金刚砂地坪一体成型施工缺陷分析与质量控制

2021-10-20莫慧莹陈俊杰

广东土木与建筑 2021年9期

莫慧莹，陈栩，陈俊杰

（中国建筑第四工程局有限公司广州 510663）

金刚砂化学名称为碳化硅，因其高化学稳定性及高耐磨性在工业中应用广泛，且辅以混凝土后形成的金刚砂混凝土具有质地坚实、耐磨性佳、耐冲击性好等优点［1-3］。金刚砂地坪地面刚度大，具有较高的承载力，可承受大型、重型机械的静载及动载的作用，因此多应用于工业厂房［4-6］。

研究表明，金刚砂掺入普通混凝土后，与混凝土的其他材料混合后形成交互材料，提高混凝土水化物的均匀性，成型后，混凝土的耐磨性能不仅有可观的提升，混凝土原有的力学性能也有显著提高，其中抗压强度最大增幅可达35%，耐折强度最大增幅可达21%［7-10］。同时，可根据改变金刚砂的掺量，得出金刚砂混凝土的最佳配合比，以适应对地面的不同需求［11-12］。基于以上金刚砂混凝土地坪的优点，广州市黄埔区某厂房项目设计对其厂房首层地面使用金刚砂地坪施工技术。本文基于现有的金刚砂地坪技术，结合项目的实际施工情况，在施工过程中提出技术改进，以控制地坪平整度为核心，找出影响金刚砂地坪平整度的主要因素，并对地坪形成的质量缺陷进行分析总结，以期为同类金刚砂地坪施工提供参考。

1 工程概况

某工程位于广州黄埔区云埔四路，建筑面积14 676.9 m2，其中厂房B设计类型为车间丙类，单层钢结构局部3层混凝土框架结构，地坪采用300 mm厚级配砂石处理基层，中间层为100 mm 厚C15 垫层，面层为200 mm 厚C30 混凝土内配置C8@200 双层双向钢筋网，框架柱四周设抗裂钢筋。其中地坪的设计荷载量为：10 kN/m2，表面硬度要求达到6.0，平整度要求为2 m≤5 mm。

2 金刚砂地坪一体成型施工技术

21 世纪初期，金刚砂地坪一体成型技术已有应用，发展至今日已有20 年的技术沉淀，工艺技术已然成熟，施工的难点、要点在于各个项目的环境条件差异对施工质量的影响，将最终反映金刚砂地坪成品的好坏。

2.1 施工材料与机具选用

⑴施工材料：Sikafloor 彩色耐磨腐蚀合金骨料干撒式地面硬化剂，C30 厂拌标准混凝土以及锂基高光液体硬化剂，浓缩型亮光剂。

⑵施工机具：主要有专用型铁锹、铁耙，振捣棒，驾驶型抹光机，手扶式抹光机，3 m、6 m 方板刮尺，平板槽推，2 m 重型收边刮尺，小型激光整平机，工业吸尘吸水机、高速磨光机、研磨机等。

2.2 施工主要工艺流程

厚填级配碎石处理基层➝整平压实➝浇筑混凝土垫层➝垫层表面凿毛➝绑扎双层钢筋➝支模➝浇筑面层混凝土➝振捣、整平、抹面➝首次撒布金刚砂材料➝搓毛、找平➝二次布料➝翻浆➝抹光➝切缝➝养护➝研磨地面➝涂抹固化剂➝多次研磨➝涂抹光亮剂➝磨光➝成品保护。

2.3 施工步骤

⑴厂房垫层施工完毕并完成养护后，根据施工现场交叉作业综合考虑，将厂房地面部分进行分区，优先选择干扰面少不影响后续施工的板块先行施工，将地面清扫干净，按设计要求绑扎双层钢筋，安装预埋管道，预埋件，定位安装模板，以槽钢、长条角钢作为混凝土浇筑基准面，拟浇筑与未浇筑板块之间需设有防止混凝土漏浆的措施。

⑵浇筑之前应与混凝土搅拌站约定所需混凝土方量以及配送时间，浇筑当日应提前确定混凝土车的停靠位置并架设输送混凝土的管道，为保证浇筑质量，混凝土车辆应连续不间断供应混凝土，摊铺混凝土过程中需要使用激光找平仪随时保证混凝土面层的平整度，摊铺至指定高度后振捣均匀，使用小型激光整平机进行找平、抹面，如图1⒜所示。

⑶混凝土表面微凝，在初凝阶段期间进行金刚砂材料的第一次布撒，用量要求为5 kg/m2，根据混凝土塌落度的差异可适当调整用量，布撒均匀后使用驾驶型圆盘抹光机进行2～3 次的表面翻浆处理，保证金刚砂与表面混凝土充分融合，如图1⒝所示，随后使用手扶式抹光机进行多次抹光。混凝终凝前进行第二次金刚砂的布撒，操作步骤与前次一致。二次抹光结束后对所浇筑板块进行收边处理，边角处采取人工抹平。一板块施工完毕后，应依据排版图进行弹线，在6 h 内施做切割缝，防止混凝土先行开裂，切割缝间距控制在6 m 之内，且柱体周边1 m 范围应根据柱体轮廓切割环柱缝，避免柱脚边形成应力集中导致整块板体破坏，割缝后及时使用环氧树脂进行填缝处理，减少砂石微粒贯入缝中。所有工序完成后7 d内每日进行洒水养护，在此期间注重成品保护，非必要减少上方人员行走，严禁大型静载、动载机械停放在已完成的作业面上。

