C40自密實(shí)鏡面混凝土鏡面效果持久性試驗(yàn)研究

劉曉明，徐清，王秀，潘潮昊

（昆明理工大學(xué)，云南 昆明 650000）

0 引言

鏡面混凝土配制及成功應(yīng)用的關(guān)鍵在于鏡面效果的形成和長久維持，但受外界環(huán)境的影響，鏡面混凝土的鏡面效果會隨時間慢慢消失。由于鏡面混凝土表面不經(jīng)過抹灰和二次裝修而直接使用，因長期暴露在大自然中，不可避免的受到空氣中的有害物質(zhì)、水及酸雨等因素的侵蝕，使鏡面混凝土表面出現(xiàn)泛白甚至鏡面效果消失等現(xiàn)象[1]。目前，我國對鏡面混凝土的研究尚淺，且缺乏鏡面混凝土應(yīng)用的具體規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)于鏡面混凝土應(yīng)用于不同環(huán)境中其鏡面效果持久性的研究也非常少。

本文從原材料選擇、配比設(shè)計、模板選用、試件成型等方面入手，通過試驗(yàn)，采用同一配比成型制作鏡面膠砂試件。試件養(yǎng)護(hù)28 d后，對部分試件表面進(jìn)行一次打蠟或涂刷常溫固化型氟樹脂（FEVE）涂料等處理，再將其放置于不同環(huán)境，觀察并分析試件鏡面效果的變化情況。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料及配比

水泥：宜良紅獅水泥有限公司生產(chǎn)的P·O42.5水泥，安定性合格，C3A含量少，含堿量低且活性較高，性能指標(biāo)如表1所示；粉煤灰：昆明陽宗?；鹆Πl(fā)電廠產(chǎn)，Ⅱ級，性能指標(biāo)如表2所示；聚羧酸高效減水劑：江蘇蘇博特新材料股份有限公司生產(chǎn)，減水率為25%，摻量為1%，并摻入一定的消泡劑；細(xì)骨料：山砂（細(xì)度模數(shù)1.1）和機(jī)制砂（細(xì)度模數(shù)3.4），用4.75 mm方孔篩對機(jī)制砂進(jìn)行過篩，篩除4.75 mm以上的顆粒后，將山砂和機(jī)制砂按4∶6的質(zhì)量比混合使用。

表1 水泥的主要物理力學(xué)性能

表2 粉煤灰的主要物理性能

常溫固化型氟樹脂（FEVE）涂料：常熟市東環(huán)化工有限公司生產(chǎn)，羥值（25±3）mgKOH/g，酸值（3±0.5）mgKOH/g，主要性能指標(biāo)見表3。

表3 FEVE涂料的性能指標(biāo)

鏡面膠砂試件配比（kg/m3）為：m（水泥）∶m（水）∶m（細(xì)骨料）∶m（粉煤灰）∶m（減水劑）=375∶200∶850∶125∶5。

1.2 試件成型及養(yǎng)護(hù)

按照上述試驗(yàn)配比成型18塊鏡面膠砂試件。本次試驗(yàn)選用尺寸為40 mm×40 mm×160 mm鋼模為底模，并在底模內(nèi)表面粘貼1 mm厚PET透明薄膜。為防止?jié){體產(chǎn)生氣泡，影響試件鏡面效果，底模不進(jìn)行涂油處理[2]。

為了保證成型試件的密實(shí)度、強(qiáng)度和良好的鏡面效果，采用二次振搗方式。具體方法為：先在鋼模中澆筑10～20 mm厚的砂漿并將其放置振動臺上進(jìn)行振搗，然后再將余下砂漿裝滿鋼模繼續(xù)振搗，待試件振搗至表面呈水平狀且不出現(xiàn)明顯的氣泡時停止振搗。

鏡面膠砂試件成型后，應(yīng)在48 h以后拆模，拆模后立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以避免試件表面產(chǎn)生收縮和顏色不均勻等現(xiàn)象[3]。養(yǎng)護(hù)方式為：在試件表面覆蓋塑料薄膜并均勻?yàn)⑺嘟Y(jié)合的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間為28 d。

1.3 試件表面處理及放置方案

鏡面膠砂試件養(yǎng)護(hù)28 d后，將具有良好鏡面效果的18塊試件分成3組：第1組6塊試件在有鏡面效果的表面進(jìn)行一次打蠟處理，第2組6塊試件在有鏡面效果的表面涂刷0～0.5 mm厚的常溫固化型氟樹脂（FEVE）涂料，第3組6塊試件其鏡面表面不做任何處理。每組的6塊試件分別在浸水環(huán)境（2塊）、室內(nèi)自然環(huán)境（2塊）、室外自然環(huán)境（2塊）放置，并對其鏡面效果的保持情況進(jìn)行觀察。其中浸水環(huán)境：試件完全浸沒在水中，溫度（20±3）℃，相對濕度不低于95%；室內(nèi)自然環(huán)境：溫度（17±5）℃，相對濕度（70±10）%；室外自然環(huán)境：溫度5～29℃，年平均相對濕度74%。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

按照上述方案將鏡面膠砂試件置于不同環(huán)境后，定期對其鏡面效果進(jìn)行觀察，結(jié)果見表4。試件浸水30 d、放置室內(nèi)自然環(huán)境360 d、放置室外自然環(huán)境180 d后的鏡面效果見圖1。圖1中①試件表面無任何處理；②試件表面進(jìn)行一次打蠟處理；③試件表面涂刷FEVE涂料。

