文/董荣珍　马保国　朱洪波

摘要：通过材料优选及复合研制了高性能彩色固化剂(HPCH)，其耐磨性能、体积稳定性、耐盐蚀能力超过国外同类产品，其耐析霜、耐老化等性能达到国内、外同类产品水平。依据功能结构设计思想，通过现场一次性施工工艺，将表面处理层、装饰功能层及基础结构层有机地结合起来。探讨了HPCH的现场施工工艺。

一、前言

商品砂浆有着集中生产与统一供应等特点，能为采用新技术与新材料、实行严格质量控制、改进施工方法、保证工程质量创造有利条件。作为最重要的商品砂浆，干混砂浆在品质、效率、经济和环保等方面的优越性随着研究开发和推广应用已日益显示出来。其优越性可用四个字来概括：多、快、好、省。

装饰砂浆是一种具有装饰效果的墙面抹灰的总称，其中以聚合物改性水泥基干混砂浆制得的装饰用砂浆应用最为广泛，在欧洲广泛替代涂料、瓷砖,用作建筑外墙装饰的材料，具有返璞归真的三维外观，装饰效果自然独特，透气抗裂，效果持久。装饰砂浆一直受欢迎的原因是它的涂层相对较厚(可达2～3mm)，且可加工成各种风格的纹理表面，这使建筑设计师有很大的选择余地。同时，使用水泥作为主要胶粘剂，使装饰砂浆的价格在大宗用途的材料中极具竞争力。

本文研究了一种新型的应用于地面装饰的装饰砂浆——高性能彩色固化剂(HPCH)，通过特殊的施工工艺，实现灵活多变的立体装饰效果，使HPCH与基体材料及性能形成合理融合及梯度过渡。

二、HPCH的研制及实验方法

1、原材料

武汉产42.5白水泥，白度不小于80%；武汉及湖南颜料；湖南产耐磨介质，具有一定的粒度级配，显微硬度为1250～1300kg/mm3；颜料分散剂NNO；自产复合外加剂。

2、生产工艺

生产中先将各原料在小型预均化库中分别均化，将经过预均化处理的复合外加剂和着色颜料分别计量后送入高速搅拌机，同时添加胶凝材料和耐磨介质于高速搅拌机中充分搅拌，然后用螺旋输送机均匀输入球磨机，研磨后的物料装袋封装即可。

3、实验方法

耐磨试验按《无机地面材料耐磨性试验方法》进行；收缩与开裂测试按照《水泥胶砂干缩试验方法》与《膨胀水泥膨胀率试验方法》进行；耐盐侵蚀性能测试参照ASTMC1092-95A方法进行；快速氯离子测定参照美国ASTMC1202-91的方法进行；耐候性试验参照《彩色建筑材料人工气候加速颜色老化试验方法》和《漆膜耐候性评级方法》进行；泛霜试验参照《加气混凝土干湿循环试验方法》和《漆膜耐候性评级方法》进行。以白霜出现的干湿循环次数、白霜的形状和面积来评价制品的抗泛霜等级。

三、实验结果与讨论

对于高性能装饰层，在材料选择上充分考虑了关于色彩、耐老化、抗析霜、耐磨、抗收缩、耐盐蚀等有关功能的耐久性问题，通过功能组份的掺入及调节，使其功能性更加突出。

经过材料优选及表面改性，HPCH的耐老化性能明显优于传统材料，达到国外同类产品水平；HPCH的抗析霜性能较传统材料有明显优势，基本达到国外同类产品水平，25次循环后只在角部出现少量白华，传统材料则从一开始就表现出较弱的抗析霜的能力，首先在角部出现白斑，接着沿边部扩展，而且失光严重，表面有少量的起粉，析霜的连锁破坏较强；HPCH通过的电量仅为传统材料的49.68%，RF材料为传统材料的45.98%，可认为是复合外加剂中辅助胶凝材料的选用使制品的密实性大提高，改善了孔结构，降低了孔隙率，由此大大减少了离子迁移的通道；HPCH的耐磨性比传统材料提高了49.57%，超过了国外同期产品，这是因为通过材料改性和改善生产工艺，弥补了水泥基材料的许多缺陷，增强、密实、促进水化、改善孔结构，增加了胶结材料与耐磨介质之间的胶结力，有效地提高了耐磨性能。

HPCH材料的干缩性能比传统材料要好得多，早期出现微收缩，之后，开始减缩，28天几乎达到零收缩，并有微膨胀的趋势。RF材料在早期的干缩情况与HPCH材料相似，在后期则表现出缓慢上升的趋势，这将影响材料的耐久性。

