超大镜面耐磨地坪混凝土的应用研究

摘要：南京某工程使用了总量2740方的高质量镜面混凝土，本文依托该工程探讨了镜面耐磨地坪混凝土从材料配比优化到施工工艺创新的研究进展，阐述了镜面耐磨地坪混凝土的概念及其表面经过精细打磨和抛光后呈现出的高光泽度和平整度，并通过一系列试验确定了最佳的C30镜面耐磨地坪混凝土配合比和施工工艺，创造性提出了镜面耐磨地坪混凝土的评价指标，同时详细规定了从生产到养护及表面处理的施工工艺流程，确保了镜面耐磨地坪混凝土的实体质量和外观品质。

关键词：镜面耐磨地坪混凝土；正交试验；工艺流程

0 引言

镜面耐磨地坪混凝土是一种经过特殊处理的混凝土，其表面通过精细打磨和抛光后呈现出类似镜面般的高光泽度、平滑度、耐磨性能，在实体工程中美观耐用，被市场所喜爱。

当前，国际国内学术界的研究焦点主要集中在混凝土材料性质、配合比设计以及养护技术等方面，而对于混凝土外观品质与其结构稳定性的相互作用研究尚显不足。陈思翰等人[1]在微观层面建立了基于均匀化理论预测混凝土等效弹性模量的模型；凌海宇[2]通过研究不同的振捣方法，剖析了它们对混凝土性能的影响；李佳琦[3]则依托实际工程项目，结合站台雨棚的典型构造，研究了镜面混凝土在站台雨棚中的应用效果。

本研究涵盖从配合比设计、坍落度控制、施工工艺，旨在研究专业化的生产工艺和施工工艺，确保混凝土硬化后具有高密度、高强度和低收缩率，并通过流程的把控和关键点的控制实现极高的平整度和密实性。

1 试验概况

1.1原材料

（1）水泥：P·O 42.5 水泥；

（2）粉煤灰：使用Ⅱ级粉煤灰，粒径范围为0.5～300μm，细度（45μm方孔筛筛余）为15.2%，需水量比99%；

（3）矿粉：采用S95 矿粉，7d活性指数为83%，28d活性指数为102%，流动度比为103%；

（4）天然砂：选择产地固定、含泥良好、级配优异的天然砂，表观密度为2.5kg/m3，堆积密度为1.54kg/m3；

（5）碎石：选择产地固定、质量优异的碎石，其中，粒径为5～10的碎石占比为68%，粒径为10～25的碎石占比为32%；

（6）外加剂：选择减水率适中、与水泥适应性较好的聚羧酸系高性能减水剂和消泡剂；

（7）拌合水：市政用水。

1.2设计目标和技术难度

目前国内尚无镜面耐磨地坪混凝土配合比设计标准，本文依托南京某工程进行C30镜面耐磨地坪混凝土地坪设计，项目共浇筑2740方。主要设计目标如下：

①凝结时间：初凝时间5h，终凝时间10h；

②坍落度：140mm-160mm；

③含气量＜1.5%；

④表面不平整度严格控制在2mm以内；

⑤不存在蜂窝、麻面及孔径或深度大于2mm的气泡或孔眼；

⑥内部完整密实，表面呈镜面效果；

⑦各接口线型横平竖直，表观质量无色差；

⑧表面抗冲击，耐磨损。

技术上主要存在以下困难：

①浇筑的混凝土可能出现气泡较多，密实度不够；

②混凝土表面由于施工工艺不完善，容易显现划痕、磨损和污染；

③混凝土收缩和温度变化可能导致裂缝，极大破坏表面质量；

④混凝土浇筑后的表面色泽不一致，出现色差影响美观。

1.3减水剂掺量确定

厂家推荐减水剂掺量为 0.8%～1.2%，随着减水剂掺量增加，出机混凝土坍落度增加，流动性能更好，而工程坍落度技术指标要求在150±10 mm，考虑到坍落度经时损失，减水剂掺量为1.0%时，混凝土坍落度最符合实际工程生产所需。当减水剂掺量大于1.0% 时，坍落度符合要求但不经济，掺量小于1%时，混凝土运输、浇筑等过程中易因坍落度经时损失而不能满足施工流动性。

1.4消泡剂掺量确定

在优选减水剂品种及掺量的基础上，消泡剂的合理掺量对混凝土减少气泡含量有着积极的作用。生产厂家推荐消泡剂的掺量为0.05%～0.15%，消泡剂可以在一定程度上降低混凝土中的含气量，但是过量的消泡剂会使混凝土稠度增加，降低流动性。考虑到坍落度损失与混凝土的密实性和非泵施工，工艺上需要加强人工振捣，需要较低的入模坍落度，需要一个较低的含气量。消泡剂的掺量定为0.10%。

1.5复掺粉煤灰矿粉混凝土配合比设计

在减水剂掺量1.0%，消泡剂掺量0.10%的基础上，通过三因素三水平正交试验法，对配合比进行深入研究，以确定砂率、粉煤灰和矿粉的最佳掺量组合。为避免产生浮浆，粉煤灰掺量不易过多，砂率也不宜过高，故设计正交试验L9（33 ）表，砂率控制在38%-42%，粉煤灰和矿粉掺量在10%-30%之间。正交试验测得数据见表1。

从表1中可看出，对于提高混凝土抗压强度而言，最有利的三个参数组合为：砂率的第二个水平（40%），矿粉掺量的第三个水平（20%）和粉煤灰掺量的第一个水平（10%）。