表4 試件鏡面效果的變化情況

圖1 不同環(huán)境下試件的鏡面效果照片

由表4和圖1可以發(fā)現(xiàn)：浸水環(huán)境下不到15 d，表面不做任何處理的試件鏡面效果完全消失；試件表面進(jìn)行一次打蠟處理后，浸水90 d左右時試件表面開始出現(xiàn)少量白斑，隨著時間的推移，白斑面積擴(kuò)大，試件鏡面效果變差；試件表面涂刷FEVE涂料后，浸水觀察360 d以上的時間，其鏡面效果保持良好。將試件置于室內(nèi)自然環(huán)境360 d以上時間，表面不作處理的試件其表面開始出現(xiàn)白斑；表面進(jìn)行一次打蠟處理后，浸水180 d左右時試件表面開始出現(xiàn)少量白斑，隨著時間的推移，白斑面積擴(kuò)大，試件鏡面效果變差；表面涂刷FEVE涂料的試件在室內(nèi)自然環(huán)境中放置360 d以上時間，其鏡面效果保持良好。將試件置于室外自然環(huán)境90 d，表面不做任何處理的試件表面開始出現(xiàn)白斑，360 d以上時間鏡面效果變差；表面進(jìn)行一次打蠟處理后，試件在室外環(huán)境下中放置180 d表面開始出現(xiàn)白斑，隨著時間的推移，白斑面積慢慢擴(kuò)大，試件鏡面效果變差；試件表面涂刷FEVE涂料后，放置室外環(huán)境中觀察360 d以上的時間，其鏡面效果一直保持良好。

產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因?yàn)椋海?）在浸水（或潮濕）環(huán)境中，試件的鏡面表面直接接觸水。由于水中具有一定的堿、氯鹽、硫酸鹽等各種腐蝕性物質(zhì)，使得水泥的水化產(chǎn)物氫氧化鈣和水中的硫酸鹽反應(yīng)生成硫酸鈣。硫酸鈣和氯鹽不斷地析出結(jié)晶于試件表面，呈現(xiàn)泛白現(xiàn)象，使試件的鏡面效果變差甚至完全消失[4]。

（2）在室外自然環(huán)境中，試件的鏡面直接暴露在外界中，易受空氣中CO2、SO2、H2S和水等物質(zhì)的作用。水泥中的氫氧化鈣與CO2、SO2和H2S等酸性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成白色可溶的CaCO3、CaSO4和CaS，水分蒸發(fā)后，這些白色物質(zhì)從水中析出并結(jié)晶在試件的鏡面表面，形成白斑[5]。隨著時間，白斑面積逐漸變大，使試件鏡面效果消失。

（3）常溫固化型氟樹脂（FEVE）涂料一種新型的高性能涂料，其主要通過引入官能團(tuán)（能溶于常用溶劑），官能團(tuán)和交聯(lián)劑的交聯(lián)可以在中、低溫條件下固化成膜，也可以在常溫下成膜干燥。由于FEVE的氟原子電負(fù)性高，原子半徑小，氟原子與碳形成的C—F共價鍵鍵長極短，且鍵能高達(dá)486 kJ/mol，這就使得FEVE涂料的分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，極性低。此外，由于FEVE涂料在受熱能、光能和其它腐蝕性介質(zhì)作用下，C—F鍵很難被熱、光或其它化學(xué)因素破壞，顯示出超強(qiáng)的耐候性、憎水性、耐腐蝕性、耐化學(xué)品性、耐沾污性、耐熱性等性能[6]。

在試件鏡面表面涂刷FEVE涂料后，涂料在試件鏡面表面形成一層透明的保護(hù)膜，可以將試件與空氣、水和腐蝕性物質(zhì)隔離開來，有效地控制外界環(huán)境對試件表面的污染。此外，這層保護(hù)膜還可以使試件鏡面表面質(zhì)感及顏色均勻，增強(qiáng)鏡面外觀效果，從而起到增強(qiáng)試件耐久性并保持其自然機(jī)理和質(zhì)感的作用[7]。

3 結(jié)論

（1）鏡面混凝土的鏡面效果在有水（或潮濕）環(huán)境中的維持時間極短。

（2）對鏡面混凝土鏡面表面進(jìn)行打蠟處理后，對鏡面效果的維持起到一定的保護(hù)作用，但不能長時間的維持。

（3）在有水或濕度比較大的環(huán)境下使用鏡面混凝土?xí)r，可以在鏡面混凝土表面涂刷常溫固化型氟樹脂（FEVE）涂料進(jìn)行保護(hù)，使鏡面混凝土鏡面效果長期持久。

[1] 王鳳麗.高性能清水混凝土實(shí)驗(yàn)分析與研究[D].重慶：重慶交通大學(xué)，2008.

[2] 徐清，宋萬明，董斌，等.鏡面混凝土配比和工藝研究[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，2005（2）：61-63.

[3] 李強(qiáng)，李辛民，孟聞遠(yuǎn)，等.我國清水混凝土技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、存在問題及對策[J].建筑技術(shù)，2007，38（1）：6-8.

[4]姜楠.C30鏡面混凝土配制及酸雨環(huán)境下老化問題的研究[D].昆明：昆明理工大學(xué)，2010.

[5] 劉光云，葛勇.清水混凝土耐久性的影響因素及其改進(jìn)措施[J].安徽建筑，2003，10（4）：121-122.

[6] 胡志鵬.氟樹脂涂料的特性及市場開拓進(jìn)展[J].精細(xì)化工原料及中間體，2009（3）：24-28.

[7] 李雪梅.清水混凝土表面透明保護(hù)噴涂施工方法[J].黑龍江科技信息，2009（33）：336.