耐磨混凝土地面的应用与施工技术

　　陶建新

　　( 甘肃建筑职业技术学院建筑工程系, 甘肃兰州 730050)

　　摘要: 耐磨混凝土地面具有耐磨、高强、抗冲击、不起尘、耐久性好等优点, 耐磨混凝土地面比普通C30 混凝土地面的耐磨性能高3~ 5 倍, 在很大程度上改变了普通水泥地面易起砂、易磨损等缺点, 特别适用于长期处在重压、受冲击的路面, 房屋建筑或公共设施的楼、地面已被广泛采用. 在混凝土基面施工混凝土硬化处理剂, 要比普通混凝土地面施工增加许多施工工序, 但由于其使用寿命长、耐磨性能好、使用期维修费用低, 具有很好的发展前景. 近些年来耐磨混凝土以及耐磨材料在我国得到了快速发展.

　　关 键 词: 耐磨混凝土地面; 耐磨材料; 施工

　　0引言

　　上世纪60 年代耐磨混凝土在欧美发达国家就已开始使用, 改革开放以后, 耐磨混凝土地面在我国逐步开始采用[ 1] . 经几十年的不断改进和实践, 耐磨材料及施工技术都日趋完善. 由于普通混凝土粗骨料本身硬度低、耐磨性差, 使用一段时间后因磨损等原因, 特别是车辆进出频繁和运输荷载较重的车间、码头、仓储等场所, 地面会出现起砂、起尘, 甚至变的坑坑洼洼, 使许多产品在运输途中造成损坏, 对洁净度要求较高的生产车间, 将严重影响产品质量, 在人流大的公共场合, 将影响公共环境和人们的正常活动. 90 年代由我国研究开发的耐磨混凝土, 填补了国内空白. 1991 年该产品通过国家鉴定; 1992 年作为建设部科技成果重点项目向全国推广[ 2] .

　　1耐磨混凝土地面的适用范围

　　目前, 发达国家一般采用环氧地坪涂料、或采用金属、非金属类耐磨材料对混凝土地面进行耐磨处理. 近些年来, 耐磨混凝土以及耐磨材料在我国发展很快, 出现了很多类型的耐磨地面及新型的耐磨材料. 耐磨混凝土地面根据所含骨料的不同可分为两大类; 既非金属耐磨混凝土地面和金属耐磨混凝土地面; 前者是以高硬度矿物材料为骨料, 后者以铁屑和普通中细砂为骨料. 非金属耐磨地面主要包括, 以水泥基为主体的耐磨混凝土地面[ 3] . 在水泥基耐磨混凝土地面中; 由于耐磨机理的不同又可分为很多种类. 耐磨混凝土地面具有耐磨、高强、抗冲击、抗油滲、不起尘; 整体性好、维修费用低、耐久性好造价相对较低等优点, 特别适应于, 码头、仓储、机场跑道、停车场这些长期受重压、受冲击的路面及地坪, 适用于有防尘要求的车间; 洁净度要求较高的医院、超市; 人流比较集中的公共大厅、广场等各类混凝土楼、地面.

　　2水泥基耐磨混凝土地面的耐磨原理

　　水泥基耐磨混凝土地面, 根据使用的材料和耐磨机理的不同, 大致可分为以下3 种类型[ 4] :

　　1) 非金属耐磨混凝土; 非金属耐磨混凝土主要以高硬度矿物材料、金刚砂等为骨料及水泥、砂, 石等成分构成, 这种耐磨混凝土的耐磨原理是: 以普通混凝土为基层, 在基层上浇筑耐磨混凝土面层. 面层采用高强度和高硬度的混凝土骨料,配以提高强度和防收缩的混凝土外加剂经均匀搅拌后, 敷设于刚浇筑成的混凝土基面上, ( 耐磨面层施工要在混凝土基层初凝前进行) 它主要是通过采用高强度和高硬度的混凝土骨料, 以达到强化混凝土的表面层, 来达到混凝土抗耐磨的效果.

　　2) 目前采用较多的一种耐磨混凝土地面, 它是在不低于C25 混凝土的基面上, 待浇筑的混凝土基层进入初凝状态后, 在混凝土基面上均匀铺撒一种耐磨材料, 称为混凝土硬化处理剂, 国外统称这类耐磨材料为􀀂 混凝土表面硬化剂 . 混凝土表面硬化剂; 含骨料和胶结物两种成分, 骨料为平均径粒1. 5 mm 的砂状, 胶结物为经处理的高强度等级水泥. 这种耐磨混凝土地面, 是通过在普通混凝土基层上施工耐磨材料, 使混凝土表面形成耐磨层而达到耐磨的效果.

