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環氧地坪工程施工砂漿的研制及其施工工藝

內容來源:環氧地坪工程施工 作者:翰林地坪 發布時間:2019-02-20 15:29:40 瀏覽次數:

環氧地坪工程施工主要由水泥、超硬骨料及外加劑組成,在初凝階段的混凝土表面均勻干撒,經壓實固化與混凝土地面結構形成抗壓、抗沖擊、耐磨損的高性能耐磨地坪。適用于地下停車站、物流倉庫、重型機械廠等新澆混凝土地面。但市場上的部分無機耐磨材料抗壓強度低、耐磨性能差,嚴重影響工程質量。

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本文研究了水泥用量、砂子級配、石榴石砂和氟硅酸鹽摻量對環氧地坪工程施工砂漿抗折強度、抗壓強度、耐磨度比等性能的影響,制得一種環氧地坪施工砂漿。將其應用于實際工程后發現,規范的施工工藝對工程質量非常關鍵。

1 試驗

1.1 原材料與儀器設備

水泥:P·O52.5水泥,江蘇金壇盤固水泥,性能指標見表1;石英砂:12~20 目與 20~50 目,安徽滁州;石榴石砂:20~50目,山東日照;硅灰:工業級,河南靈壽;氟硅酸鎂、氟硅酸鋅:工業級,常熟市科宇氟化工;其它原材料均為市售。20~50目石英砂與石榴石砂的級配見表2。主要儀器設備:NRJ-411A型水泥膠砂攪拌機,無錫市建筑材料儀器機械廠;NLD-3型水泥膠砂流動度測定儀,上海東舜建材試驗設備有限公司;ZT-96型膠砂試體成型振實臺,無錫市中科建材儀器有限公司;AEC型壓力試驗機,無錫建儀儀器機械有限公司。

1.2 基本配比

硅灰具有很好的分散性,能充分填充在水泥水化物顆粒之間,形成水化硅酸鈣凝膠,提高漿體硬化后的密實程度。本研究中硅灰用量為1~2。

減水劑選取的是減水率為30的粉體聚羧酸減水劑,摻量控制在0.10~0.15,使得水料比控制在10~12,初始流動度為145~160 mm。

添加適量的消泡劑可以很大程度減少漿料中的細微氣泡,從而增加砂漿的密實度。經試驗發現,適宜的消泡劑摻量為0.03~0.05。

為了滿足工程對彩色環氧地坪工程施工材料的需求,可在水泥原色砂漿中添加氧化鐵系顏料粉進行調色,常用的有氧化鐵綠、鐵紅和鐵黃?;疑湍サ仄荷皾{可以用金紅石型鈦白粉搭配氧化鐵黑顏料進行調色。根據不同的顏色需求,顏料的總添加量可控制在2~5。

1.3 測試方法

抗折強度與抗壓強度測試:按GB/T 17671—1999《水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)》中的相關規定進行。

耐磨度比測試:基準砂漿和水泥基耐磨材料的試塊制備按JC/T 906—2002《混凝土地面用水泥基耐磨材料》中7.6.1進行,成型后帶模在標準養護箱中養護24 h,脫模后將試塊放入(20±1)℃的水中養護至規定齡期。試塊應在試驗前15 min從水中取出,擦除表面沉積物并用濕布覆蓋。耐磨性試驗按GB/T 16925—1997《混凝土及其制品耐磨性試驗方法(滾珠軸承法)》中相關規定進行。耐磨度比即為水泥基耐磨材料的耐磨度與基準砂漿的耐磨度的比值。

表面強度(壓痕直徑)測試:按JC/T 906—2002中附錄A,采用鋼球壓痕方法,鋼球直徑10 mm,采用大量程為50 kN的壓力試驗機,以(80±20)N/s的速率加荷至4 kN并持荷10 s卸載,利用讀數顯微鏡讀取壓痕直徑。每個試件取6個點測試,取剩余4個數據的算數平均值作為該試件的壓痕直徑。

2 結果與分析

2.1 水泥用量對砂漿抗折和抗壓強度的影響(見表4)

從表4可以看出,在水泥用量為25~40時,隨著水泥用量的增加,環氧地坪砂漿的抗折、抗壓強度均先提高后降低,當水泥用量為35時,抗折、抗壓強度高。在一定范圍內,增加膠凝材料的用量,會增加水化產物的生成量,提高抗折、抗壓強度。但水泥用量過多會影響體系的體積穩定性,同時降低了砂子的含量,反而不利于強度的提高。綜合考慮,水泥的用量為35,此時,砂漿的7 d抗折強度為12.3 MPa,7 d抗壓強度高于80 MPa,28 d抗折強度為16.9MPa,28d抗壓強度接近120MPa。

