地坪保護劑在混凝土地坪上的施工性能研究

周曉蘭

（福建省建筑科學研究院有限責任公司 福建省綠色建筑技術重點實驗室，福建 福州350108）

0 引言

根據混凝土地坪表面維護材料的不同，主要分為耐磨地坪、有機類地坪、滲透反應型地坪。耐磨地坪的表層存在一些微孔結構，有害物質容易滲入地坪內部，對混凝土造成破壞。有機類地坪在使用過程中會出現剝落、磨損、老化等現象，從而導致地坪使用壽命縮短，后期維護工作量較大。滲透型混凝土地坪保護劑是混凝土地坪保護材料的發展方向[1]，將混凝土地坪保護材料均勻地噴灑在混凝土地坪表層，通過表面的微孔結構深入混凝土內部與水化產物發生反應生成立體交聯網絡[2]，在完善混凝土水化網絡結構的同時，將混凝土地坪保護材料填充混凝土表層微孔結構中，增加混凝土地坪的表層硬度、致密性、耐磨性等，從而達到保護混凝土地坪、延長混凝土地坪使用壽命的作用。此外，鋰基硅酸鹽類地坪保護劑作為滲透型混凝土地坪保護劑的一種，具有模數高、電荷吸附強，并且可在混凝土地坪表面形成一層耐水的保護膜等優點，得到科研工作者的廣泛研究[3]。但是，目前大部分科研工作都停留對鋰基硅酸鹽的產品性能提升方面，鮮有開展對其施工工藝方面的研究。施工工藝是實現混凝土地坪保護劑產品功能的一個重要步驟，合適的施工工藝不僅能使地坪保護劑達到預期的使用效果，而且可以達到節約材料、控制成本的經濟效益。因此，本文通過設計正交實驗，檢測對滲透型混凝土地坪保護劑施工后的混凝土地坪的表面硬度和24 h表面吸水量的變化趨勢，考察鋰基硅酸鹽類地坪保護劑的最佳施工用量和最合理的反應時間，確定施工工藝并提出施工過程中的質量控制要點，以確保混凝土地坪保護劑可以發揮最佳施工效果。

1 施工用量及反應時間

所用混凝土地坪保護劑是以鋰基硅酸鹽溶液、甲基硅酸鈉溶液（以硅酸鋰溶液的質量為基準內摻6%）及適量表面活性劑、穩定劑、滲透劑配制而成。

1.1 性能檢測

（1）表面硬度是測定混凝土地坪保護劑施工后的混凝土地坪表面性能的一種方法，可以考核混凝土地坪保護劑對混凝土地坪表面硬度的提高情況。測試方法如下：采用鋼球在載荷作用下在材料表面產生壓痕，壓痕直徑反映材料表面的硬度，試驗方法參照《混凝土地面用水泥基耐磨材料》（JC/T906—2002）附錄A。

（2）24 h表面吸水量用來測定混凝土地坪的耐水情況，可以反映地坪保護劑對混凝土地坪表面防水效果的影響。測試方法如下：在試驗面上立一根直徑為20 mm、長120 mm的玻璃管，用松香石蠟密封玻璃管與試件之間的縫隙。將水溶液加入玻璃管中，初始液面高度為100 mm，在液面高度做好標記，玻璃管上端用錫紙遮蓋包住并靜置24 h，記錄液面下降的高度，該下降高度為24 h表面吸水量。

1.2 樣品制備

采用16塊同一配比的澆搗成型混凝土地坪，在相同的環境條件下養護28 d。將混凝土地坪保護劑按一定的用量分別涂抹在混凝土地坪上，經過一段時間的養護后，對分別涂抹的地面進行打磨和拋光處理，并在每塊地面上隨機抽取3個部位的取芯進行表面硬度和24h表面吸水量的試驗，獲得效果最佳且最經濟的地坪保護劑用量及反應時間。

