一种清水混凝土制备及表面质量控制方法

技术领域

本发明属于混凝土领域，具体涉及一种清水混凝土制备及表面质量控制方法。

背景技术

清水混凝土是一次成型，无需二次加工的混凝土，具有建筑现代主义手法，节能环保而且充满艺术张力，极具装饰效果，因此对表观性能的质量要求很高。清水混凝土存在表面颜色不均，平整度不够，气泡等问题，需要后期修补加工，因此清水混凝土表面质量控制就显得尤为重要。

在清水混凝土制备过程中，混凝土配合比、脱模剂的质量、模板的选择以及模板的施工质量等因素密切影响清水混凝土的表观质量。其中气泡和表面色泽不均是最常见的清水混凝土缺陷。因此从表面张力对气泡的影响，以及混凝土表面分子排列的角度出发，利用延展性表面活性剂对表面张力的调控能力，实现对清水混凝土表面自流平的改善显得尤其重要。另外，通过温度调整清水混凝土表面分子排列，使其与脱模剂分子相斥，易于脱模，从而达到对混凝土表面的保护。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种清水混凝土制备及表面质量控制方法，改善目前清水混凝土表面容易出现气泡和色泽不均等缺陷，减少后期对清水混凝土表面出现缺陷后的修补加工等工作。通过使用温度开关型延展性表面活性剂对减水剂的改性，实现通过局部控制温度调控亲水亲油平衡值，调整混凝土硬化前表面张力，在硬化前身高温度，使混凝土表面呈疏水性，一方面减少表面气泡产生，另一方面，表面疏水性增加，将混凝土内部水分和未水化胶凝颗粒隔离在混凝土内部，表面不易出现水分，胶凝颗粒也不易粘到模板上，延长模板使用周期，改善清水混凝土表观质量，减少色泽不均和气泡等问题。在脱模时，降低模板温度，减小疏水基团尺寸，增加混凝土表面亲水性，使其与脱模剂之间形成憎水层，从而便于脱模。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种清水混凝土制备及表面质量控制方法，其特征在于包括以下原料：50份普通硅酸盐水泥、22份水、120份海砂、150份碎石、13份粉煤灰、10份矿粉、2份减水剂、温敏开关型延展性表面活性剂和25份抗裂纤维；温敏开关型延展性表面活性剂用量为减水剂的3.0wt％-6.0wt％，包括以下步骤：

1)利用温敏开关型延展性表面活性剂对减水剂进行混合改性，得到改性混合溶液；

2)将抗裂纤维超声分散后，按上述重量份配置水泥、海砂、碎石、粉煤灰、矿粉和抗裂纤维加入到搅拌机中搅拌均匀，再加入水搅拌，最后加入步骤1)得到的改性混合溶液，制得清水混凝土。

优选地，所述水泥为P.O52.5水泥；所述海砂的粒径小于2.5mm；所述减水剂为聚羧酸型高效减水剂。

优选地，所述抗裂纤维是废旧衣物和口罩经熔融、热解、挤压和拉伸等工艺再生得到的聚丙烯纤维，将其加入清水混凝土中可大大提高其抗裂性能，对表面裂缝的产生也有抑制作用，将其超声分散后加入清水混凝土中，一方面减轻了废旧衣物和口罩对环境造成的压力，是一种生态友好型增强体，另一方面节约资源。

优选地，所述温敏开关型延展性表面活性剂G-C12PO8S，与一般表面活性剂相比，具有很长的聚氧丙烯链(PPO)，为其提供疏水性，且分子链越长，其疏水性越强，对表面张力的影响越大，其亲水亲油平衡值随温度变化而改变。

所述的温敏开关型延展性表面活性剂，在成型时，可通过蒸养等方式升高温度，使清水混凝土表面分子排列发生变化，表面呈现出疏水性，可将水分和未水化的胶凝材料锁在疏水层内部，不易产生粘连在模板上的情况，延长了模板的使用周期，而且温度升高，混凝土表面的表面能降低，表面趋于流平，产生的气泡在低表面能下很容易消泡，从而增加了表面平整度，减少表面气泡产生。

