李 城 陳 敬 樊先平 袁涵秋 徐心舟

Cement and concrete production 水泥與混凝土生產(chǎn)

白色超高性能混凝土裝飾薄板的制備及應(yīng)用

李 城1，2陳 敬1，2樊先平1，2袁涵秋1，2徐心舟1，2

（1.重慶建工建材物流有限公司，重慶 401122；2.重慶市建筑材料與制品工程技術(shù)研究中心，重慶 401122）

本文開(kāi)展了白色超高性能混凝土（UHPC）的制備和安裝工藝研究，制備出強(qiáng)度等級(jí)RPC120、尺寸1105mm×1400mm×20mm的白色UHPC裝飾薄板，通過(guò)工程應(yīng)用表明，UHPC薄板可采用干掛安裝，具有良好的裝飾效果，可為UHPC裝飾板材的制備和應(yīng)用提供借鑒。

白色超高性能混凝土（UHPC）；裝飾薄板；制備；安裝

0 引言

超高性能混凝土（UHPC）是二十世紀(jì)末以來(lái)迅速發(fā)展的新型建筑材料之一，近年來(lái)逐漸成為土木工程材料甚至結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究的熱點(diǎn)，“超高”主要體現(xiàn)在超高的力學(xué)性能和耐久性能，UHPC是水泥基工程材料性能的重大跨越，具有優(yōu)異的性，目前以橋梁路面板、高鐵電纜溝蓋板等預(yù)制構(gòu)件應(yīng)用較多。UHPC在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用潛力巨大，大量研究人員開(kāi)展了UHPC在建筑外墻面板，曲面、鏤空、復(fù)雜建筑裝飾表皮，輕型陽(yáng)臺(tái)，輕型樓梯等部位的應(yīng)用研究，該材料在力學(xué)性能、減重、表現(xiàn)力方面具有顯著優(yōu)勢(shì)[1~2]。本文開(kāi)展了裝飾型UHPC薄板的制備研究，通過(guò)工程應(yīng)用探索UHPC薄板的安裝工藝，可為UHPC裝飾板材的制備及應(yīng)用提供借鑒。

1 工程背景

1.1 工程概況

某公司5樓會(huì)議室C立面超高性能混凝土室內(nèi)裝飾工程，長(zhǎng)6.64m，高2.95m。為了突出UHPC簡(jiǎn)約天然的飾面效果，選擇白色UHPC裝飾薄板作為裝飾面板，其強(qiáng)度等級(jí)RPC120，厚度20mm。

1.2 二次深化設(shè)計(jì)

基于現(xiàn)場(chǎng)情況以及板材制備安裝角度考慮，對(duì)UHPC裝飾板材進(jìn)行了尺寸排版和預(yù)埋插座暗裝底盒的二次深化設(shè)計(jì)。板材間距5mm，圖1所示為UHPC板材排版情況，對(duì)應(yīng)板材尺寸見(jiàn)表1。

表1 板材尺寸

圖1 UHPC板材排版

2 超高性能混凝土制備及性能

2.1 原材料

與普通UHPC不同，白色UHPC在材料選擇時(shí)需考慮材料顏色，該項(xiàng)目選擇52.5強(qiáng)度等級(jí)的白色硅酸鹽水泥和白度較好的白硅灰作為膠凝材料，同時(shí)選用遮蓋力較強(qiáng)的調(diào)色材料鈦白粉提高UHPC白度[3~4]，骨料方面選擇質(zhì)地堅(jiān)硬、潔凈的淺色石英砂，為保證流動(dòng)性，石英砂的最大粒徑不超過(guò)1mm，鋼纖維選擇綜合性能較好的鍍銅微鋼纖維， 原材料及技術(shù)性能見(jiàn)表2。

表2 原材料及技術(shù)性能

2.2 配合比及性能測(cè)試

UHPC薄板成型對(duì)UHPC流動(dòng)性要求較高，在UHPC配合比設(shè)計(jì)時(shí)，重點(diǎn)考慮了工作性能，確保達(dá)到自密實(shí)混凝土填充性SF3的坍落擴(kuò)展度要求（760mm~850mm）。鋼纖維對(duì)UHPC的增強(qiáng)作用較好，但鋼纖維的摻入對(duì)工作性能不利，筆者經(jīng)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鋼纖維摻量在2.0%~3.0%時(shí)，UHPC具有較好的力學(xué)性能，也能滿足工作性能要求。本項(xiàng)目所制備的UHPC薄板對(duì)UHPC的力學(xué)性能要求也較高，通過(guò)試驗(yàn)最終確定鋼纖維摻量為2.0%。 UHPC配合比見(jiàn)表3，技術(shù)性能見(jiàn)表4。

