混凝土拋光地坪

1、新材料與新工藝I材料與建造章明同濟大學建筑與城市規(guī)劃學院 教授、博士生導師、建筑系副 主任，同濟大學建筑設(shè)計研究 院(集團)有限公司原作設(shè)計 工作室主持建筑師。裘漢澤同濟大學建筑與城市規(guī)劃學院 碩士研究生。阿斯普丁( Joseph Aspdin )發(fā)明“開拓者”水泥拉斯維加斯的Bellagio庫房拋光混凝土地坪Polished Con Crete Floori ng混凝土拋光地坪摘要 介紹混凝土拋光工藝的歷史、基本概念及分類，著重闡述混凝土拋光地坪的藝術(shù)性及主要的施工步 驟，并分析混凝土拋光工藝在美國海軍航空基地、新西蘭羅托魯瓦能源活動中心和同濟大學建筑設(shè) 計研究院原作設(shè)計工作室中的應(yīng)用。關(guān)鍵

2、詞混凝土拋光藝術(shù)性施工工藝1824年，英格蘭的阿斯普丁(Joseph Aspdin )發(fā)明了“開拓者”水泥，到今天水泥仍位居建筑三大基材之首。從以建筑大師安藤忠雄為代表的清水混凝土建筑，到2014米蘭設(shè)計周上的混凝土家具，幾百年來隨著科技的進步，混凝土適用領(lǐng)域也越來越廣泛，表現(xiàn)形態(tài)也越來越多樣，這也給混凝土拋光工 藝帶來了巨大的發(fā)展機遇。20世紀末，用水磨方法對花崗巖和大理石進行拋光的工藝已經(jīng)日趨成熟，但將水磨方法應(yīng)用于混凝土拋光的處理才剛剛起步。1998年，在突尼斯，一個通常承接天然石材拋光工作的承建商應(yīng)皇室要求，需要對圍繞宮殿的混凝土進行拋光。承建商聘請了新的工人進行施工，然而當他回來檢查

3、項目進度時，卻發(fā)現(xiàn) 工人在使用干磨而非通常的水磨方式對混凝土進行拋光。他立刻制止了工人的打磨，但隨后驚奇地發(fā)現(xiàn)， 干磨混凝土拋光的效果并不遜于水磨。從此，干磨混凝土拋光的工藝才被人們發(fā)現(xiàn)和利用。真正意義上的第一塊機械拋光混凝土地坪出現(xiàn)在1999年美國拉斯維加斯的Bellagio 庫房，面積達到40 000平方英尺。從那以后，拋光混凝土地坪憑借其獨特的裝飾效果和自然樸實的風格，以及其本身所 具備的混凝土良好的物理和化學性能及無污染的特質(zhì)，在世界各地的裝飾性地坪和工業(yè)地坪場合得到了 越來越多的應(yīng)用。1混凝土拋光的基本概念及地坪分類拋光混凝土，是指混凝土通過研磨工具逐步打磨并經(jīng)與化學硬化劑共同作用后

4、所形成的混凝土表 面。施工者使用化學硬化劑滲透自然澆筑的混凝土，使其表面強度和致密度得到強化，并通過機械打磨 和拋光提高其平整度和反光度，從而使混凝土地坪兼?zhèn)涫褂眯阅芎吞厥獾难b飾效果。打磨露出的骨料突顯混凝土的自然之美各色水泥與特產(chǎn)石材骨料的多樣搭配鑲嵌在混凝土中的海螺被打磨后露出的斷面極具藝術(shù)性施工步驟：研磨一修補一固化一拋光近年來，染色劑和染料也被廣泛應(yīng)用于混凝土拋光工藝中，用來增強其美觀性。在混凝土澆筑過程中，可以預先根據(jù)設(shè)計需要添加不同級配和顏色的骨料，最后通過機械方法研磨露出骨料而進一步增加其裝飾性。 除此之外，還引入切割工藝，如輻射線、網(wǎng)格線、輻射帶、邊角處理等，在有效防止地坪產(chǎn)生

