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        清水混凝土質(zhì)量影響因素分析研究

        2022-04-26 07:07:44劉先亮張榮華
        四川建材 2022年4期
        關(guān)鍵詞:脫模劑脫模水膠

        劉先亮,張榮華

        (四川華西綠舍建材有限公司,四川 成都 610051)

        0 前 言

        清水混凝土是指一次成型,直接以混凝土原澆筑表面或以透明保護(hù)劑做保護(hù)性處理后的混凝土表面作為飾面的特種混凝土。清水混凝土常見的質(zhì)量缺陷包括:色差、氣泡、黑斑、花紋斑或粗骨料透明層、表面泌水現(xiàn)象、接縫掛漿、漏漿或出現(xiàn)砂帶、蜂窩麻面、表面裂縫等[1-2]。針對這些問題,廣大學(xué)者開展了較多的研究。張萍[3]開展了清水混凝土配合比設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量控制研究并完成了工程應(yīng)用。張希清等[4]指出粉煤灰和膨脹劑是影響混凝土表觀質(zhì)量的主要因素,通過調(diào)整配合比可以從根本上改善混凝土的表觀質(zhì)量。杜寧[5]通過大量試驗(yàn)給出了清水混凝土在不同配合比下的強(qiáng)度及耐久性差異,為施工中的原材料及技術(shù)措施選擇提供了參考。陳裕佳等[6]研究指出脫模劑的種類對清水混凝土表觀質(zhì)量影響最大??迪閇7]研究了脫模劑對清水混凝土性能的影響,指出水溶性脫模劑可以改善混凝土表觀質(zhì)量,且其濃度越高,效果越明顯。

        然而,目前可直接應(yīng)用于清水混凝土生產(chǎn)的系統(tǒng)性研究較少。為了獲得滿足工程要求的清水混凝土,基于工程實(shí)際原材料,結(jié)合相關(guān)研究報(bào)道,本文從配合比因素及模板和脫模劑等方面開展研究,對清水混凝土質(zhì)量影響因素進(jìn)行了分析研究。

        1 試驗(yàn)原材料

        1)粗骨料:選用粒徑為5~31.5 mm大碎石及5~10 mm小碎石,含泥量小于0.5%,針片狀含量小于5.0%,試驗(yàn)大小石比例為8∶2。

        2)細(xì)集料:選用Ⅱ區(qū)中砂,細(xì)度模數(shù)為2.6,石粉含量小于10%,含泥量小于0.5%,泥塊含量小于0.2%。

        3)膠凝材料:水泥、I級粉煤灰、S95礦粉、硅灰,其粒度分布見表1。

        表1 粉體材料粒度分析 單位:μm

        2 結(jié)果與討論

        2.1 配合比因素對清水混凝土性能的影響

        2.1.1 水膠比對流變性及表觀質(zhì)量的影響

        水膠比是混凝土配合比設(shè)計(jì)的最關(guān)鍵指標(biāo)之一,水膠比的大小通常直接決定了混凝土的強(qiáng)度等級,并直接影響著混凝土的流變性能和耐久性能等。對清水混凝土而言,流變性的好壞直接影響了其表觀質(zhì)量。因此,本部分探究了不同水膠比對清水混凝土流變性及表觀質(zhì)量的影響。

        從表2和圖1結(jié)果可以看到,隨著水膠比的降低,拌合物坍落/擴(kuò)展度逐漸減小,流變性能降低,但抗壓強(qiáng)度逐漸增加。從表觀質(zhì)量看,水膠比較大時(shí),混凝土表面容易出現(xiàn)色差,但是當(dāng)水膠比較低時(shí),相同的振搗時(shí)間混凝土表面容易存在氣孔缺陷。因此,選擇合適的水膠比有利于保障清水混凝土具有良好的表觀質(zhì)量,相比同等級普通混凝土,清水混凝土需要相對較低的水膠比。