图1 抹面和提浆Fig.1 Plasering and Cement Paste Pumping

⑷7 d 养护期结束后方可进行地面研磨，为保证地坪平整度，同一板块应由固定操作人员进行研磨，研磨过程应保证匀速、有序、全面，研磨胶片规格为50、150、300、500、1 000、2 000 及3 000 共7 种，规格使用次序应由小到大，每种规格的胶片研磨次数为至少2 次，可根据地面平整情况适当增加某一规格的研磨次数。研磨过程中应同步使用工业吸尘吸水机及时排浆，避免由于泥浆堆积过多影响表面平整度控制。在使用规格为300 的胶片研磨2 次后，即总研磨次数达到6次后，将地面的污染物、杂物及灰尘清理干净后，按比例将固化剂兑水稀释，均匀涂刷在地面上，让其渗透吸收，待地面干燥后，使用相同步骤进行二次固化。待固化剂再次干燥后，将地表残余固化材料清理干净后清洗地面，继续使用其余规格研磨胶片进行后续研磨工序。完成全部研磨工作后清理地面，地面干燥后均匀涂抹地面亮光剂，待亮光剂干燥后，研磨机更换抹光垫片进行最后的抹光打磨，打磨完毕后进行成品保护，施工步骤如图2所示，最终成品地坪如图3所示。

图2 地面研磨施工步骤Fig.2 Ground Grinding Construction Steps

图3 金刚砂地坪成品Fig.3 Finished Product of Emery Floor

3 质量缺陷分析

在施工过程中，针对于不同板块混凝土面板的浇筑条件差异，结合最终成品质量进行分析，明确缺陷成因，便于后续施工尽量避免质量缺陷的形成。

⑴在保证及时切割缝的措施下，部分柱体地面之间仍然出现贯穿裂缝，如图4⒜所示。

原因分析：该部位下方应业主要求增加直径为110 mm 的电缆预埋管，且该预埋管假设在下层钢筋上方，混凝土总面板厚度约为200 mm，在此种情况下，预埋管上覆混凝土厚度不足，该部位较为薄弱，混凝土硬化后体积收缩形成裂缝。

⑵部分板块表面形成起伏面，平整度不达标。

原因分析：由于2车混凝土之间运送时间过长，泵送的混凝土有较大的塌落度差异，或混凝土成品控制不到位，造成相邻部位的混凝土有明显差异，致使混凝土在后期强度形成过程中，水分蒸发量不一致导致表面干缩程度有区别，形成了平整度欠缺的地面。

⑶割缝后的板块周边形成微小裂缝，部分形成龟裂，如图4⒝所示。

图4 裂缝Fig.4 Crack

原因分析：①由于现场交叉作业，无法避免地在未满足养护期的地面进行部分材料的堆载以及小型机具的使用，在堆载以及动载的作用下，极有可能使地面受力不均，扰动混凝土，混凝土在未具有足够强度的情况下无法承受较大的荷载，故而部分地面开裂，形成裂缝；②厂房柱脚混凝土由于应力集中，在混凝土强度初期形成拉应力，同时混凝土硬化期间大量释放水化热，表面混凝土与混凝土内部形成温差，同样会形成拉应力，两种因素共同加剧了该部位的混凝土拉应力，因而形成裂缝；③地面养护期内未能保证充分的洒水养护造成混凝土开裂。

4 地面平整度的影响因素

综上所述，结合广州市黄埔区厂房施工情况，对金刚砂地坪施工过程中各个工序的平整度控制要点进行总结：

⑴ 混凝土质量是影响地坪平整度的最主要因素，混凝土成型后通过打磨工序改善平整度能起到的效果十分有限，且打磨工序人力、时长消耗较大，不利于节约工程成本，因此混凝土浇筑期间是控制地坪平整度的最佳时机。目前商品混凝土十分成熟，出于成本及时间的考虑，多数工程均优先使用厂拌混凝土，出品稳定，质量可靠，然而由于各个混凝土搅拌站的生产工艺及设备新旧程度的差异，生产的混凝土塌落度略有差异，保证同批次混凝土塌落度在合理的区间范围之内，以及混凝土及时配送是地面平整度的关键控制因素。

⑵施工过程中的平整度控制：多处布点，反复核查，准确标识混凝土浇筑高度，使用刚度较大的槽钢、角钢作为混凝土浇筑部位的控制线，辅以激光找平仪，在浇筑过程中随浇随纠，控制好混凝土浇筑面的高度、位置。

⑶在浇筑前期的板块中，本工程使用了2种抹面方式：小型激光整平机抹面及人工找平抹面，在对2种方式进行对比后得出，人工找平抹面更为准确，适合本项目实际情况。小型激光整平机抹面适用范围为150～200 mm 的混凝土面层浇筑，振动板对混凝土振捣的同时进行抹面，然而本工程实际浇筑混凝土厚度≥200 mm，下部混凝土受到的作用有限，整体抹面效果不佳。最后使用人工抹面，多处布点标识浇筑高度，使用3 m、6 m 方板刮尺平板槽推，2 m 重型收边刮尺进行多次抹面，最终效果较为理想，后续板块均采用人工抹面方式。

⑷金刚砂布料的均匀与否对于地面平整度控制同样关键，整个布料过程应多次、少量、均匀铺洒，根据混凝土和易性可对金刚砂用量进行少量增减，机械提浆过程中确保各个部位混凝土与金刚砂混合均匀，减少在同一部位的停留时间，以免形成地面凹陷。机械抹光不到位的部位进行人工抹光，与机械抹光部位衔接平顺。

⑸施工完毕后养护期内保证及时、充分洒水养护，减少对地面的干扰，可有效减少裂缝的形成。研磨工序中，保证研磨速度稳定，研磨次数到位，及时排浆。研磨过程中及结束后均需对地面进行半成品及成品保护。