2.2 砂子級配對砂漿抗壓強度的影響

適當加入砂子對維持水泥水化過程后期體積穩定性非常重要,同時骨料的增強作用對提高環氧地坪工程的力學性能至關重要。本文選取12~20目、20~50目石英砂和石榴石砂作為骨料。石榴石砂是以天然鐵鋁石榴石為原料經現代工藝技術加工精制而成。其主要成分為SiO2、Al2O3和Fe2O3,還有少量的MgO、CaO、TiO2等。試驗所用石榴石砂為20~50目,密度為3630 kg/m3,莫氏硬度為7.5,具有優異的耐磨性能。在水泥用量為35、砂用量為60的前提下,研究砂子級配對環氧地坪工程施工砂漿抗壓強度的影響,結果見表5。

由表5可以看出,5種搭配中3#和4#試樣的抗壓強度相對較高,7 d抗壓強度約為80 MPa,28 d抗壓強度均高于110 MPa。1?!?#試樣中 12~20 目石英砂用量均為 10,隨著 20~目石榴石砂摻量的逐漸增加,試樣的抗壓強度明顯提高,這與石榴石砂作為增強骨料從而提高砂漿的強度有關。當較細的石榴砂偏多時(4#試樣),影響了砂子合理的級配,同時細砂多了需要提高用水量,因此其抗壓強度會有一定程度的降低。5#試樣在3#試樣的基礎上,增加了12~20目石英砂用量,降低了20~50目石英砂用量,試驗中發現,5#試樣的狀態較散,施工性較差,說明砂子級配很不合理,大大降低了砂漿的抗壓強度。綜上考慮,建議采取3#搭配作為環氧地坪的骨料搭配。表6給出了3#搭配對應的砂子級配。

2.3 氟硅酸鹽對砂漿強度的影響

有研究表明[3],添加適量的氟硅酸鹽可以對地坪砂漿起到增強增硬的效果。因此,試驗選取氟硅酸鎂和氟硅酸鋅,探究不同種類與摻量氟硅酸鹽對地坪工程砂漿抗折、抗壓強度的影響,結果分別見圖1、圖2。

由圖1可以看出,氟硅酸鎂和氟硅酸鋅摻量為0~0.25時,隨著其摻量的增加砂漿的抗折強度均呈先提高后降低的趨勢,說明摻入一定量的氟硅酸鹽有利于砂漿抗折強度的發展。氟硅酸鎂摻量為0.10時,砂漿的抗折強度高,7 d抗折強度可達到13 MPa,28 d抗折強度達到17 MPa;氟硅酸鋅摻量為0.15時,砂漿的抗折強度高,且氟硅酸鋅對抗折強度的提高作用略高于氟硅酸鎂。

由圖2可見,抗壓強度變化趨勢與抗折強度基本一致,均隨著氟硅酸鹽摻量的增加先提高后降低,在摻量為0.15時高,略高于0.10對應的強度。當摻量為0.10~0.15時,7 d抗壓強度可達到80 MPa,28 d抗壓強度超過110 MPa。氟硅酸鋅對抗壓強度的提高作用略高于氟硅酸鎂。氟硅酸鹽與水泥水化產物Ca(OH)2會反應產生晶體物質,如CaF2和K2SiF6,同時氟硅酸鹽水解產物有硅膠,可以填充毛細空隙,提高膠砂結構強度。

考慮到成本因素,氟硅酸鎂的價格為5000~6000元/t,氟硅酸鋅的價格遠高于氟硅酸鎂,通常為20 000元/t,而氟硅酸鋅的增強效果僅略高于氟硅酸鎂,摻加0.15與0.10對應的抗折、抗壓強度相差并不明顯。因此,終確定摻加0.10的氟硅酸鎂。

2.4 佳配比及其性能測試結果

通過不斷優化試驗確定的佳配合比見表7,終制備的砂漿性能測試結果見表8。

2.5 施工工藝

合理規范的施工工藝是必不可少的[4-5]。通過一些工程應用,總結出一套環氧地坪工程施工工藝:新拌混凝土的初凝時間約為4 h,用抹光機找平并提漿,初凝時均勻鋪撒2/3的砂漿;機械打磨平整,待混凝土接近終凝前,均勻鋪撒剩余1/3的砂漿;機械抹光,并養護7 d。

特別要注意,第1次鋪撒的時間要嚴格控制,過早會使耐磨骨料沉入混凝土內部,影響表面強度;過晚時混凝土接近終凝,耐磨地坪砂漿不能與混凝土起到很好的粘結作用從而影響效果。

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環氧地坪工程施工砂在實際工程應用中施工前后的效果對比。并已將其應用于工程實際。結果表明:(1)以P·O52.5水泥作為無機膠凝材料,佳用量為35;(2)合理的砂子級配對砂漿強度非常重要,在一定范圍內增加石榴石砂的摻量可以提高抗折、抗壓強度;(3)氟硅酸鹽的摻入對耐磨砂漿起到增強作用,推薦摻加0.10的氟硅酸鎂;(4)合理規范的施工工藝可以保證地坪工程施工施工質量。

相比于有機環氧體系,環氧地坪工程施工綠色環保、成本低廉、使用壽命長,具有十分廣闊的應用前景。


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