淺談彩色建筑混凝土的研究與應(yīng)用

1、淺談彩色建筑混凝土的研究與應(yīng)用彩色混凝土是為了改進(jìn)混凝土的裝飾性能， 在近幾十年逐漸發(fā)展 起來的一種新型裝飾混凝土。它一種防水、防滑、防腐的綠色環(huán)保裝 飾材料，能達(dá)到特殊的整體建筑美學(xué)外觀效果， 同時(shí)具有結(jié)構(gòu)混凝土 的各項(xiàng)性能的混凝土。彩色混凝土能永久地呈現(xiàn)各種色澤、圖案、質(zhì) 感，逼真地模擬自然的材質(zhì)和紋理，隨心所欲地勾劃各類圖案，而且 愈久彌新，使人們輕松地實(shí)現(xiàn)建筑物與人文環(huán)境，自然環(huán)境和諧相處, 融為一體的理想。我國對(duì)彩色混凝土的研究與應(yīng)用尚處于初級(jí)階段，相關(guān)研究成果少，工程實(shí)例積累少。但國際上彩色混凝土的設(shè)計(jì)越來越流行，因此 對(duì)彩色混凝土進(jìn)行研究有著和很現(xiàn)實(shí)的意義。彩色混凝土的難點(diǎn)在于原

2、材料選擇、配合比的設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)過程 中對(duì)于泛堿、色差、質(zhì)感的控制。我集團(tuán)公司做了大量的試驗(yàn)進(jìn)行研 究，并應(yīng)用于工程實(shí)際中，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。1. 工程概況由我公司承建的工程位于煙臺(tái)市港城西大街，市政道路約3014米，選用彩色混凝土代替了廣場磚的使用。彩色混凝土具有以下特點(diǎn)：1、低造價(jià)：比廣場貼磚造價(jià)相對(duì)低；2、 施工方便快捷：裝模、大面積澆注混凝土、比鋪磚快捷方便；3、 強(qiáng)度高：該工程彩色混凝土用 C25澆注、表面涂一層耐磨膜，實(shí)際強(qiáng) 度相當(dāng)C30；4、耐磨性高：表面涂一層耐磨膜，比普通混凝土面的耐磨性能 大大加強(qiáng)。市政道路采用彩色混凝土廣場磚效果的工序：1、 澆注細(xì)石混凝土（等級(jí)一般為 C2

3、5、C30）;2、等到初凝時(shí)找平，澆筑彩色混凝土面層；3、 灑一層增強(qiáng)劑隨手磨光（可以選不同顏色的增強(qiáng)劑灑上）；4、蓋模（也就是“磚”的樣式、花紋），使用塑膠模塊（面積約1 m2）， 模塊上根據(jù)實(shí)際工程需要選擇不同模塊圖案，模塊之間交接處吻合， 保證模數(shù)的一致，此階段必須特別注意半成品保護(hù)；5、等到強(qiáng)度達(dá)100%時(shí)，表面清理干凈，上一層油膜（起保護(hù)和耐磨 作用）。2.原材料的選擇2.1著色劑彩色混凝土所選用的著色劑必須是兼?zhèn)漭^好的分散性和較強(qiáng)的著色 能力，對(duì)混凝土性能影響小，對(duì)溫度、日照、大氣中的各類氣體具有 良好的穩(wěn)定性，能耐堿、耐光、耐風(fēng)化，在大氣中長期不變色，不與 混凝土成分發(fā)生有害反應(yīng)

4、。因此，宜選擇性能穩(wěn)定的氧化鐵系列顏料。 在一定范圍內(nèi)，隨著摻量增大，顏色逐漸提高，但摻量過大，混凝土 強(qiáng)度下降，且成本增大。一般控制在水泥用量的 3% 5%。著色劑在控制范圍內(nèi)具有減水性能， 能有效提咼混凝土強(qiáng)度、控制混 凝土凝固時(shí)間、提高混凝土工作性能及抗凍融能力的特性。其物理、 化學(xué)特性要求有：可濕潤性耐堿性、SO3含量、可溶性、空氣養(yǎng)護(hù)穩(wěn) 定性、耐光性和對(duì)混凝土的影響等指標(biāo)，氯化鈣含量越低越好。2.2水泥水泥要求采用同一廠家、同一品種且采用同一批熟料磨制而成的水泥，最好使用白水泥，以減少生產(chǎn)帶來的顏色波動(dòng)。宜采用P042.5普硅白水泥，保水性能要好，同一批水泥使用時(shí)間不宜超過45d（從

5、生 產(chǎn)到使用完）。其技術(shù)控制項(xiàng)目主要有：三氧化硫含量不得超過3.5%， 氧化鎂含量不得超過4.5%，0.08mm方孔篩篩余量不得超過10%， 初凝不得小于45min，終凝不得遲于12h，白度一級(jí)（不得小于82% ）。 強(qiáng)度、安定性必須合格，堿含量小于 0.6%。2.3砂、石砂子采用質(zhì)地堅(jiān)硬、級(jí)配連續(xù)、含水量低、細(xì)度模數(shù)大于2.6%、含泥量不大于15%、雜質(zhì)少、色淺均一的材料；石子采用級(jí)配連續(xù)、顏 色均勻、含泥量小于1%、潔凈的材料。砂石的含泥量要盡量小，避免集料色澤對(duì)著色劑呈色的干擾。 粗骨料 的粒型是影響混凝土質(zhì)感的重要因素， 破碎的碎石是最好的選擇，且 粒徑宜控制在20mm以下。2.4粉煤