1.6最终配合比

根据上述结果设计C30镜面耐磨地坪混凝土配合比：水泥：粉煤灰：矿粉：砂：石：水：减水剂：消泡剂=249：36：71：724：1086：174：4：0.4（质量比）。

拌合后混凝土初始坍落度为160mm，2h坍损10mm，容重2300kg/m3，含气量1.3%，28d抗压强度42.5MPa，其技术指标均符合施工方要求。

2 镜面耐磨地坪混凝土施工工艺

为保证混凝土达到镜面效果，表面呈现一种平整光滑、自然朴实的状态，消除质量通病，镜面耐磨地坪混凝土施工应从生产、浇筑、养护、表面处理三个方面加强管控。

2.1钢筋绑扎

将钢筋有序排列并备好扎丝，采用“一面顺扣”法绑扎，确保钢筋骨架稳固。在绑扎过程中，严格遵循设计图纸，细致处理主筋、分布筋及构造筋，特别是拐角、接头和搭接部位，同时考虑墙体、柱体钢筋的锚固长度和保护层厚度。绑扎后全面检查尺寸、位置及质量，必要时增设支撑防止浇筑时钢筋移位。本次工程中，地坪采用双层钢筋，上下层间距10cm，下层距底板4cm，横排间距15cm。

2.2侧模放置

利用木方、钢管等部件加固模板，确保浇筑时不移位。在混凝土浇筑前，模板内侧涂抹隔离剂以防止粘连，开设排气孔利于气体排出，从而保证施工质量达标。

2.3浇筑和振捣

浇筑时，确保混凝土连续不间断地摊铺，以保持浇筑工作的连贯性和质量可控性。混凝土运输车到达现场后，对混凝土品质进行抽查，监测混凝土坍落度150±10 mm，含气量＜1.5%，确保其满足施工标准。振捣插入时要快，拨出时要慢，以免在混凝土中留下空隙。每次插入振捣的时间为20-30s左右，并以混凝土不再显著下沉，不出现气泡，水泥浆从混凝土表而轻微溢出为准。振捣时间不宜过久，分层振捣时振捣棒应插入下层混凝土5-10cm，以加强上下层混凝土的结合。

2.4收光工艺

在混凝土适宜的可塑期内，操作抹光机对表面进行精细收光，需兼顾表面平整与内部结构质量，避免过度收光导致混凝土内部疏松、结构强度受损。在收光过程中，施工人员应精准调控力度和时间，确保混凝土表面既美观平整，又能保持内部结构的密实和强度。

2.5切缝工艺

收光8小时后在混凝土表面标定切割线，安装并固定切缝机导轨，开机并注水润滑，调整刀架至所需深度，锁定丝杆及行走机构，随后平稳推动切缝机进行切割作业。切缝工艺关键参数：切缝深度7cm（为板厚1/3）；切缝宽度5mm；长边切缝间距3.5m；短边切缝间距2.5m。现场切缝和柱脚切缝形状为菱形，菱形可以完全释放应力，避免因应力集中导致形成裂缝。

2.6养护工艺

在混凝土缝切割工作结束之后，应采用土工布全面覆盖混凝土表面，以维持其湿润，并按照每10小时左右洒水一次的频率进行养护，确保混凝土在硬化过程中水分充足，进而有效提升混凝土的强度和耐久性，同时也可以有效预防早期裂缝等质量问题的出现。

2.7打磨工艺

在混凝土强度达到约20-30MPa时，利用研磨抛光机进行粗磨、细磨和抛光三步骤。为了提升地坪的品质和耐磨性，施工前会在待处理的地坪表面上均匀撒布硬度高、耐磨性强的金刚砂，使其嵌入混凝土表层，有效增强地坪的耐磨性能和延长使用寿命。首先选用50目磨片粗磨，之后换装100目磨片精磨，最后使用200目磨片抛光，实现混凝土表面如同镜面般的高光洁度。抛光时同步喷洒固化剂，使固化剂能深入混凝土内部并与之发生化学反应，大大提高地坪的硬度、耐磨性和抗渗性，同时赋予抛光后地坪表面持久明亮的光泽。

3 镜面耐磨地坪混凝土外观验收

进行外观质量对比，外观质量验收标准参考JGJ 169-2009《清水混凝土应用技术规范》和GB 50209-2010《建筑地面工程施工质量验收规范》，验收结果见表2。

4 总结

本文结合南京某工程项目，对C30镜面耐磨地坪混凝土进行了配合比试验和性能影响因素，得出以下结论：

（1）设计三因素三水平的正交试验方案研究砂率、粉煤灰和矿粉掺量的影响。严格控制混凝土的坍落度、容重和含气量等关键工作性能指标，并运用抗压强度的极差分析方法。实验结果显示：在砂率为40%，粉煤灰掺量为10%，矿粉掺量为20%时，混凝土展现出优异的工作性能和抗压强度，同时对混凝土表面质量的影响也降至最低。

（2）对镜面耐磨地坪混凝土施工工艺的每一个环节均设定了详尽的要求，并明确规定了各步骤的质量基准，旨在确保镜面耐磨地坪混凝土的实体质量和外观品质都能达到预设的理想状态：无明显色差，裂缝较少且宽度较短，气泡少，平整度高。

参考文献

[1] 陈思翰， 吕方涛， 黄威， 等. 基于均匀化理论的混凝土等效弹性模量预测[J]. 硅酸盐通报， 2022， 41（5）： 1609-1616.

[2] 凌海宇. 零坍落度混凝土振捣工艺研究[D]. 天津： 河北工业大学， 2017.

[3] 李佳琦. 镜面混凝土在客站站台雨棚中的应用[J]. 铁道建筑技术， 2021（12）： 165-169.