在一些微孔結(jié)構(gòu)，有害物質(zhì)容易滲入地坪內(nèi)部，對(duì)混凝土造成破壞。有機(jī)類(lèi)地坪在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)剝落、磨損、老化等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致地坪使用壽命縮短，后期維護(hù)工作量較大。滲透型混凝土地坪保護(hù)劑是混凝土地坪保護(hù)材料的發(fā)展方向[1]，將混凝土地坪保護(hù)材料均勻地噴灑在混凝土地坪表層，通過(guò)表面的微孔結(jié)構(gòu)深入混凝土內(nèi)部與水化產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)生成立體交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)[2]，在完善混凝土水化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，將混凝土地坪保護(hù)材料填充混凝土表層微孔結(jié)構(gòu)中，增加混凝土地坪的表層硬度、致密性、耐磨性等，從而達(dá)到保護(hù)混凝土地坪、延長(zhǎng)混凝土地坪使用壽命的作用。此外，鋰基硅酸鹽類(lèi)地坪保護(hù)劑作為滲透型混凝土地坪保護(hù)劑的一種，具有模數(shù)高、電荷吸附強(qiáng)，并且可在混凝土地坪表面形成一層耐水的保護(hù)膜等優(yōu)點(diǎn)，得到科研工作者的廣泛研究[3]。但是，目前大部分科研工作都停留對(duì)鋰基硅酸鹽的產(chǎn)品性能提升方面，鮮有開(kāi)展對(duì)其施工工藝方面的研究。施工工藝是實(shí)現(xiàn)混凝土地坪保護(hù)劑產(chǎn)品功能的一個(gè)重要步驟，合適的施工工藝不僅能使地坪保護(hù)劑達(dá)到預(yù)期的使用效果，而且可以達(dá)到節(jié)約材料、控制成本的經(jīng)濟(jì)效益。因此，本文通過(guò)設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)對(duì)滲透型混凝土地坪保護(hù)劑施工后的混凝土地坪的表面硬度和24 h表面吸水量的變化趨勢(shì)，考察鋰基硅酸鹽類(lèi)地坪保護(hù)劑的最佳施工用量和最合理的反應(yīng)時(shí)間，確定施工工藝并提出施工過(guò)程中的質(zhì)量控制要點(diǎn)，以確保混凝土地坪保護(hù)劑可以發(fā)揮最佳施工效果。

1 施工用量及反應(yīng)時(shí)間

所用混凝土地坪保護(hù)劑是以鋰基硅酸鹽溶液、甲基硅酸鈉溶液（以硅酸鋰溶液的質(zhì)量為基準(zhǔn)內(nèi)摻6%）及適量表面活性劑、穩(wěn)定劑、滲透劑配制而成。

1.1 性能檢測(cè)

（1）表面硬度是測(cè)定混凝土地坪保護(hù)劑施工后的混凝土地坪表面性能的一種方法，可以考核混凝土地坪保護(hù)劑對(duì)混凝土地坪表面硬度的提高情況。測(cè)試方法如下：采用鋼球在載荷作用下在材料表面產(chǎn)生壓痕，壓痕直徑反映材料表面的硬度，試驗(yàn)方法參照《混凝土地面用水泥基耐磨材料》（JC/T906—2002）附錄A。

（2）24 h表面吸水量用來(lái)測(cè)定混凝土地坪的耐水情況，可以反映地坪保護(hù)劑對(duì)混凝土地坪表面防水效果的影響。測(cè)試方法如下：在試驗(yàn)面上立一根直徑為20 mm、長(zhǎng)120 mm的玻璃管，用松香石蠟密封玻璃管與試件之間的縫隙。將水溶液加入玻璃管中，初始液面高度為100 mm，在液面高度做好標(biāo)記，玻璃管上端用錫紙遮蓋包住并靜置24 h，記錄液面下降的高度，該下降高度為24 h表面吸水量。

1.2 樣品制備

采用16塊同一配比的澆搗成型混凝土地坪，在相同的環(huán)境條件下養(yǎng)護(hù)28 d。將混凝土地坪保護(hù)劑按一定的用量分別涂抹在混凝土地坪上，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的養(yǎng)護(hù)后，對(duì)分別涂抹的地面進(jìn)行打磨和拋光處理，并在每塊地面上隨機(jī)抽取3個(gè)部位的取芯進(jìn)行表面硬度和24h表面吸水量的試驗(yàn)，獲得效果最佳且最經(jīng)濟(jì)的地坪保護(hù)劑用量及反應(yīng)時(shí)間。

1.3 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果分析

1.3.1 正交實(shí)驗(yàn)

采用設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)研究地坪保護(hù)劑在混凝土地坪的施工性能，正交試驗(yàn)因素水平分布見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平分布

以混凝土地坪的表面硬度和24 h表面吸水量為參考指標(biāo)，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)方案及性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 正交試驗(yàn)方案及性能測(cè)試結(jié)果