HPCH材料的抗硫酸盐侵蚀性能优异，在相同的条件下，其膨胀率比传统材料及国外同期产品均小得多。在早期，HPCH材料的膨胀率非常小且发展缓慢，23周时，HPCH材料的膨胀率仅为传统材料的51%，是RF材料的57%，从变化曲线上可看出，HPCH材料的膨胀发展趋势缓慢，而传统材料及RF材料则都出现了陡增的趋势，也就是说HPCH材料抗硫酸盐侵蚀性是持久的。

四、HPCH施工技术的研究

1、功能结构设计

HPCH的各项性能均比传统材料要好得多。实际工程中应用的材料的性能与HPCH相比有较大差距，因此在实际应用中，依据功能结构的复合设计思想，通过施工工艺实现界面处材料的融合及性能的递变。实际工程结构顺序为有机罩面层、HPCH层、基础结构层。基础结构层提供结构支撑，满足工程强度要求和结构耐久性能要求；HPCH层提供装饰性、高耐磨性、强耐蚀性等功能耐久性；有机罩面层通过渗透形成保护膜，达到防水、隔离等目的。

2、印模施工工艺

(1)基层处理

对于新浇混凝土，要求基层表面平整、干净湿润。对于原有的混凝土路面，则需浇注水泥砂浆对路面进行润湿、找平、振平翻浆，待初凝后，用抹子普遍压一次，要求压实压紧，但不必压光，新抹的混凝土表面要注意保持湿润干净，即可进行下道工序，注意基层处理时要预留切割缝，切割缝间距为6～12m。

(2)表面上色

混凝土表面用抹子抹平时，表面会返出水泥浆，视表面返浆的量决定撒布HPCH的时间，对于水量控制较好的基体混凝土，应立即均匀撒布HPCH，而在实际施工中，往往为了施工方便，会增大水量，这时就需凭经验确定适宜的时间，一般适宜的时间为表面无可见的水浆。HPCH的撒布需分两次进行，第一次撒布HPCH总量的2/3左右，视表面潮湿程度及色差再将剩余的HPCH分散在其上。用抹子抹平HPCH表面，同时，用其它相应工具整饰表面。

(3)压印纹理

HPCH表面水光泽消失并且混凝土处于可以压印的凝结状态时，即可进行纹理压印。对于硬质模板成型，HPCH表面需覆盖塑料薄膜同模板进行隔离，之后用塑料薄膜养护；而软质模板成型，则要求在HPCH表面均匀地撒播脱模粉，然后放置模板，进行纹理压印。脱膜粉兼具养护作用，不需另外养护膜。

(4)面层封闭

待混凝土干固之后(大多数天气之下是施工压模后的第2天)，使用高压冲洗机冲洗掉混凝土表层的脱模料(或基于二次着色考虑而冲洗部分脱模料)。待具有一定强度之后，使用高压水枪或油漆滚筒喷、涂彩色混凝土表层封闭剂，用量一般为0.2kg/m2。封闭剂应选用成膜性能好、渗透性好的产品，能够均匀地渗入HPCH表面，对内部的孔隙及微孔通道进行填充堵塞。封闭剂有水溶型及溶剂型两种。使用封闭剂无须混凝土完全干透，工期短。

五、结论

(1)通过材料的优选与复合，研制出高性能彩色固化剂，其耐老化级别为0级，在测试范围内基本不出现老化现象。

(2)添加微膨胀组分抵抗收缩开裂，在28d基本达到零收缩，并有微膨胀的发展趋势。

(3)匹配辅助的胶凝材料，结构密实，孔隙率小且孔分布偏向于小孔，有效阻止离子交换，同时，辅助胶凝材料二次水化反应显著降低了Ca(OH)2含量。氯离子渗透及Ca(OH)2分布测定结果表明：HPCH通过的电量仅为传统材料的50.95%，Ca(OH)2量仅为传统材料的53%，这从侧面反映出HPCH材料能有效抑制表面析霜，宏观干湿循环测试也表明了HPCH具有较好的抗析霜能力。

(4)依据功能结构设计思想，采用一次施工工艺，HPCH通过基础表面的水分获得流动性，通过水分迁移实现界面处材料的融合及性能的递变。

(5)探讨了压印施工工艺、工具、相关配套材料，提出了整套的施工工序。

(参考文献从略)

作者简介：

董荣珍，华中科技大学土木工程与力学学院在站博士后。

马保国，教授，武汉理工大学材料科学与工程学院建材与制品研究所所长，国家技术标准局轻质建材委员会委员，中国土木工程学会高强与高性能混凝土委员会委员，中国硅酸盐学会混凝土与水泥制品委员会理事。■