所述的温敏开关型延展性表面活性剂，在脱模时，将其从蒸养箱取出降温，清水混凝土表面转化为亲水性，与脱模剂分子相斥，从而易于脱模，也不易损伤表面。

本发明还提供上述的清水混凝土制备方法，包括：将温敏开关型延展性表面活性剂和减水剂进行改性获得混合溶液，将聚丙烯纤维超声分散后，按上述重量份配置水泥、海砂、碎石、粉煤灰、矿粉和聚丙烯纤维加入到搅拌机中搅拌均匀，再加入水搅拌，最后加入温敏开关型延展性表面活性剂改性的减水剂混合溶液，制得清水混凝土。

本发明所达到的有益效果：

(1)聚丙烯纤维的掺入大大提高了清水混凝土的抗裂性能，抑制内部以及表面裂缝的生长，废旧衣物和口罩的再生利用得到的聚丙烯纤维表面更加粗糙，与水泥基体粘结性能较好，而且一定程度上缓解了废弃物不当处置对环境造成的压力，是一种生态友好型增强材料。

(2)温敏开关型延展性表面活性剂的使用，利用其对温度敏感性，调节混凝土表面亲水疏水平衡值，充分利用养护时的温度将混凝土表面转变为疏水性，将水分和胶凝材料锁在混凝土内部，另外其表面张力降低使得表面趋于平整，减少表面气泡和不均匀色泽的产生，这是从清水混凝土的配比出发改善其表观性能，避免在混凝土脱模之后对其进行的修补加工。

(3)此类延展性表面活性剂具有在非金属离子环境下增溶的效果，有利于混凝土内部成分的均匀分散，其双亲特性有利于聚丙烯纤维在混凝土内部的分散，改善其抗裂性能。

(4)清水混凝土要求表面完整无缺陷、掉渣、鼓包等，在脱模时通过调节温度使混凝土表面分子排列发生改变，从疏水转变为亲水，从而与脱模剂相斥，易于脱模，而且由于在硬化前期疏水面将胶凝材料阻隔，不易粘在模板上，延长模板使用周期。

附图说明

图1为本发明对比例得到的清水混凝土示意图。

图2为本发明实施例1得到的清水混凝土示意图。

图3为本发明实施例2得到的清水混凝土示意图。

图4为本发明实施例3得到的清水混凝土示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

一种清水混凝土制备及表面质量控制方法，包括以下重量份的原料：50份水泥、22份水、120份海砂、150份碎石、13份粉煤灰、10份矿粉、2份减水剂、25份抗裂纤维，其中温敏开关型延展性表面活性剂用量为减水剂的3.0wt％。

抗裂纤维是废旧衣物和口罩经熔融、热解、挤压和拉伸等工艺再生得到的聚丙烯纤维，将其加入清水混凝土中可大大提高其抗裂性能，对表面裂缝的产生也有抑制作用，将其超声分散后加入清水混凝土中，一方面减轻了废旧衣物和口罩对环境造成的压力，是一种生态友好型增强体，另一方面节约资源。

所述温敏开关型延展性表面活性剂G-C12PO8S，与一般表面活性剂相比，具有很长的聚氧丙烯链(PPO)，为其提供疏水性，且分子链越长，其疏水性越强，对表面张力的影响越大，其亲水亲油平衡值随温度变化而改变。在成型时，可通过蒸养等方式升高温度，使清水混凝土表面分子排列发生变化，表面呈现出疏水性，可将水分和未水化的胶凝材料锁在疏水层内部，不易产生粘连在模板上的情况，延长了模板的使用周期，而且温度升高，混凝土表面的表面能降低，表面趋于流平，产生的气泡在低表面能下很容易消泡，从而增加了表面平整度，减少表面气泡产生。

一种清水混凝土的制备方法，包括：利用温敏开关型延展性表面活性剂对减水剂进行改性获得改性混合溶液，将聚丙烯纤维超声分散后，按上述重量份配置水泥、海砂、碎石、粉煤灰、矿粉和抗裂纤维并加入到搅拌机中搅拌均匀，再加入水搅拌30s，最后加入改性后的改性混合溶液搅拌90s，制得清水混凝土。