　　3) 另外一种耐磨混凝土地面, 是在已施工好的混凝土基面上, 施工一种混凝土密封固化剂( 液态) , 这种密封固化剂在混凝土基面通过有效渗透, ( 渗透深度约5~ 8 mm) 无机化合物和混凝土中氧化钙之间发生化学反应, 生成硅酸二钙和硅酸三钙等物质的混合物, 这些生成物进一步与水化合, 生成一种叫做水化硅酸钙或雪硅钙石胶的化合物. 雪硅钙石胶是混凝土强度的主要来源, 使用混凝土密封固化剂就是通过增加雪硅钙石胶的浓度来增加混凝土的强度; 当雪硅钙石胶在混凝土的气孔中形成, 它生成的晶状体有效地封堵了混凝土中的毛细孔, 减少了水分流失的路径, 使混凝土整体结构更致密, 有效地提高了混凝土的强度、密度、表面耐磨度. 同时, 由于外界的有害化学物质是通过混凝土表面来腐蚀混凝土的, 所以在毛细孔被封堵和其表面上含有不溶解的雪硅钙石胶后, 有效地阻止了有害介质的侵入, 大大增强了混凝土抗化学物质腐蚀的能力, 从而保证地坪长期而良好的使用效果[ 5] .

　　磨损理论认为: 材料磨损分为粘着磨损、磨料磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损和微动磨损等. 在采用耐磨混凝土时, 要依据磨损特点, 选择适宜的耐磨混凝土, 才能充分发挥其原有的耐磨特性. 例如:道路混凝土的磨损主要有磨料磨损和疲劳磨损两种. 磨料磨损指坚硬的磨( 颗) 粒契入相对较软的路面引起, 其磨损程度由接触材料的相对硬度、磨粒几何形态、路面荷载及磨损距离等决定. 疲劳磨损则是当水泥路面受到车辆移动的推压力作用时, 在车轮作用点前后分别形成压应力和拉应力的交替循环作用, 导致路面原生裂缝扩展, 最终引起路面的局部断裂和砂浆层的脱落. 实际上水泥路面的磨损常是上述几种磨损形式的综合作用结果. 各种耐磨混凝土地面, 都具有各自的使用功能及耐磨原理, 不同的特性及优缺点. 在选用建筑工程方面的楼、地面时, 还要结合不同的使用要求、不同的施工方法, 要从结合实际, 经济适用、施工简单、技术先进等方面, 来选用耐磨混凝土及耐磨材料.

　　3混凝土表面硬化剂的施工方法

　　混凝土表面硬化剂的施工, 就是在新浇筑的混凝土基层表面, 敷撒一层硬化耐磨材料, 混凝土表面硬化剂施工基本上与混凝土基层浇筑同步进行, 一般是在混凝土浇筑3~ 5 h, 表面初凝且无泌水, 开始施工耐磨材料表面经机械镘磨、到养护为止.

　　3. 1 施工现场应具备的施工条件

　　1) 安排好施工人员并有明确分工, 准备好施工所需材料及施工机具;

　　2) 耐磨地面施工时现场不得交叉安排除耐磨地面以外的施工作业;

　　3) 做好连续施工的准备, 保证施工现场水电正常供给及照明设施;

　　4) 提前清除施工现场中一切不必要的杂物、材料及设备.

　　3. 2浇筑用混凝土满足的条件

　　1) 混凝土基层强度等级不低于C25, 尽可能采用小的水灰比、现场搅拌混凝土坍落度控制在3~ 5 cm, 商品混凝土坍落度应在12~ 14 cm;

　　2) 当混凝土层厚度小于8 cm 时, 要用细石混凝土浇筑;

　　3) 混凝土随浇随抹平, 平整度为2 m 范围不大于2 mm, 基层混凝土振浆要充分, 对于有窝水现象, 必须设法清除, 重新找平.

　　3. 3 混凝土表面硬化剂施工工艺

　　1) 混凝土浇筑、振捣后用长辊筒或推平后用长刮尺刮平整, 浇筑后3~ 5 h, 视表面无泌水进入初凝状态, 用机械镘带圆盘拍浆, 边角处人工压实收边, 主要是对混凝土表面压光并减少浮浆, 注意依浇筑同方向镘光;

　　2) 在已镘好的混凝土基面上均匀撒布2/ 3 单位用量的硬化剂耐磨材料; 用机械镘( 金属圆盘)来回多次镘光, 边角处人工配合施工. 二次将剩余1/ 3 用量的硬化剂耐磨材料均匀撒布在混凝土表面, 用机械镘纵横交错镘磨, 至少在两篇以上;

