清水混凝土防护材料优选研究

刘登强 ，李科诚,李小君，赵邦坤

(1.中材建设有限公司，北京 100176；2.中交四航局第一工程有限公司，广州 510310；3.日照公路建设有限公司，日照 276827)

清水混凝土是钢筋混凝土施工技术发展的一个方向，它要求一次成型，直接采用现浇混凝土的自然质感作为饰面，具有耐久性好、节省装饰费用和原色保持时间长等优点，是一项涉及到方案设计、模板体系设计和实施、钢筋工程、混凝土材料控制与施工工艺、混凝土表面修补、成品保护、表面涂装以及施工组织、施工管理等方面施工全过程的综合施工技术[1-3]。在我国建工行业标准《清水混凝土应用技术规程》JGJ169—2009中，将清水混凝土分为普通清水混凝土、饰面清水混凝土和装饰清水混凝土。然而，人们花了大量精力和费用将混凝土做到清水饰面效果，如果不加以防护，混凝土由于碳化、污染等原因很快颜色即变深，严重影响外观效果[4,5]，为此该文基于对混凝土外观质量的影响优化防护材料，包括环氧树脂、氟碳漆、硅烷、丙烯酸酯和水泥基防水砂浆，并采用电通量试验方法研究了不同防护材料对于混凝土抗氯离子渗透性能的影响。

1 试 验

1.1 原材料

1)水泥：采用葛洲坝三峡牌PO42.5水泥，化学成分见表1，物理力学性能见表2。

表1 水泥的化学成分 w/%

表2 水泥的物理力学性能

注:参照《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(GB 175—2007)。

2)粉煤灰：湖南常德石门电厂的Ⅱ级粉煤灰，化学成分见表3，物理力学性能指标见表4。

表3 粉煤灰化学成分

表4 粉煤灰物理力学性能指标

3)细骨料：机制砂表观密度2 670 kg/m3，石粉含量3.4%，细度模数2.9，亚甲蓝值0.4，级配见图1。

4)粗骨料：5～25 mm连续级配碎石，母材强度88.2 MPa，吸水率1.1%，压碎值8.3%，针片状含量1%，表观密度2 719 kg/m3，碎石级配见图2。

5)减水剂：国内某聚羧酸减水剂，固含量29%，减水率27.6%。

1.2 试验配合比

试验用到C30、C45混凝土，配合比见表5。

表5 试验混凝土配合比

1.3 试验方法

混凝土电通量试验按照《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法》GB/T 50082规定的试验方法进行。

2 结果分析

2.1 基于外观质量的防护材料优选

2.1.1 环氧树脂

选择北京昆仑公司产MSR环氧树脂进行试验，试验过程中发现，普通环氧树脂具有一定的刺鼻性气味(环氧树脂的固有特性)，粘度较大，试验时采用玻璃棒进行涂抹，大规模大面积使用具有较小的施工难度，图3分别给出了采用环氧树脂进行外防护混凝土试件的表面状态。环氧树脂材料防护涂抹后，随着材料的硬化，混凝土外观清晰度增加，各有色物质显色深度增加。

2.1.2 氟碳漆

氟碳漆主要应用于钢结构防腐领域，在混凝土结构领域应用较少。试验时选择国内某企业生产的氟碳漆进行试验。氟碳漆具有一定的刺鼻性气味(氟碳漆特性)，颜色多样，该试验所用颜色为白色，氟碳漆粘度较小，可以涂刷或喷涂施工，施工工艺较简单。图4为涂刷氟碳漆后混凝土外观。氟碳漆防护涂抹后，混凝土表面一直呈现乳白色，与混凝土初始外观相差很大，无法体现清水混凝土的优势。

2.1.3 硅烷

硅烷是目前应用较多的防水材料，主要特点是硅烷粘度很低，施工方便。所选择的硅烷与水类似，无异味，粘度很低，因此能够深入到混凝土内部空隙中。硅烷施工非常方便，喷涂或粉刷均可。硅烷涂刷于混凝土表面之后，如同混凝土表面覆盖一层水，如图5所示。硅烷使用之后，混凝土试件外观基本无变化，从外观影响的角度而言，硅烷比较适合作为清水混凝土防护材料。