5、裂縫的同時增強 了地面的設(shè)計感。拋光混凝土是一種可持續(xù)的地坪選擇。它可以利用現(xiàn)有的材料及資源，直接對既有的混凝土樓地面進行修復并打磨和硬化處理，這樣能夠有效減少能源及材料的損耗，不失為一種環(huán)保的地坪解決方案。按照拋光地坪的光澤度，拋光混凝土地坪可以分為：工業(yè)級、商業(yè)級、頂級地坪三類。（1）工業(yè)級地坪，是低光澤度定制拋光。該類型主要針對的是大面積的倉庫、超市和百貨公司等室內(nèi)地 坪，其特點是生命周期內(nèi)成本最小，能承受最惡劣的使用環(huán)境。地坪防滑，防滲漏，耐磨損、耐油、耐灰塵， 易于清潔。（2）商業(yè)級地坪，是指對半露出和低露出骨料地坪進行中等光澤的拋光。此地坪針對的是零售業(yè)的室內(nèi) 公共區(qū)域，其特點是容

6、易清潔和保養(yǎng)，耐磨損，防滲漏，防滑。（3）頂級地坪，是對露出骨料的地面進行高光澤度裝飾性拋光。此地坪可用于博物館、展覽館、高檔房 產(chǎn)和其他需要強化地面平整度和反射率的地坪，其特點是反射性和裝飾性好，地面平整度極佳，同時具有極高 的質(zhì)量，且非常耐用，易于清潔。2混凝土拋光的藝術(shù)性混凝土拋光地坪的優(yōu)勢除易清潔、低維護成本、長使用壽命之外，它相對較高的耐磨系數(shù)使得其非常適用于高人流量的公共場合?；炷翏伖膺€能夠減少過敏源，抑制霉菌的生長。此外，通過實踐證明，高反光度的混凝土拋光地坪能夠提高自然光亮，對減少照明能耗有一定的作用。世界LEED組織在2009年指導標準中積極介紹了拋光混凝土的優(yōu)勢，明確采用

7、混凝土拋光地坪能夠為建筑獲得LEED認證加分?；炷翏伖夤に嚱?jīng)研磨去除混凝土表層后，往往更能表現(xiàn)混凝土的自然本色。預混色水泥和特定或特產(chǎn) 的石材骨料（如卵石、花崗巖、黑色玄武巖或礦石、廢石等）混合出的混凝土，再經(jīng)過超精細拋光處理，能呈 現(xiàn)出更多的花色效果。在面層澆筑完成階段，將裝飾性骨料如貝殼、海螺、玻璃碎片甚至金屬汽車零部件等嵌 置其中，拋光后的效果極具藝術(shù)特質(zhì)，有助于實現(xiàn)設(shè)計師的各種創(chuàng)意。3拋光工藝混凝土拋光工藝前期包括研磨（粗磨）、修補、固化、拋光（精磨）四個步驟，一般還需要根據(jù)實際情 況進一步調(diào)整使用的工具和步驟，來達到最終的設(shè)計效果。國外領(lǐng)先的超精細拋光系統(tǒng)還包括“表層抗?jié)B防污 保護

8、工序”，運用混凝土專用保護劑（食品安全級別）后有效防護可達15年以上，期間僅需用干布或?qū)Ｓ们鍧崏|進行擦拭，相對于像石材、瓷磚等地板需要經(jīng)常使用洗滌劑、蠟水等加以保養(yǎng)而言，混凝土拋光地坪維護 成本低廉且環(huán)保。（1）研磨（粗磨）是指使用金屬金剛石工具進行打磨，可以清除地面上的細微麻點、瑕疵、著色劑或其117他薄涂層（如環(huán)氧涂層、自流平水泥、PVC塑膠地面等），為后續(xù)的拋光工序做準備。根據(jù)不同的混凝土地面狀況，研磨工序通常可分三到四個步驟進行。（2）修補是指使用修補劑將混凝土中的氣泡痕跡、龜裂、細微的凹穴填平。（3）固化是指在混凝土表面涂抹固化劑硬化混凝土的過程。固化劑不僅可以滲透到混凝土的細小縫隙

