裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件用混凝土表面露骨劑的性能研究

□□ 劉玉亭，田 野，陳傳明，陳 剛，楊思清，代義磊

(安徽省高迪循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園股份有限公司，安徽 六安 237000)

引言

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)作為新型綠色建筑材料，已成為我國建筑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的必然趨勢，被廣泛應(yīng)用于建筑、交通、水利、核電等領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟中扮演重要的角色[1-2]。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中，預(yù)制構(gòu)件與后澆混凝土、灌漿料、坐漿材料的結(jié)合面，往往處于結(jié)構(gòu)受力較大或較復(fù)雜的部位，結(jié)合面的性能對結(jié)構(gòu)的承載力、剛度和防水性都會有很大的影響，因此，在裝配式整體結(jié)構(gòu)中，為增大接觸面積、提高界面嚙合力，預(yù)制構(gòu)件與后澆混凝土等材料之間的結(jié)合面一般采用粗糙面，以增強其界面結(jié)合能力[3-6]。根據(jù)JGJ 1—2014《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的要求，預(yù)制墻板粗糙面凹凸深度應(yīng)≥4.0 mm，預(yù)制梁、柱粗糙面(沖洗面)凹凸深度應(yīng)≥6.0 mm。

露骨劑水洗工藝是當前最為常用的粗糙面設(shè)置方法之一，混凝土露骨劑可延緩一定深度內(nèi)的混凝土表面終凝，處理后的混凝土只需高壓水洗即可形成骨料外露的粗糙基面，露骨劑性能的優(yōu)劣是保障構(gòu)件粗糙面設(shè)置效果的關(guān)鍵[7-8]。當前市售多數(shù)露骨劑均存在露骨深度不足、施工性能較差等問題，影響其應(yīng)用效果。本文針對現(xiàn)有預(yù)制構(gòu)件用混凝土表面露骨劑在應(yīng)用過程中存在的問題，對比分析了幾種不同露骨劑的綜合性能，以了解不同露骨劑對構(gòu)件粗糙面設(shè)置的影響，為制備優(yōu)質(zhì)混凝土構(gòu)件產(chǎn)品、提升裝配式混凝土結(jié)構(gòu)耐久性并延長其使用年限提供依據(jù)。

1 原料及試驗方法

1.1 主要原料

1.1.1 混凝土表面露骨劑的選擇

今綠筑TM-混凝土表面露骨劑(以下簡稱“1號”)，由安徽高迪環(huán)保股份有限公司生產(chǎn)；兩種混凝土表面露骨劑對比樣(以下簡稱“2號”、“3號”)，市售可得。

1.1.2 混凝土試件成型原料

水泥：P·O 42.5水泥，安徽海螺水泥股份有限公司生產(chǎn)，28 d抗壓強度為51 MPa、抗折強度為8.5 MPa。

粉煤灰：Ⅱ級粉煤灰，安徽省高迪環(huán)保股份有限公司生產(chǎn)(型GDF-Ⅱ)，細度為45 μm篩余21%，需水量比為102%。

砂：六安當?shù)禺a(chǎn)天然河砂，細度模數(shù)為2.0，含水率為0.4%，含泥量為1.4%。

粗骨料：湖北英山產(chǎn)5～15 mm和16～25 mm的連續(xù)級配人工碎石，按質(zhì)量比3∶7進行試驗，含水率為0.1%，含泥量為0.1%。

聚羧酸減水劑：江蘇蘇博特新材料股份有限公司生產(chǎn)。

混凝土試件配合比見表1，以生產(chǎn)1 m3混凝土為準。

表1 混凝土試件的配合比 kg

1.2 試樣制備

將露骨劑均勻涂刷于150 mm×150 mm×150 mm的塑?；?50 mm×150 mm×400 mm鋼?；嫔希克⒑穸瓤刂圃?.1～0.3 mm，涂刷完成后的1 h內(nèi)進行混凝土澆筑、振搗，并送進60 ℃蒸養(yǎng)箱中進行蒸養(yǎng)養(yǎng)護，12 h后，將試件從蒸養(yǎng)箱中移至溫度為20 ℃、濕度為90%的環(huán)境下繼續(xù)養(yǎng)護一段時間后，拆模。拆卸模具后，立即用工作壓力≮15 MPa的清洗機沖洗表面未凝固的砂漿，沖洗間距為(50±10)cm。沖洗結(jié)束后，使用碳化尺或游標卡尺檢測，在尺寸為150 mm×150 mm的粗糙面隨機選取3個位置不同的點測量，計算平均值，精確至0.1 mm。