2.1.4 丙烯酸酯

选择了市场上常见的东方雨虹生产的丙烯酸酯防水涂料进行试验，试验过程中发现，丙烯酸酯涂料无异味，颜色呈乳白色，粘度较低，与水拌合后容易施工，施工方式采用涂刷或喷涂均可。在该试验研究过程中，丙烯酸酯与水的混合比例为4∶1(质量比)。图6为丙烯酸酯硬化之后的外观形貌，丙烯酸酯硬化之后会在试件表面形成一层白色保护膜，对混凝土外观影响较大。

2.1.5 水泥基防水灰浆

选择的水泥基防水砂浆为西卡生产的聚合物水泥基防水砂浆，因为此类材料为水泥基材料，无异味，对环境无不利影响，在混凝土表面施工方便，粘结强度较高，目前广泛应用于卫生间防水。图7为水泥基防水灰浆施工之后的表面形态，看起来与普通砂浆区别不大。

2.2 防护材料对混凝土抗氯离子渗透性能的影响

2.2.1 高强度等级混凝土防护

在研究了防护材料对混凝土外观质量影响的基础上，选择了硅烷、丙烯酸酯、氟碳漆和环氧树脂等4类防护材料进行抗氯离子渗透性能对比研究。试验时采用防护材料对混凝土试件的一侧进行防护处理，之后测定混凝土试件的氯离子电通量。

试验结果见表6，该基准混凝土为C45墩身混凝土，该试件的抗氯离子渗透性能较好，电通量低于1 000 C。4种防护材料对于混凝土抗氯离子渗透性能都有不同程度的提高，但电通量降低较少，这与基准混凝土本身具有优异的抗氯离子渗透性能有关。该次试验中，环氧树脂的防护效果最好，其次为氟碳漆，与硅烷效果相比丙烯酸酯性能略优，硅烷效果最差。

2.2.2 低强度等级混凝土防护

采用C30混凝土进行了不同防护材料防护效果试验，试验结果见表7。该次试验中，基准混凝土试件的氯离子电通量为1 900 C，采用丙烯酸酯和氟碳漆防护处理之后的混凝土氯离子电通量显著降低，防护效果非常明显，但环氧树脂和硅烷的防护效果较差。对比高强度等级混凝土防护试验结果具有一定的差异性，这与试验条件有一定关系，但不影响分析总体规律。

表6 不同外防护条件下C45混凝土试件的氯离子电通量

编号防护材料种类电通量/CZ1-0无742Z1-1硅烷712Z1-2丙烯酸酯659Z1-3环氧树脂602Z1-4氟碳漆621

表7 不同外防护条件下C30混凝土试件的氯离子电通量

3 结 论

a.环氧树脂材料防护涂抹后，随着材料的硬化，混凝土外观清晰度增加，各有色物质显色深度增加；氟碳漆防护涂抹后，混凝土表面一直呈乳白色，与混凝土初始外观相差很大；硅烷使用之后，混凝土试件外观基本无变化；水泥基防水灰浆施工之后的表面形态，看起来与普通砂浆区别不大。

b.对于抗氯离子渗透性能而言，丙烯酸酯和氟碳漆防护效果非常明显，但环氧树脂和硅烷的防护效果较差。

[1] 谢雄伟,唐 凯,万纯兵,等.主塔清水混凝土的原材料选择与配合比设计[J].建材世界,2011,32(3):32-36.

[2] 黄国斌,王从才,满传军.某高校图书馆清水混凝土工程施工的技术特点[J].工业建筑,2017,47(9):181-185.

[3] 房艳伟,邓 翀,陈梦义,等.自制海工清水混凝土用外加剂的适应性研究[J].建材世界,2017,38(1):30-34.

[4] 楼丰浪.清水混凝土发展及应用[J].建材世界,2012,33(2):50-51.

[5] 张 兵,李志强,宋普涛,等.基于引气剂优选的C35墩身高性能清水混凝土的配制技术研究[J].新型建筑材料,2017,44(10):51-54.