9、中， 將毛細孔緊密填塞，還可以大大提高混凝土的強度，使其更加堅固耐用，從而極大減少地坪后期維護的工作量。（4）拋光（精磨）是指施工人員使用樹脂磨片（一種樹脂金剛石工具）對地面進行打磨，直到地面呈現(xiàn)出預期的光澤度為止，可分為三至五個步驟。根據(jù)地面情況及光澤度要求，最高可使用目數(shù)為3 000目的樹脂磨片。不同目數(shù)的樹脂磨片可以使表面呈現(xiàn)素雅、純粹的啞光感，抑或高反光度的光澤感?；炷恋仄罕M管可以采用濕磨或干磨的方法進行拋光，但由于干法拋光速度更快、操作更簡單、更環(huán) 保，因此干法拋光是目前工業(yè)領(lǐng)域最常用的拋光方法之一。濕法拋光需要用水來冷卻金剛砂打磨機和清除機 器上的研磨屑。由于水像潤滑劑一樣可以減

10、小摩擦力，因此它可以延長拋光機的使用壽命。但濕法拋光的最 大缺點是產(chǎn)生大量的泥漿。干法拋光則不需要使用水，而且干法拋光使用的地坪拋光機上安裝有集塵裝置， 可以有效地吸收粉塵顆粒。國外先進的吸塵設(shè)備通常具有三級過濾裝備和脈沖反吹裝置，能過濾掉99.9%1微米（PM1）以上的粉塵，收集到的粉塵可用于制磚廠制磚或攪拌站替代粉煤灰用于混凝土的生產(chǎn)。4混凝土拋光地坪案例介紹按照原有地坪的種類，混凝土拋光地坪可分為：新澆筑地坪及舊翻新地坪兩大類。（1）新澆筑地坪，又稱混凝土直磨技術(shù)，是指在混凝土地面澆筑過程中加入混凝土密封固化劑，化學反 應(yīng)生成永久性凝膠，再通過機器直磨得到一個防塵、致密的整體。新澆筑地坪

11、使用混凝土拋光工藝能夠有效降低成本。在新澆筑地坪中，施工者需要控制好混凝土的早期澆筑，包括骨料的種類和粒徑的選擇，控制骨 料的級配與平整度，且澆筑時要避免踩踏，以免形成骨料的不均勻下沉，從而保證高質(zhì)量面層的完成，使混 凝土拋光地坪達到最佳的效果。（2）舊翻新地坪，在原有的地坪上使用混凝土拋光進行改造。原有混凝土中的沙礫和天然骨料經(jīng)打磨拋 光后會逐漸呈現(xiàn)，進而煥發(fā)出溫潤的光澤。美國海軍航空基地超精細拋光混凝土地坪#羅托魯瓦能源活動中心混凝土地坪研磨拋光過程羅托魯瓦能源活動中心混凝土地坪拋光后效果4.1美國海軍航空基地：新澆筑地坪、頂級地坪先進的拋光工藝能夠利用研磨機的特殊結(jié)構(gòu)和特殊修補材料，在金

12、剛石磨片研磨混凝土表面過程中，自 動高壓填充、修復混凝土表面的自然缺陷（如龜裂紋、砂眼、氣孔等），從而能夠使最終完成面具有媲美石 材和?；u的細膩與光亮。利用這一技術(shù)，建筑物樓地面功能裝飾一體化得以實現(xiàn)，成為更加質(zhì)樸和環(huán)保的 樓地坪解決方案。位于加州科羅拉多的美國海軍航空基地是按照美國綠色建筑委員會的LEED黃金級標準來打造的。建筑最終能夠減少 30%的能源損耗?；貎?nèi)用于年輕單身者休閑放松的大廳地坪采用了超精細拋光混凝土工藝。這 種地坪不但契合了建筑現(xiàn)代、簡潔、大方的風格，易于清潔保養(yǎng)，同時在保證地坪持久性的同時，還有效降 低了成本。由于拋光地坪不需要養(yǎng)護期，所以能夠按規(guī)定工期完成施工。在混

