白色超高性能混凝土裝飾薄板的制備及應用

李 城 陳 敬 樊先平 袁涵秋 徐心舟

Cement and concrete production 水泥與混凝土生產

白色超高性能混凝土裝飾薄板的制備及應用

李 城1，2陳 敬1，2樊先平1，2袁涵秋1，2徐心舟1，2

（1.重慶建工建材物流有限公司，重慶 401122；2.重慶市建筑材料與制品工程技術研究中心，重慶 401122）

本文開展了白色超高性能混凝土（UHPC）的制備和安裝工藝研究，制備出強度等級RPC120、尺寸1105mm×1400mm×20mm的白色UHPC裝飾薄板，通過工程應用表明，UHPC薄板可采用干掛安裝，具有良好的裝飾效果，可為UHPC裝飾板材的制備和應用提供借鑒。

白色超高性能混凝土（UHPC）；裝飾薄板；制備；安裝

0 引言

超高性能混凝土（UHPC）是二十世紀末以來迅速發展的新型建筑材料之一，近年來逐漸成為土木工程材料甚至結構設計研究的熱點，“超高”主要體現在超高的力學性能和耐久性能，UHPC是水泥基工程材料性能的重大跨越，具有優異的性，目前以橋梁路面板、高鐵電纜溝蓋板等預制構件應用較多。UHPC在建筑領域的應用潛力巨大，大量研究人員開展了UHPC在建筑外墻面板，曲面、鏤空、復雜建筑裝飾表皮，輕型陽臺，輕型樓梯等部位的應用研究，該材料在力學性能、減重、表現力方面具有顯著優勢[1~2]。本文開展了裝飾型UHPC薄板的制備研究，通過工程應用探索UHPC薄板的安裝工藝，可為UHPC裝飾板材的制備及應用提供借鑒。

1 工程背景

1.1 工程概況

某公司5樓會議室C立面超高性能混凝土室內裝飾工程，長6.64m，高2.95m。為了突出UHPC簡約天然的飾面效果，選擇白色UHPC裝飾薄板作為裝飾面板，其強度等級RPC120，厚度20mm。

1.2 二次深化設計

基于現場情況以及板材制備安裝角度考慮，對UHPC裝飾板材進行了尺寸排版和預埋插座暗裝底盒的二次深化設計。板材間距5mm，圖1所示為UHPC板材排版情況，對應板材尺寸見表1。

表1 板材尺寸

圖1 UHPC板材排版

2 超高性能混凝土制備及性能

2.1 原材料

與普通UHPC不同，白色UHPC在材料選擇時需考慮材料顏色，該項目選擇52.5強度等級的白色硅酸鹽水泥和白度較好的白硅灰作為膠凝材料，同時選用遮蓋力較強的調色材料鈦白粉提高UHPC白度[3~4]，骨料方面選擇質地堅硬、潔凈的淺色石英砂，為保證流動性，石英砂的最大粒徑不超過1mm，鋼纖維選擇綜合性能較好的鍍銅微鋼纖維， 原材料及技術性能見表2。

表2 原材料及技術性能

2.2 配合比及性能測試

UHPC薄板成型對UHPC流動性要求較高，在UHPC配合比設計時，重點考慮了工作性能，確保達到自密實混凝土填充性SF3的坍落擴展度要求（760mm~850mm）。鋼纖維對UHPC的增強作用較好，但鋼纖維的摻入對工作性能不利，筆者經試驗研究發現，當鋼纖維摻量在2.0%~3.0%時，UHPC具有較好的力學性能，也能滿足工作性能要求。本項目所制備的UHPC薄板對UHPC的力學性能要求也較高，通過試驗最終確定鋼纖維摻量為2.0%。 UHPC配合比見表3，技術性能見表4。