        表2 水膠比對流變性能的影響

        圖1 不同水膠比制備的混凝土試件

        2.1.2 膠凝材料用量對流變性及表觀質(zhì)量的影響

        膠凝材料用量決定了拌合物漿體的量,而拌合物漿體量影響混凝土的富余漿體厚度,進(jìn)而直接影響混凝土的流變性能。本部分以膠凝材料用量作為單因素變量,探究了其對混凝土流變性能的影響以及對清水混凝土表觀質(zhì)量的影響,如表3和圖2所示。

        表3 膠凝材料用量對混凝土流變性的影響

        圖2 不同膠凝材料用量制備的混凝土試件

        從表3可以看出,在相同的水膠比下,隨著膠凝材料用量的增加,坍落擴(kuò)展度增大,其主要原因在于膠凝材料的增加,增大了體系漿體含量,富余漿體厚度增大使得流動性增加。同時(shí)膠凝材料用量較大的,其顏色相對較深。

        2.1.3 砂率對流變性及表觀質(zhì)量的影響

        混凝土拌合物砂率的大小會影響拌合物粘聚性、包裹性,從而影響清水混凝土的成型質(zhì)量。骨料級配的好壞可能直接對混凝土表觀質(zhì)量產(chǎn)生影響,骨料級配不良的混凝土甚至可能存在蜂窩、麻面等現(xiàn)象。

        從表4可以看出,砂率較低時(shí)混凝土拌合物容易出現(xiàn)包裹性較差的情況,不利于清水混凝土的泵送施工與振搗。當(dāng)全部使用大碎石,不摻入5~10 mm小碎石時(shí),拌合物包裹性較差,坍落度測試時(shí)容易出現(xiàn)骨料在中間堆積的現(xiàn)象。從試驗(yàn)情況看,建議清水混凝土所采用砂率比同等級普通混凝土略高1%~2%,同時(shí)保證骨料具有良好級配。

        表4 砂率對拌合物性能的影響

        2.1.4 摻合料對流變性及表觀質(zhì)量的影響

        在配合比設(shè)計(jì)中,摻合料的合理使用十分重要。本部分將探究礦物摻合料的使用對清水混凝土流變性及表觀質(zhì)量的影響。

        從表5可以看到,單摻礦粉、單摻粉煤灰以及礦粉和粉煤灰復(fù)摻的混凝土拌合物黏度均較大,加入硅灰有利于降低拌合物黏度,改善混凝土流變性能。

        表5 礦粉、粉煤灰和硅灰復(fù)摻對流變性的影響

        從圖3可以看出,單摻礦粉和單摻粉煤灰的試件柱均存在一定的色差,且單摻粉煤灰的試件上下色差更為明顯。粉煤灰、礦粉和硅灰復(fù)摻的清水混凝土柱,表面顏色最為均一,表面質(zhì)量整體較優(yōu)。

        圖3 不同礦物摻合料制備的混凝土試件

        2.2 模板和脫模劑

        清水混凝土的質(zhì)量關(guān)鍵在于其表面成型效果,而直接與表面成型效果相關(guān)的是模板和脫模劑,因此,模板和脫模劑是影響清水混凝土表觀質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。本部分將針對主要的木模、鋼模及塑料模三種模具開展研究,而脫模劑方面主要考查水性乳液脫模劑、油類脫模劑、脫模漆、模板布、石蠟脫模劑等對清水混凝土表觀質(zhì)量的影響。

        2.2.1 模板種類對清水混凝土表觀質(zhì)量的影響

        首先在試驗(yàn)室,基于相同的配合比探究木模、鋼模和塑料模對清水混凝土成型表面質(zhì)量的影響。配合比如表6所示。

        表6 清水混凝土配合比

        本試驗(yàn)在相同的配合比下,采用相同的水性乳液脫模劑進(jìn)行試驗(yàn)成型。從圖4可以看出,木模成型的清水混凝土存在粘模現(xiàn)象,成型面色差明顯;鋼模成型整體質(zhì)量較好,但是表面沒有鏡面效果;鋼模成型的清水混凝土表面存在白點(diǎn)色差,懷疑為乳液脫模劑表面張力比較大,僅單次涂抹使脫模劑未涂抹均勻造成;塑料模成型的清水混凝土表面質(zhì)量優(yōu)于木模和鋼模成型效果,具有明顯鏡面效果。