浇模24h后待混凝土固结成型后拆除模板，对混凝土进行一定条件的蒸汽养护，采用箱梁蒸汽法，将其置于60℃的箱梁内养护85h，其中升温和降温速度不得超过15℃/h，测试其力学性能。图2为本发明实施例1得到的清水混凝土示意图。

实施例2

一种清水混凝土制备及表面质量控制方法，包括以下重量份的原料：50份水泥、22份水、120份海砂、150份碎石、13份粉煤灰、10份矿粉、2份减水剂、25份抗裂纤维，其中温敏开关型延展性表面活性剂用量为减水剂的4.5wt％。

一种清水混凝土的制备方法，包括：利用温敏开关型延展性表面活性剂加入减水剂对减水剂进行改性获得混合溶液，将聚丙烯纤维超声分散后，按上述重量份配置水泥、海砂、碎石、粉煤灰、矿粉和抗裂纤维并加入到搅拌机中搅拌均匀，再加入水搅拌30s，最后加入改性后的混合溶液搅拌90s，制得清水混凝土。

浇模24h后待混凝土固结成型后拆除模板，对混凝土进行一定条件的蒸汽养护，采用箱梁蒸汽法，将其置于60℃的箱梁内养护85h，其中升温和降温速度不得超过15℃/h，测试其力学性能。图3为本发明实施例2得到的清水混凝土示意图。

实施例3

一种清水混凝土制备及表面质量控制方法，包括以下重量份的原料：50份水泥、22份水、120份海砂、150份碎石、13份粉煤灰、10份矿粉、2份减水剂、25份抗裂纤维，其中温敏开关型延展性表面活性剂用量为减水剂的6.0wt％。

一种清水混凝土的制备方法，包括：利用温敏开关型延展性表面活性剂对减水剂进行改性获得混合溶液，将聚丙烯纤维超声分散后，按上述重量份配置水泥、海砂、碎石、粉煤灰、矿粉、和抗裂纤维并加入到搅拌机中搅拌均匀，再加入水搅拌30s，最后加入改性后的混合溶液搅拌90s，制得清水混凝土。

浇模24h后待混凝土固结成型后拆除模板，对混凝土进行一定条件的蒸汽养护，采用箱梁蒸汽法，将其置于60℃的箱梁内养护85h，其中升温和降温速度不得超过15℃/h，测试其力学性能。图4为本发明实施例3得到的清水混凝土示意图。

对比例1

一种清水混凝土制备及表面质量控制方法，包括以下重量份的原料：50份水泥、22份水、120份海砂、150份碎石、13份粉煤灰、10份矿粉、2份减水剂、25份抗裂纤维。

一种清水混凝土的制备方法，包括：将聚丙烯纤维超声分散后，按上述重量份配置水泥、海砂、碎石、粉煤灰、矿粉、和抗裂纤维并加入到搅拌机中搅拌均匀，再加入水搅拌30s，最后加入减水剂搅拌90s，制得清水混凝土。

浇模24h后待混凝土固结成型后拆除模板，对混凝土进行一定条件的蒸汽养护，采用箱梁蒸汽法，将其置于60℃的箱梁内养护85h，其中升温和降温速度不得超过15℃/h，测试其力学性能。

各实施例测得力学性能列于下表：

表1.清水混凝土力学性能(MPa)

由表1可知，对比例1与实施例1-实施例3制备的清水混凝土抗压性能相差不大，劈裂抗拉强度略有增加。这说明掺入的温敏开关型延展性表面活性剂并不会降低清水混凝土的力学性能。延展性表面活性剂对聚丙烯纤维和水泥基体粘结性的改善提高了抗裂性能。

从说明图1-4可以看出，图1得到的清水混凝土表面有小气孔而且表面色彩不均匀；图2得到的清水混凝土表面颜色不均，而且有水痕，图三可以看出得到的清水混凝土表面颜色均匀而且没有气孔等明显的表观缺陷。由此可以得出温敏开关型延展性表面活性剂的加入改善了清水混凝土的表观质量，当掺入量合适时效果最好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。