1.3 正交實驗設計及結果分析

1.3.1 正交實驗

采用設計正交試驗研究地坪保護劑在混凝土地坪的施工性能，正交試驗因素水平分布見表1。

表1 正交試驗因素水平分布

以混凝土地坪的表面硬度和24 h表面吸水量為參考指標，設計正交試驗，正交試驗方案及性能測試結果見表2。

表2 正交試驗方案及性能測試結果

1.3.2 結果分析

對16組地坪保護劑的表面硬度、24 h表面吸水量檢測結果進行極差分析，結果見表3。表示該因素位于i水平時各指標的平均數。Ri=max{}-min{}，Ri越大，說明該因素的水平變化對試驗指標的影響越大，反之越小。

表3 極差分析計算結果

從混凝土地坪保護劑對表面硬度的影響可知，影響表面硬度的因素主次順序為A>B，壓痕直徑越小表面硬度越高，因此因素A的最高水平是A3，因素B的較高水平是B3和B4。從混凝土地坪保護劑對24 h表面吸水量的影響可知，影響24 h表面吸水量的因素主次順序為A>B，液面下降高度越小，24 h表面吸水量越少，防水性能越好，因此因素A的最高水平是A4，因素B的最高水平是B4。

為更直觀地觀察因素A、因素B在不同水平下對混凝土地坪表面硬度及24h表面吸水量的影響，現將其繪制成圖。對混凝土地坪表面硬度的影響（如圖1所示），對混凝土地坪24 h表面吸水量的影響（如圖2所示）。

圖1 各因素對表面硬度影響

圖2 各因素對24 h表面吸水量影響

如圖1、圖2可知，當因素水平從1增加到3，即因素A從0.1 kg/m2增加到0.3 kg/m2，因素B從1 d增加到4 d時，因素A、因素B對表面硬度及24 h表面吸水量的影響都比較顯著，而當因素水平從3增加到4，即因素A從0.3 kg/m2增加到0.4 kg/m2，因素B從4 d增加到6 d時，因素A對表面硬度、24 h表面吸水量的影響明顯變小，因素B對表面硬度的影響幾乎可以忽略、對24h表面吸水量的影響明顯變小。

因為混凝土地坪保護劑為滲透反應型材料，從反應用量來看，隨著地坪保護劑用量的增加，表面硬度和24 h吸水量顯著降低，但當反應用量增加到0.3 kg/m2及以上時，反應用量的繼續增加，對表面硬度和24 h吸水量的影響變??；從反應時間來看，在反應初期，地坪保護劑中的有效成分可以快速接觸混凝土地坪中的水化產物并與其發生反應，隨著時間的延長，保護劑中的有效成分仍然可以與混凝土內部進行緩慢的反應，但當反應時間達到4 d后，隨著反應時間的延長，保護劑的有效成分與混凝土的反應率達到較高水平，因此表現為表面硬度（壓痕直徑）和24 h吸水量的減小變緩。

建筑材料行業標準《滲透型液體硬化劑》（JC/T2158—2021）對表面硬度和24 h表面吸水量的性能要求見表4。通過見表2和見表4可知，當因素A和因素B處于水平3時，表面硬度和24h表面吸水量性能均能滿足標準《滲透型液體硬化劑》（JC/T2158—2021）要求。

表4 滲透型液體硬化劑性能要求

綜上分析，在保證混凝土地坪保護劑達到施工效果的同時，考慮到經濟效益及施工工期等因素，即施工用量盡量少，反應時間盡量短，因此推薦A3和B3為最優的施工條件。

2 施工質量控制

混凝土地坪保護劑的施工工藝流程共有混凝土基層處理、地坪保護劑施工、面層拋光等工序。地坪保護劑施工時，施工質量的好壞將直接影響地坪保護劑的使用效果，因此對施工工序的各環節提出質量控制要點。