表3 UHPC配合比

表4 UHPC技術性能

3 制備與安裝

3.1 UHPC裝飾板的制備

1）模具準備

因裝飾板依靠UHPC的自密實性流動成型，對模具的水平度要求較高，水平標高偏差較大時，易造成板材厚薄不均勻。選擇水平度較高的地面進行制作，泡沫底臺厚度300mm，底板采用平整度較高的木板，邊模采用20mm的鋁方管，為避免鋁管與混凝土發生反應產生氣泡從而影響板材表觀質量，使用前先進行覆膜隔離處理。為進一步提高板材表觀質量，制作時在底板上覆一層光滑塑料膜紙。模具組裝盡量牢固嚴密，防止空氣進入板材底面造成板材四周花邊。

2）UHPC配制

攪拌制度：投入膠凝材料、鈦白粉及石英砂→攪拌30s→加入水和減水劑→攪拌5min，至砂漿拌合物具有一定流動性→保持繼續攪拌，同時均勻投入鋼纖維→繼續攪拌2~3min，至鋼纖維分散均勻。

3）UHPC澆筑

由于UHPC膠凝材料用量大，水膠比低，新拌UHPC表面極易起皮，澆筑過程對裝飾板材表觀質量十分關鍵，否則易造成板材表面澆筑紋路色差缺陷。同一塊板材成型時從一端至另一端均勻連續澆筑，速度不宜過快。澆筑完成后，用抹刀輕拍成型面，使UHPC充分自流平，最后用塑料薄膜覆蓋養護。

4）養護及表面處理

為保證UHPC裝飾板色澤均一，拆模時間為2天，拆模時要注意避免水分和油漬污染。為防止薄板放置時受力變形，拆模后宜將板材平放，裝飾面朝上，并采用潔凈塑料薄膜覆蓋。拆模14天后，進行表面保護劑涂刷，提高板材耐污性能。

圖2 UHPC裝飾板效果展示

3.2 干掛安裝

UHPC裝飾板厚度20mm，單塊最大面積1.55㎡，單塊最大質量78kg，UHPC板的安裝參照《干掛飾面石材》GB/T 32834-2016進行。本項目采用80mm×40mm×2.5mm鍍鋅鋼方管和50mm×50mm×5mm鍍鋅角鋼作為干掛鋼架，鋼架與墻體混凝土結構部位采用膨脹螺栓連接，掛件采用80型雙鉤掛件，每塊板材采用4個掛件固定；后置埋件及鋼骨架焊接位置作清除焊渣并噴涂防銹漆處理，采用結構密封膠對板材間及與頂棚側墻縫隙進行密封處理，膠縫橫平豎直，接縫填嵌密實，寬窄一致。安裝完成后，UHPC板裝飾墻面垂直度、平整度符合要求，無錯臺現象，板材整齊美觀，達到預期效果。

圖3 UHPC裝飾板干掛安裝

圖4 UHPC裝飾板竣工效果

4 結語

UHPC材料具有優異的綜合性能，在建筑工程表皮裝飾及輕型建筑部品方面具有廣闊的應用前景。本文開展了白色裝飾型UHPC的制備及安裝工藝研究，配制出強度等級RPC120及工作性能優異的UHPC，制備出了20mm超薄且表觀質量優異的UHPC裝飾板，應用于某公司室內裝飾墻工程，裝飾效果良好，可為UHPC裝飾板材的制備和應用提供借鑒。

[1] 翁子杰.UHPC輕型建筑部品在裝配式建筑中的綜合應用[D].長沙：湖南大學，2019.

[2]楊偉.淺談UHPC材料在建筑上的多樣化表現—以馬賽項目(MuCEM)為例[J].經貿實踐，2016，287.

[3] 廖娟.白色超高性能混凝土力學與飾面性能研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2017.

[4]王會芳，賴建中，楊潔若.超高性能裝飾混凝土的制備及性能[J].土木工程與管理學報，2017，34（2）：123—127.

重慶市技術創新與應用發展專項《超高性能混凝土開發與應用》（cstc2019jscx-msxmX0014）。

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1007-6344（2021）01-0011-02