表3 UHPC配合比

表4 UHPC技術(shù)性能

3 制備與安裝

3.1 UHPC裝飾板的制備

1）模具準(zhǔn)備

因裝飾板依靠UHPC的自密實(shí)性流動(dòng)成型，對(duì)模具的水平度要求較高，水平標(biāo)高偏差較大時(shí)，易造成板材厚薄不均勻。選擇水平度較高的地面進(jìn)行制作，泡沫底臺(tái)厚度300mm，底板采用平整度較高的木板，邊模采用20mm的鋁方管，為避免鋁管與混凝土發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氣泡從而影響板材表觀質(zhì)量，使用前先進(jìn)行覆膜隔離處理。為進(jìn)一步提高板材表觀質(zhì)量，制作時(shí)在底板上覆一層光滑塑料膜紙。模具組裝盡量牢固嚴(yán)密，防止空氣進(jìn)入板材底面造成板材四周花邊。

2）UHPC配制

攪拌制度：投入膠凝材料、鈦白粉及石英砂→攪拌30s→加入水和減水劑→攪拌5min，至砂漿拌合物具有一定流動(dòng)性→保持繼續(xù)攪拌，同時(shí)均勻投入鋼纖維→繼續(xù)攪拌2~3min，至鋼纖維分散均勻。

3）UHPC澆筑

由于UHPC膠凝材料用量大，水膠比低，新拌UHPC表面極易起皮，澆筑過(guò)程對(duì)裝飾板材表觀質(zhì)量十分關(guān)鍵，否則易造成板材表面澆筑紋路色差缺陷。同一塊板材成型時(shí)從一端至另一端均勻連續(xù)澆筑，速度不宜過(guò)快。澆筑完成后，用抹刀輕拍成型面，使UHPC充分自流平，最后用塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)。

4）養(yǎng)護(hù)及表面處理

為保證UHPC裝飾板色澤均一，拆模時(shí)間為2天，拆模時(shí)要注意避免水分和油漬污染。為防止薄板放置時(shí)受力變形，拆模后宜將板材平放，裝飾面朝上，并采用潔凈塑料薄膜覆蓋。拆模14天后，進(jìn)行表面保護(hù)劑涂刷，提高板材耐污性能。

圖2 UHPC裝飾板效果展示

3.2 干掛安裝

UHPC裝飾板厚度20mm，單塊最大面積1.55㎡，單塊最大質(zhì)量78kg，UHPC板的安裝參照《干掛飾面石材》GB/T 32834-2016進(jìn)行。本項(xiàng)目采用80mm×40mm×2.5mm鍍鋅鋼方管和50mm×50mm×5mm鍍鋅角鋼作為干掛鋼架，鋼架與墻體混凝土結(jié)構(gòu)部位采用膨脹螺栓連接，掛件采用80型雙鉤掛件，每塊板材采用4個(gè)掛件固定；后置埋件及鋼骨架焊接位置作清除焊渣并噴涂防銹漆處理，采用結(jié)構(gòu)密封膠對(duì)板材間及與頂棚側(cè)墻縫隙進(jìn)行密封處理，膠縫橫平豎直，接縫填嵌密實(shí)，寬窄一致。安裝完成后，UHPC板裝飾墻面垂直度、平整度符合要求，無(wú)錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象，板材整齊美觀，達(dá)到預(yù)期效果。

圖3 UHPC裝飾板干掛安裝

圖4 UHPC裝飾板竣工效果

4 結(jié)語(yǔ)

UHPC材料具有優(yōu)異的綜合性能，在建筑工程表皮裝飾及輕型建筑部品方面具有廣闊的應(yīng)用前景。本文開(kāi)展了白色裝飾型UHPC的制備及安裝工藝研究，配制出強(qiáng)度等級(jí)RPC120及工作性能優(yōu)異的UHPC，制備出了20mm超薄且表觀質(zhì)量?jī)?yōu)異的UHPC裝飾板，應(yīng)用于某公司室內(nèi)裝飾墻工程，裝飾效果良好，可為UHPC裝飾板材的制備和應(yīng)用提供借鑒。

[1] 翁子杰.UHPC輕型建筑部品在裝配式建筑中的綜合應(yīng)用[D].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2019.

[2]楊偉.淺談UHPC材料在建筑上的多樣化表現(xiàn)—以馬賽項(xiàng)目(MuCEM)為例[J].經(jīng)貿(mào)實(shí)踐，2016，287.

[3] 廖娟.白色超高性能混凝土力學(xué)與飾面性能研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2017.

[4]王會(huì)芳，賴建中，楊潔若.超高性能裝飾混凝土的制備及性能[J].土木工程與管理學(xué)報(bào)，2017，34（2）：123—127.

重慶市技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用發(fā)展專項(xiàng)《超高性能混凝土開(kāi)發(fā)與應(yīng)用》（cstc2019jscx-msxmX0014）。

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