2.1 基層質量控制及驗收

首先要對基層的表面進行清理，避免地坪基層的起砂、油污等造成對施工質量的影響。其次要控制混凝土地坪的平整度，用2 m的靠尺檢查地面平整度，保證地面平整度達到每平米之內落差不超過3 mm。當地面平整度不符合要求時，需要對凸出部分進行銑刨、打磨，對低凹或空鼓處進行注漿、填補、抹平，注漿或補平的工作，使用的材料可采用專用標號不低于原地坪混凝土的水泥砂漿，補平后的地面至少經過7d方可進行其他施工操作。

為了使地坪保護劑更好地滲入混凝土地坪表層，在地坪保護劑施工前，可對混凝土地坪進行面層打磨處理，去除表面浮漿。

2.2 地坪保護劑施工質量控制

第一，根據施工前的工程現狀，由技術人員對施工隊伍進行技術交底，做好施工前的基層處理工作，并對基層進行驗收。

第二，根據待施工的地坪面積，按0.30 kg/m2的用量稱取混凝土地坪保護劑裝入噴霧器中，噴灑前適當搖晃裝有混凝土地坪保護劑的噴霧器，保證待噴灑混凝土地坪保護劑溶液的均勻性。要注意噴灑時的順序，按照先難后易、先里后外、先高處后低處、先小面積后大面積地進行施工。

第三，混凝土地坪保護劑噴灑結束后，做好保護措施，避免踩踏或上置工具，使其達到4 d階段的混凝土地坪表面濕潤狀態，保證地坪保護劑充分地滲入混凝土中完成反應。

2.3 混凝土地坪拋光

當混凝土地坪保護劑和混凝土地坪充分反應結束后，為了提高地面光澤度、改善地面使用性能及美觀，經混凝土地坪保護劑施工后的地面需進行拋光處理。

第一，混凝土地坪拋光施工前，需對地面噴灑水霧進行潤濕。將所需目數的拋光磨片安裝在地面拋光機的底部，運行地面拋光機且均勻地移動對地面進行整體拋光，地面邊角或凹陷處可用小型手持拋光機進行拋光。同一拋光目數應進行兩遍拋光，當第一遍拋光完成后需對地面進行適當清洗，清除拋光殘留粉塵及廢漿等，然后將地面殘余的水漬掃凈，等地面恢復至規定的潤濕狀態時，再進行第二遍拋光施工。若兩次拋光施工間隔時間過長導致地面過于干燥，在第二遍拋光前需重新對地面進行噴霧潤濕后方可進行拋光施工。

第二，根據地坪的設計要求或用途，當配合使用混凝土光亮劑或混凝土拋光液等進行拋光施工時，可不對地面進行潤濕處理，以免影響拋光輔助劑的施工效果。拋光輔助劑需要按照相應的產品要求使用，施工后需要對其清洗干凈，以免殘留液結晶附著地坪表面，影響地坪整體使用性能。

第三，拋光結束后，地坪需仔細沖洗，除去打磨拋光殘余的粉塵及廢漿，待地坪干燥后即可投入使用。

3 總結

隨著混凝土地坪保護劑用量的增加、反應時間的延長，其表面硬度和24h吸水量顯著降低，但當反應用量增加到0.3 kg/m2以上、當反應時間達到4 d時，對表面硬度和24 h吸水量的降低明顯減緩，綜合考慮施工成本和施工工期的情況下，推薦混凝土地坪保護劑的最佳施工用量為0.3 kg/m2，最佳反應時間為4 d。

為確?；炷恋仄罕Ｗo劑能達到期望的效果，要對施工過程中各個環節的質量進行嚴格把控。特別注意的是，施工前，保證混凝土地坪的平整度在每平米之內落差不超過3 mm，對施工人員進行技術交底，并嚴格按照推薦用量進行施工；施工后，按推薦反應時間進行養護，待反應時間結束后，應對混凝土地坪進行噴水拋光，除去殘留液結晶清掃粉塵和廢漿。