        (a)木模

        (b)鋼模

        (c)塑料模

        進(jìn)一步探究木模和鋼模對清水混凝土成型質(zhì)量的影響,明確整體效果,進(jìn)行了較大試件的澆筑。如圖5~6所示。

        從試驗(yàn)情況看,使用鋼模配以性能較優(yōu)的脫模劑可以獲得表面效果較優(yōu)的清水混凝土。

        2.2.2 脫模劑種類對清水混凝土表觀質(zhì)量的影響

        目前市場上脫模劑類型琳瑯滿目,形態(tài)也各異,大量工程應(yīng)用表明,混凝土與模板之間的脫模效果與脫模劑類型息息相關(guān)。按照生產(chǎn)原料來劃分,有皂類脫模劑、水質(zhì)類脫模劑、礦物油類脫模劑、純油類脫模劑、乳液類脫模劑、油漆類脫模劑、石蠟類脫模劑、樹脂類脫模劑、脂肪酸類脫模劑等。

        混凝土脫模劑脫模機(jī)理主要通過物理化學(xué)反應(yīng)降低或消除混凝土與模板之間的粘聚力,具體表現(xiàn)為:①物理潤滑,即脫模劑的使用可以潤滑混凝土與模板界面,減小甚至消除混凝土和模板之間的親附力,從而有利于混凝土從模板順利脫離;②成膜隔離,由于脫模劑表面張力小,涂抹在模板表面后易形成一層隔離膜,隔離膜可對混凝土與模板形成有效的隔離,可提高脫模效果;③化學(xué)作用,混凝土中含有堿性或其他活性離子,這些離子能與脫模劑活性組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成不溶性隔離物,增強(qiáng)脫模劑隔離效果??傊?,脫模劑原理的本質(zhì)是脫模劑在混凝土與模板之間形成一層憎水性隔離薄膜物質(zhì),隔離和潤滑混凝土與模板,促進(jìn)脫模。

        本部分探究了水性乳液脫模劑、油類脫模劑、脫模漆、模板布、石蠟脫模劑五種類型對清水混凝土表觀質(zhì)量的影響。脫模效果如圖7所示。

        (a)模板布拆模后效果

        (b)油類拆模后效果

        (c)脫模漆拆模后效果

        (d)石蠟脫模劑拆模后效果

        (e)水性乳液脫模劑拆模后效果

        從圖7(a)~(e)可以看出各脫模劑對清水混凝土表觀質(zhì)量的影響。分析結(jié)果為:①模板布使用后,清水混凝土表面氣孔較少,但平整度、光滑度較差,顏色深;②油類脫模劑使用后,清水混凝土表面呈現(xiàn)暗黃色斑塊,表面色差嚴(yán)重,且氣泡相對較多;③脫模漆使用后,模板表面存在粘模現(xiàn)象,且使用一次后,脫模漆漆膜部分出現(xiàn)脆性脫落;④石蠟脫模劑使用后,清水混凝土表面氣孔少,平整度、光滑度較好,但出現(xiàn)的蠟斑會導(dǎo)致表面色差,同時(shí)也不利于后期表面保護(hù)劑粘接;⑤水性乳液脫模劑使用后,有利于清水混凝土氣泡排除,減少表面氣孔,在方便拆模的同時(shí)不造成表面色差,整體效果較好。

        3 結(jié) 論

        1)相比同等級普通混凝土,清水混凝土需要相對較低的水膠比。

        2)建議清水混凝土所采用砂率比同等級普通混凝土略高1%~2%,同時(shí)保證骨料具有良好級配。

        3)膠凝材料總量以及各礦物摻合料均會影響清水混凝土的表觀質(zhì)量及表面顏色深淺。

        4)塑料模板的成型效果優(yōu)于鋼模板優(yōu)于木模板,使用鋼模板時(shí)宜選擇水性乳液脫模劑。

        [ID:013009]

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