　　3) 混凝土表面开始硬化时, 用加装金属刀片的机械镘进行打磨压光, 反复操作3~ 4 遍; ( 同时避免损坏表面) 边角处手工压光. 待表面硬化5~ 6h 后, 再用加装金属刀片的机械镘进行最后一次抛光平整;

　　4) 为防止混凝土表面水分过快蒸发, 在抛光好的耐磨地面上涂敷养护剂进行养护或采取其他养护措施, 保障混凝土及耐磨材料强度的稳定增长, 养护时间为7 d;

　　5) 地面的分割切缝可在耐磨地面完成后的第3 d 进行, 分割尺寸参照一般混凝土地面分割, 分缝的缝宽为5 mm, 切割缝采用高分子胶填塞. 作业时注意保护面层不要损坏地坪边缘.

　　3. 4 耐磨混凝土地面工程实例

　　兰州柴家峡水电站安装车间及油库地面, 原设计为水泥水磨石地面, 因在同建筑同层内与之相邻的有, 水电机组操作、控制系统和水电站监控中心; 安装车间下层设有水电站油库. 建设方考虑到同在一建筑内的监控中心, 在使用期对室内洁净度要求较高; 安装车间及油库的地面有抗油渗的要求; 要求将原设计改为耐磨混凝土地面.

　　2009 年6 月进行了耐磨混凝土地面施工. 施工地面1 200 m2 . 应建设方的要求, 在原来的混凝土基层上增加了60 mm 厚C25 细石混凝土, 在其中间加设一层钢板网, 采用了在耐磨混凝土面层上, 加混凝土密封固化剂的施工方法, 颜色由建设方定为灰色. 耐磨混凝土面层的施工过程同混凝土表面硬化剂施工工艺.

　　3. 5混凝土密封固化剂施工程序

　　1) 待耐磨混凝土地面养护7 d 后进行密封固化剂施工. 先清洗、湿润地面, 等地坪表面无明水后, 将密封固化剂均匀喷洒于地坪表面( 0. 25~ 0.3 kg / m2 ) ;

　　2) 让喷洒密封固化剂的地面保持湿润40 min左右( 常温下) , 在其间用毛刷来回涂刷, 以促进地面吸收;

　　3) 当地坪表面的固化剂变得稠滑时, 用适量的清水喷洒地面, 并用毛刷来回涂刷;

　　4) 当地坪表面的固化剂再次变得稠滑时, 用清水彻底冲洗地面, 并拭干地面以除去所有污渍及残留的密封固化剂;

　　5) 刚施工结束的地面要注意保护, 2 h 后可以上人, 7 d 后可以行车.使用一年来; 地面光亮、颜色如初, 未发现裂缝和其它缺陷, 使用方表示满意.

　　4 混凝土表面硬化剂施工建议及施工注意事项

　　1) 混凝土浇筑应分区按序作业, 每天浇筑量最好控制在800~ 1 200 m2 . 若在混凝土面上采用细石混凝土二次找平, 最好在细石混凝土中加设钢丝网片, 并保证钢丝网片处在二次浇筑层的中间;

　　2) 为避免耐磨材料施工污染墙面, 若作业面泌水较多时, 应使用橡胶管吸去多余泌水, 泌水较少时可用棉纱或海绵吸取干净;

　　3) 在耐磨材料地面的施工中, 机械镘的运转速度和角度的变化应根据混凝土的凝固情况和时间做相应调整[ 6􀀁 8] . 若在室外施工, 为避免下雨对耐磨材料施工面的损坏及影响, 在雨天应停止混凝土的浇筑, 否则应采取有效的防雨措施. 在低、高温季节施工时, 要在施工好的地面上铺一层塑料薄膜进行养护;

　　4) 耐磨材料的施工人员, 施工作业要穿平底鞋, 在耐磨材料地面养护期, 其面不应安排其他工序施工, 或者采取有效的保护措施后才能施工;

　　5) 耐磨地面在整个施工过程和使用过程, 都应尽量避免硬物、重物撞击或冲击, 避免锐器划伤和硬物颗粒附着地面, 并保持地面清洁.

　　5 结语

　　耐磨混凝土地面以它良好的抗耐磨和耐久性, 已被越来越多的设计师和业主认可和接受, 它和普通混凝土地面相比较, 虽然有一次性投入高, 施工工序较多等缺点, 但它耐久性好、使用期维修费用低, 还是比较经济的, 从使用效果看也是很好的. 在选用地面时, 一定要从使用要求、适用性、经济性、必要性等方面, 多方调查、认真分析, 合理选用.