1.3.2 結(jié)果分析

對(duì)16組地坪保護(hù)劑的表面硬度、24 h表面吸水量檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行極差分析，結(jié)果見(jiàn)表3。表示該因素位于i水平時(shí)各指標(biāo)的平均數(shù)。Ri=max{}-min{}，Ri越大，說(shuō)明該因素的水平變化對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響越大，反之越小。

表3 極差分析計(jì)算結(jié)果

從混凝土地坪保護(hù)劑對(duì)表面硬度的影響可知，影響表面硬度的因素主次順序?yàn)锳>B，壓痕直徑越小表面硬度越高，因此因素A的最高水平是A3，因素B的較高水平是B3和B4。從混凝土地坪保護(hù)劑對(duì)24 h表面吸水量的影響可知，影響24 h表面吸水量的因素主次順序?yàn)锳>B，液面下降高度越小，24 h表面吸水量越少，防水性能越好，因此因素A的最高水平是A4，因素B的最高水平是B4。

為更直觀地觀察因素A、因素B在不同水平下對(duì)混凝土地坪表面硬度及24h表面吸水量的影響，現(xiàn)將其繪制成圖。對(duì)混凝土地坪表面硬度的影響（如圖1所示），對(duì)混凝土地坪24 h表面吸水量的影響（如圖2所示）。

圖1 各因素對(duì)表面硬度影響

圖2 各因素對(duì)24 h表面吸水量影響

如圖1、圖2可知，當(dāng)因素水平從1增加到3，即因素A從0.1 kg/m2增加到0.3 kg/m2，因素B從1 d增加到4 d時(shí)，因素A、因素B對(duì)表面硬度及24 h表面吸水量的影響都比較顯著，而當(dāng)因素水平從3增加到4，即因素A從0.3 kg/m2增加到0.4 kg/m2，因素B從4 d增加到6 d時(shí)，因素A對(duì)表面硬度、24 h表面吸水量的影響明顯變小，因素B對(duì)表面硬度的影響幾乎可以忽略、對(duì)24h表面吸水量的影響明顯變小。

因?yàn)榛炷恋仄罕Ｗo(hù)劑為滲透反應(yīng)型材料，從反應(yīng)用量來(lái)看，隨著地坪保護(hù)劑用量的增加，表面硬度和24 h吸水量顯著降低，但當(dāng)反應(yīng)用量增加到0.3 kg/m2及以上時(shí)，反應(yīng)用量的繼續(xù)增加，對(duì)表面硬度和24 h吸水量的影響變小；從反應(yīng)時(shí)間來(lái)看，在反應(yīng)初期，地坪保護(hù)劑中的有效成分可以快速接觸混凝土地坪中的水化產(chǎn)物并與其發(fā)生反應(yīng)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，保護(hù)劑中的有效成分仍然可以與混凝土內(nèi)部進(jìn)行緩慢的反應(yīng)，但當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到4 d后，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，保護(hù)劑的有效成分與混凝土的反應(yīng)率達(dá)到較高水平，因此表現(xiàn)為表面硬度（壓痕直徑）和24 h吸水量的減小變緩。

建筑材料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《滲透型液體硬化劑》（JC/T2158—2021）對(duì)表面硬度和24 h表面吸水量的性能要求見(jiàn)表4。通過(guò)見(jiàn)表2和見(jiàn)表4可知，當(dāng)因素A和因素B處于水平3時(shí)，表面硬度和24h表面吸水量性能均能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)《滲透型液體硬化劑》（JC/T2158—2021）要求。

表4 滲透型液體硬化劑性能要求

綜上分析，在保證混凝土地坪保護(hù)劑達(dá)到施工效果的同時(shí)，考慮到經(jīng)濟(jì)效益及施工工期等因素，即施工用量盡量少，反應(yīng)時(shí)間盡量短，因此推薦A3和B3為最優(yōu)的施工條件。

2 施工質(zhì)量控制

混凝土地坪保護(hù)劑的施工工藝流程共有混凝土基層處理、地坪保護(hù)劑施工、面層拋光等工序。地坪保護(hù)劑施工時(shí)，施工質(zhì)量的好壞將直接影響地坪保護(hù)劑的使用效果，因此對(duì)施工工序的各環(huán)節(jié)提出質(zhì)量控制要點(diǎn)。

2.1 基層質(zhì)量控制及驗(yàn)收

首先要對(duì)基層的表面進(jìn)行清理，避免地坪基層的起砂、油污等造成對(duì)施工質(zhì)量的影響。其次要控制混凝土地坪的平整度，用2 m的靠尺檢查地面平整度，保證地面平整度達(dá)到每平米之內(nèi)落差不超過(guò)3 mm。當(dāng)?shù)孛嫫秸炔环弦髸r(shí)，需要對(duì)凸出部分進(jìn)行銑刨、打磨，對(duì)低凹或空鼓處進(jìn)行注漿、填補(bǔ)、抹平，注漿或補(bǔ)平的工作，使用的材料可采用專(zhuān)用標(biāo)號(hào)不低于原地坪混凝土的水泥砂漿，補(bǔ)平后的地面至少經(jīng)過(guò)7d方可進(jìn)行其他施工操作。