2 結(jié)果與討論

為了綜合對比、客觀評估市售混凝土表面露骨劑的性價比，試驗分別選取市售1～3號3種品牌混凝土露骨劑，對其綜合性能進行了同等條件下的對比試驗。

2.1 構(gòu)件粗糙面(沖洗面)凹凸深度對比分析

為使用1～3號3種露骨劑的混凝土試件，經(jīng)60 ℃蒸養(yǎng)箱中蒸養(yǎng)養(yǎng)護12 h后拆模，將拆模后的試件立即移至沖洗區(qū)，在15 MPa高壓水槍的水壓條件下，間隔不同距離(水槍管與沖洗面的距離)進行沖洗后，測試試件沖洗面的凹凸深度，結(jié)果見表2和圖1所示。

表2 不同露骨劑產(chǎn)品的凹凸深度 mm

圖1 不同沖洗間距下構(gòu)件的凹凸深度

結(jié)果表明，不同沖洗間距下，沖洗面凹凸深度均是1號>2號>3號，1號與2號的沖洗面凹凸深度接近，明顯高于3號。隨著沖洗間距逐漸增加，3種試件的沖洗面凹凸深度均逐漸下降，但在距離為1.5 m時，3種產(chǎn)品的沖洗面凹凸深度仍然在4 mm以上，基本滿足施工需求。

2.2養(yǎng)護時間對構(gòu)件粗糙面(沖洗面)凹凸深度影響分析

將1～3號3種露骨劑均勻涂刷于150 mm×150 mm×150 mm的塑?；嫔?，涂刷厚度控制在0.2 mm，涂刷完成后1 h內(nèi)進行混凝土澆筑、振搗，并送進60 ℃的蒸養(yǎng)箱，進行蒸養(yǎng)養(yǎng)護，蒸養(yǎng)12 h后，將試件從蒸養(yǎng)箱中移至20 ℃、90%濕度環(huán)境下分別養(yǎng)護24 h、36 h、48 h、72 h、96 h后拆卸模具，之后立即用工作壓力為15 MPa的高壓水槍沖洗試件表面未凝固的砂漿，沖洗間距為(50±10)cm，對沖洗后的沖洗面凹凸深度進行測試，結(jié)果見表3和圖2～3。

表3 養(yǎng)護時間對粗糙面凹凸深度的影響 mm

圖2 不同養(yǎng)護時間下構(gòu)件的凹凸深度

結(jié)果表明，隨著養(yǎng)護時間的延長，使用1～3號不同露骨劑的構(gòu)件凹凸深度均逐漸降低，沖洗難度均逐漸增大。養(yǎng)護時間從24 h延長至96 h，構(gòu)件沖洗面的凹凸深度均是1號>2號>3號，其中，使用1號的構(gòu)件在養(yǎng)護72 h后，沖洗面的凹凸深度為4.2 mm，在養(yǎng)護96 h后沖洗面的凹凸深度為3.8 mm(接近4 mm)，且沖洗后的沖洗面的凹凸深度均勻一致；使用2號的構(gòu)件在養(yǎng)護36 h后就出現(xiàn)局部沖洗不掉的情況，隨著養(yǎng)護時間的延長，這種現(xiàn)象逐漸加劇。使用3號的構(gòu)件在養(yǎng)護36 h后沖洗面的凹凸深度為4.2 mm，養(yǎng)護48 h后沖洗面的凹凸深度降低為2.8 mm，養(yǎng)護96 h后沖洗面的凹凸深度降低為2.0 mm，根據(jù)JGJ 1—2014中要求的預(yù)制墻板粗糙面(沖洗面)凹凸深度應(yīng)≥4.0 mm，預(yù)制梁、柱粗糙面(沖洗面)凹凸深度應(yīng)≥6.0 mm，其構(gòu)件粗糙面凹凸深度未達到要求。

