白色超高性能混凝土装饰薄板的制备及应用

李 城 陈 敬 樊先平 袁涵秋 徐心舟

Cement and concrete production 水泥与混凝土生产

白色超高性能混凝土装饰薄板的制备及应用

李 城1，2陈 敬1，2樊先平1，2袁涵秋1，2徐心舟1，2

（1.重庆建工建材物流有限公司，重庆 401122；2.重庆市建筑材料与制品工程技术研究中心，重庆 401122）

本文开展了白色超高性能混凝土（UHPC）的制备和安装工艺研究，制备出强度等级RPC120、尺寸1105mm×1400mm×20mm的白色UHPC装饰薄板，通过工程应用表明，UHPC薄板可采用干挂安装，具有良好的装饰效果，可为UHPC装饰板材的制备和应用提供借鉴。

白色超高性能混凝土（UHPC）；装饰薄板；制备；安装

0 引言

超高性能混凝土（UHPC）是二十世纪末以来迅速发展的新型建筑材料之一，近年来逐渐成为土木工程材料甚至结构设计研究的热点，“超高”主要体现在超高的力学性能和耐久性能，UHPC是水泥基工程材料性能的重大跨越，具有优异的性，目前以桥梁路面板、高铁电缆沟盖板等预制构件应用较多。UHPC在建筑领域的应用潜力巨大，大量研究人员开展了UHPC在建筑外墙面板，曲面、镂空、复杂建筑装饰表皮，轻型阳台，轻型楼梯等部位的应用研究，该材料在力学性能、减重、表现力方面具有显著优势[1~2]。本文开展了装饰型UHPC薄板的制备研究，通过工程应用探索UHPC薄板的安装工艺，可为UHPC装饰板材的制备及应用提供借鉴。

1 工程背景

1.1 工程概况

某公司5楼会议室C立面超高性能混凝土室内装饰工程，长6.64m，高2.95m。为了突出UHPC简约天然的饰面效果，选择白色UHPC装饰薄板作为装饰面板，其强度等级RPC120，厚度20mm。

1.2 二次深化设计

基于现场情况以及板材制备安装角度考虑，对UHPC装饰板材进行了尺寸排版和预埋插座暗装底盒的二次深化设计。板材间距5mm，图1所示为UHPC板材排版情况，对应板材尺寸见表1。

表1 板材尺寸

图1 UHPC板材排版

2 超高性能混凝土制备及性能

2.1 原材料

与普通UHPC不同，白色UHPC在材料选择时需考虑材料颜色，该项目选择52.5强度等级的白色硅酸盐水泥和白度较好的白硅灰作为胶凝材料，同时选用遮盖力较强的调色材料钛白粉提高UHPC白度[3~4]，骨料方面选择质地坚硬、洁净的浅色石英砂，为保证流动性，石英砂的最大粒径不超过1mm，钢纤维选择综合性能较好的镀铜微钢纤维， 原材料及技术性能见表2。

表2 原材料及技术性能

2.2 配合比及性能测试

UHPC薄板成型对UHPC流动性要求较高，在UHPC配合比设计时，重点考虑了工作性能，确保达到自密实混凝土填充性SF3的坍落扩展度要求（760mm~850mm）。钢纤维对UHPC的增强作用较好，但钢纤维的掺入对工作性能不利，笔者经试验研究发现，当钢纤维掺量在2.0%~3.0%时，UHPC具有较好的力学性能，也能满足工作性能要求。本项目所制备的UHPC薄板对UHPC的力学性能要求也较高，通过试验最终确定钢纤维掺量为2.0%。 UHPC配合比见表3，技术性能见表4。

表3 UHPC配合比

表4 UHPC技术性能

3 制备与安装

3.1 UHPC装饰板的制备

1）模具准备

因装饰板依靠UHPC的自密实性流动成型，对模具的水平度要求较高，水平标高偏差较大时，易造成板材厚薄不均匀。选择水平度较高的地面进行制作，泡沫底台厚度300mm，底板采用平整度较高的木板，边模采用20mm的铝方管，为避免铝管与混凝土发生反应产生气泡从而影响板材表观质量，使用前先进行覆膜隔离处理。为进一步提高板材表观质量，制作时在底板上覆一层光滑塑料膜纸。模具组装尽量牢固严密，防止空气进入板材底面造成板材四周花边。

2）UHPC配制

搅拌制度：投入胶凝材料、钛白粉及石英砂→搅拌30s→加入水和减水剂→搅拌5min，至砂浆拌合物具有一定流动性→保持继续搅拌，同时均匀投入钢纤维→继续搅拌2~3min，至钢纤维分散均匀。

3）UHPC浇筑

由于UHPC胶凝材料用量大，水胶比低，新拌UHPC表面极易起皮，浇筑过程对装饰板材表观质量十分关键，否则易造成板材表面浇筑纹路色差缺陷。同一块板材成型时从一端至另一端均匀连续浇筑，速度不宜过快。浇筑完成后，用抹刀轻拍成型面，使UHPC充分自流平，最后用塑料薄膜覆盖养护。

4）养护及表面处理

为保证UHPC装饰板色泽均一，拆模时间为2天，拆模时要注意避免水分和油渍污染。为防止薄板放置时受力变形，拆模后宜将板材平放，装饰面朝上，并采用洁净塑料薄膜覆盖。拆模14天后，进行表面保护剂涂刷，提高板材耐污性能。

图2 UHPC装饰板效果展示

3.2 干挂安装

UHPC装饰板厚度20mm，单块最大面积1.55㎡，单块最大质量78kg，UHPC板的安装参照《干挂饰面石材》GB/T 32834-2016进行。本项目采用80mm×40mm×2.5mm镀锌钢方管和50mm×50mm×5mm镀锌角钢作为干挂钢架，钢架与墙体混凝土结构部位采用膨胀螺栓连接，挂件采用80型双钩挂件，每块板材采用4个挂件固定；后置埋件及钢骨架焊接位置作清除焊渣并喷涂防锈漆处理，采用结构密封胶对板材间及与顶棚侧墙缝隙进行密封处理，胶缝横平竖直，接缝填嵌密实，宽窄一致。安装完成后，UHPC板装饰墙面垂直度、平整度符合要求，无错台现象，板材整齐美观，达到预期效果。

图3 UHPC装饰板干挂安装

图4 UHPC装饰板竣工效果

4 结语

UHPC材料具有优异的综合性能，在建筑工程表皮装饰及轻型建筑部品方面具有广阔的应用前景。本文开展了白色装饰型UHPC的制备及安装工艺研究，配制出强度等级RPC120及工作性能优异的UHPC，制备出了20mm超薄且表观质量优异的UHPC装饰板，应用于某公司室内装饰墙工程，装饰效果良好，可为UHPC装饰板材的制备和应用提供借鉴。

[1] 翁子杰.UHPC轻型建筑部品在装配式建筑中的综合应用[D].长沙：湖南大学，2019.

[2]杨伟.浅谈UHPC材料在建筑上的多样化表现—以马赛项目(MuCEM)为例[J].经贸实践，2016，287.

[3] 廖娟.白色超高性能混凝土力学与饰面性能研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2017.

[4]王会芳，赖建中，杨洁若.超高性能装饰混凝土的制备及性能[J].土木工程与管理学报，2017，34（2）：123—127.

重庆市技术创新与应用发展专项《超高性能混凝土开发与应用》（cstc2019jscx-msxmX0014）。

TQ172

A

1007-6344（2021）01-0011-02