為了使地坪保護(hù)劑更好地滲入混凝土地坪表層，在地坪保護(hù)劑施工前，可對(duì)混凝土地坪進(jìn)行面層打磨處理，去除表面浮漿。

2.2 地坪保護(hù)劑施工質(zhì)量控制

第一，根據(jù)施工前的工程現(xiàn)狀，由技術(shù)人員對(duì)施工隊(duì)伍進(jìn)行技術(shù)交底，做好施工前的基層處理工作，并對(duì)基層進(jìn)行驗(yàn)收。

第二，根據(jù)待施工的地坪面積，按0.30 kg/m2的用量稱(chēng)取混凝土地坪保護(hù)劑裝入噴霧器中，噴灑前適當(dāng)搖晃裝有混凝土地坪保護(hù)劑的噴霧器，保證待噴灑混凝土地坪保護(hù)劑溶液的均勻性。要注意噴灑時(shí)的順序，按照先難后易、先里后外、先高處后低處、先小面積后大面積地進(jìn)行施工。

第三，混凝土地坪保護(hù)劑噴灑結(jié)束后，做好保護(hù)措施，避免踩踏或上置工具，使其達(dá)到4 d階段的混凝土地坪表面濕潤(rùn)狀態(tài)，保證地坪保護(hù)劑充分地滲入混凝土中完成反應(yīng)。

2.3 混凝土地坪拋光

當(dāng)混凝土地坪保護(hù)劑和混凝土地坪充分反應(yīng)結(jié)束后，為了提高地面光澤度、改善地面使用性能及美觀，經(jīng)混凝土地坪保護(hù)劑施工后的地面需進(jìn)行拋光處理。

第一，混凝土地坪拋光施工前，需對(duì)地面噴灑水霧進(jìn)行潤(rùn)濕。將所需目數(shù)的拋光磨片安裝在地面拋光機(jī)的底部，運(yùn)行地面拋光機(jī)且均勻地移動(dòng)對(duì)地面進(jìn)行整體拋光，地面邊角或凹陷處可用小型手持拋光機(jī)進(jìn)行拋光。同一拋光目數(shù)應(yīng)進(jìn)行兩遍拋光，當(dāng)?shù)谝槐閽伖馔瓿珊笮鑼?duì)地面進(jìn)行適當(dāng)清洗，清除拋光殘留粉塵及廢漿等，然后將地面殘余的水漬掃凈，等地面恢復(fù)至規(guī)定的潤(rùn)濕狀態(tài)時(shí)，再進(jìn)行第二遍拋光施工。若兩次拋光施工間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致地面過(guò)于干燥，在第二遍拋光前需重新對(duì)地面進(jìn)行噴霧潤(rùn)濕后方可進(jìn)行拋光施工。

第二，根據(jù)地坪的設(shè)計(jì)要求或用途，當(dāng)配合使用混凝土光亮劑或混凝土拋光液等進(jìn)行拋光施工時(shí)，可不對(duì)地面進(jìn)行潤(rùn)濕處理，以免影響拋光輔助劑的施工效果。拋光輔助劑需要按照相應(yīng)的產(chǎn)品要求使用，施工后需要對(duì)其清洗干凈，以免殘留液結(jié)晶附著地坪表面，影響地坪整體使用性能。

第三，拋光結(jié)束后，地坪需仔細(xì)沖洗，除去打磨拋光殘余的粉塵及廢漿，待地坪干燥后即可投入使用。

3 總結(jié)

隨著混凝土地坪保護(hù)劑用量的增加、反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，其表面硬度和24h吸水量顯著降低，但當(dāng)反應(yīng)用量增加到0.3 kg/m2以上、當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到4 d時(shí)，對(duì)表面硬度和24 h吸水量的降低明顯減緩，綜合考慮施工成本和施工工期的情況下，推薦混凝土地坪保護(hù)劑的最佳施工用量為0.3 kg/m2，最佳反應(yīng)時(shí)間為4 d。

為確保混凝土地坪保護(hù)劑能達(dá)到期望的效果，要對(duì)施工過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控。特別注意的是，施工前，保證混凝土地坪的平整度在每平米之內(nèi)落差不超過(guò)3 mm，對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，并嚴(yán)格按照推薦用量進(jìn)行施工；施工后，按推薦反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，待反應(yīng)時(shí)間結(jié)束后，應(yīng)對(duì)混凝土地坪進(jìn)行噴水拋光，除去殘留液結(jié)晶清掃粉塵和廢漿。