2.3 不同露骨劑的施工性能對比分析

將1～3號3種露骨劑分別均勻涂刷于150 mm×150 mm×400 mm鋼?；嫔希煌豆莿┊a(chǎn)品的施工性對比結(jié)果見表4和圖4所示。

表4 不同露骨劑產(chǎn)品施工性對比分析

圖3 不同養(yǎng)護時間下構(gòu)件的凹凸深度情況

圖4 不同露骨劑產(chǎn)品涂刷效果對比

從涂刷后的效果分析來看，三種市售露骨劑的易涂刷性能均較好，施工消耗量相差不大，基本都在0.2 kg/m2左右。

從涂刷后試模表面的均勻程度來看，1號和3號要優(yōu)于2號，2號涂刷后，原均勻鋪展的膜層在試模表面逐漸產(chǎn)生較多的“縮孔”現(xiàn)象，說明該產(chǎn)品對基材的鋪展和潤濕性較差，最終導(dǎo)致沖洗面局部沖洗不掉的現(xiàn)象(如圖3(b-2)～(e-2))。1號和3號涂刷后，基材表面較為均勻，未出現(xiàn)明顯縮孔現(xiàn)象，但因3號為無色透明液體，在施工中很難保證工人是否會因為看不清而導(dǎo)致漏涂現(xiàn)象出現(xiàn)，或者出現(xiàn)反復(fù)涂刷的問題。

在涂刷后的流墜性方面，1號產(chǎn)品在立面涂刷后不易流墜，2號和3號產(chǎn)品在立面涂刷后容易向下流墜并污染模具底部非粗糙面(沖洗面)，造成試件非沖洗面出現(xiàn)掉邊、掉角的問題。分析原因為，1號產(chǎn)品擁有類似于牙膏的觸變性，存儲時接近膏狀，在刷涂剪切力下或攪拌時又能恢復(fù)流動性，故而在立面施工時既能易于施工，同時又不存在因稠度較低或自重過大而產(chǎn)生向下流墜的問題。

3 結(jié)論

3.1 隨著沖洗間距的逐漸增加，3種產(chǎn)品的沖洗面凹凸深度均逐漸下降，不同沖洗間距下，沖洗面凹凸深度均是1號產(chǎn)品的凹凸深度最大，可見1號露骨劑的應(yīng)用效果最佳。

3.2 隨著養(yǎng)護時間的延長，使用1～3號不同露骨劑的構(gòu)件凹凸深度均逐漸降低、沖洗難度均逐漸增大。使用1號產(chǎn)品的構(gòu)件在養(yǎng)護時間>72 h后其沖洗面凹凸深度仍有4.2 mm的露骨深度，滿足標準要求的4 mm以上；使用2號產(chǎn)品的構(gòu)件在養(yǎng)護時間>36 h后就會出現(xiàn)局部沖洗不掉的現(xiàn)象；使用3號產(chǎn)品的構(gòu)件在養(yǎng)護時間>48 h后露骨深度降到了2.8 mm左右。

3.3 1～3號混凝土露骨劑的易涂刷性能均較好，施工消耗量相差不大；在涂刷后的流墜性方面，1號產(chǎn)品在立面涂刷后不易流墜，2號和3號產(chǎn)品在立面涂刷后容易向下流墜并污染模具底部非粗糙面(沖洗面)。

3.4 從涂刷后試模表面的均勻程度和對基材的潤濕鋪展性來看，1號和3號要優(yōu)于2號，2號露骨劑產(chǎn)品對基材的潤濕性和鋪展性較差，容易出現(xiàn)構(gòu)件沖洗面沖洗難和凹凸深度不均勻的現(xiàn)象。