13、凝土澆筑階段，設(shè)計師選用了 特殊的骨料（灰色、黑色、白色三色石子）作為最終的裝飾。4.2新西蘭羅托魯瓦能源活動中心：舊翻新地坪、頂級地坪對既有混凝土地坪進行改造簡單易行，當素混凝土地面（骨料耐磨地坪）或覆蓋有環(huán)氧、塑膠等材料的 地面出現(xiàn)破損需要翻新時，可以利用混凝土拋光工藝對其實施干式無塵施工、減法式作業(yè)（不疊加任何材料 和涂層），最后形成完成面堅硬耐磨、維護成本低廉的地坪。位于新西蘭羅托魯瓦湖邊上的羅托魯瓦能源活動中心是一處城市的綜合活動中心。這幢現(xiàn)代的建筑總面2積達8 255m，分為10個獨立會議室。作為城市的標志性建筑物之一，政府每年會花費一定的資金對其進行整 修，然而在經(jīng)過了4年的使用

14、后，原地坪（加了防滑顆粒的環(huán)氧涂層）情況仍不容樂觀。地坪表面的損壞極大影響了建筑的整體美感，同時每年大筆的保養(yǎng)費用也增加了政府的財政支出。政府希望保留原有的混凝土地 面，提高地坪的耐用性，延長生命周期，并且減小保養(yǎng)費用。在進行公開招標后，混凝土拋光頂級地坪被應(yīng)2用于地面的改造設(shè)計中。該項目總面積約為2 ooom但地面的改造施工（包括伸縮縫的填補和修復）卻僅用了7天。羅托魯瓦區(qū)政府稱贊該項目遠超預期想象，地坪的改造設(shè)計有效提高了能源活動中心的實用性和自身 價值。該地坪改造設(shè)計還在今年獲得最佳翻新工程獎項。原作設(shè)計工作室庭院中的地坪4.3同濟大學建筑設(shè)計研究院原作設(shè)計工作室：新澆筑地坪同濟大學建筑

15、設(shè)計研究院原作設(shè)計工作室前身是上海鞋釘廠老廠房。在改造設(shè)計中所有室內(nèi)外地坪均采用混凝土直磨技術(shù)，但根據(jù)不同的使用需求調(diào)整了打磨次數(shù)。例如，庭院中的地坪只需100目，去除浮漿層，微微露出細石子，保持質(zhì)樸的混凝土毛面肌理，與青磚院墻的古舊感相匹配。工作區(qū)地坪則需400目 保持中等光滑度的混凝土啞光面肌理，便于清潔又不易打滑。多功能區(qū)地坪則需1 500目，達到高光澤度的混凝土鏡面肌理。121#原作設(shè)計工作室工作區(qū)混凝土地坪澆筑和拋光過程原作設(shè)計工作室工作區(qū)地坪啞光面肌理效果原作設(shè)計工作室多功能區(qū)地坪澆筑和拋光過程原作設(shè)計工作室多功能區(qū)地坪鏡面肌理效果#與混凝土桌面一同打磨的黑色亞克力字體123#5結(jié)

16、語在建筑行業(yè)，拋光混凝土技術(shù)的應(yīng)用不僅僅適用于地坪，其獨特的創(chuàng)意裝飾效果在其他方面也有較廣泛 的應(yīng)用。近年來，彩色拋光混凝土的興起給拋光混凝土地坪的利用提供了更多可選擇的機會。事實上，拋光混凝 土已經(jīng)是混凝土染色發(fā)展的又一個動力。與著色劑相比，顆粒尺寸較小而且溶解性更好的染色劑滲透性能更 好，染色效果更強烈，而且在色彩表現(xiàn)上更鮮活生動。染色的另一個優(yōu)點是，很多染色劑可以漂浮在酒精或 丙酮表面，這種溶劑和水相比，表面張力系數(shù)較低，可以更深地滲透進混凝土層中，而且干化更快。因此在 合適的情況下，染色是打造出彩色拋光混凝土的最佳方法。利用不同材料在混凝土拋光中的嵌入，表現(xiàn)出特 有的圖案和標識，也成為拋光混凝土應(yīng)用的新亮點