6、灰需采用同一批次質(zhì)量合格的I級(jí)粉煤灰，其含碳量低、顏色較淺。2.5礦物摻合料應(yīng)采用活性高、比表面積和片狀特征較高、親水性好、抗收縮和體積 穩(wěn)定性良好的KP新型礦物摻合料（高火山灰活性礦物摻和料）。通過 添加此種摻合料，混凝土抗壓強(qiáng)度普遍提高、早期強(qiáng)度增加明顯、降低了混凝土中游離堿含量、提高了混凝土的密實(shí)度和抗?jié)B性能提高了 彩色混凝土裝飾的持久性。2.6高效減水劑應(yīng)盡量選擇采用聚羧酸高效減水劑，減水率控制在20 %且堿含量低,用量為水泥用量的2%,通過減水劑對(duì)水泥的分散作用，可大大提高 混凝土的流動(dòng)性和坍落度，并提高混凝土各齡期強(qiáng)度，堿含量越低， 成品構(gòu)件泛堿越少。2.7拌合用水混凝土拌合用水中

7、PH值要求5.0，氯離子含量不得超過500mg/l , 堿含量w 1000mg/l，最好采用飲用水。3. 著色劑對(duì)混凝土的影響著色劑對(duì)混凝土的影響從以下兩個(gè)方面考慮：1 ）兩種相同配合比的混凝土中分別摻加推薦的氧化鐵紅著色劑對(duì)混 凝土強(qiáng)度的影響；2）著色劑的耐久性能。3.1著色劑對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響試驗(yàn)配合比和混凝土拌合物性能分別如表 1、2所示。試驗(yàn)結(jié)果表明： 兩種混凝土摻加推薦摻量的無機(jī)氧化鐵紅著色劑后，對(duì)混凝土拌合物 性能及強(qiáng)度無明顯影響。4. 混凝土配合比的設(shè)計(jì)以C25混凝土配合比為例，進(jìn)行試配。C25.混凝土配合比表層數(shù)水灰比砂率實(shí)測坍落單方混凝土用量（kg）%度mm水泥水砂石著色劑1

8、0.415065385205750750無氧化鉻灰20.41454535019474074010.78在初步確定了混凝土的配合比后，現(xiàn)場澆筑了數(shù)個(gè) 600CMX 600CMX 10CM的試塊，用以對(duì)比在不同配合比下色彩的情 況，用此來篩選和確定最終配合比。最終配合比選定之后，我們在現(xiàn) 場附近按照設(shè)計(jì)1:1圖樣支模板，進(jìn)行了樣板道路的澆筑工作，通 過幾次澆筑的情況及實(shí)際效果，最終確定彩色混凝土的配合比。4.施工工藝流程4.1模板支設(shè)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，分別采用定型模板、橡膠異型模板和純木模板； 脫模劑采用水性脫模劑，要求涂抹均勻、無漏涂，易于氣泡排除; 安裝模板時(shí)要求接縫密封嚴(yán)密準(zhǔn)確、不得出現(xiàn)縫隙，防

9、止漏漿； 模板支撐系統(tǒng)要牢固，避免發(fā)生跑模。4.2混凝土攪拌該工程現(xiàn)場施工時(shí)采用的設(shè)備包括 1臺(tái)J2C350型強(qiáng)制式混凝土攪拌 機(jī)，1臺(tái)混凝土泵送機(jī)及混凝土罐車數(shù)輛。將原料按砂、石、水泥、 粉煤灰、KP摻合料、著色劑的順序投放，控制投料計(jì)量誤差小于1%， 均勻攪拌5min，加入配合比中總用水量的80%，在攪拌機(jī)攪拌的同時(shí)，將另外 20%的水與稱 量好的外加劑同時(shí)加入，再攪拌 5min，使混凝土攪拌充分、均勻。攪拌機(jī)、罐車等攪拌機(jī)械每次使用后要徹底清洗干凈，以保證下次施 工正常進(jìn)行，嚴(yán)格按照操作規(guī)程攪拌，按照事先確定的順序添加材料。 總攪拌時(shí)間不宜小于10min，嚴(yán)格控制成品坍落度，保證無離析、

10、泌 水。4.3混凝土運(yùn)輸與泵送澆筑混凝土入罐車前，將灰罐清洗干凈并將罐體中的存水倒出，防止罐內(nèi)存水。為保證混凝土的均勻一致，灰罐轉(zhuǎn)速應(yīng)保持在35r/min，并保證在最短的時(shí)間到達(dá)澆筑點(diǎn)。混凝土輸送泵要求專用，每次使用前 必須徹底清洗。在泵送前要逐車檢查混凝土的坍落度、和易性、色彩 等，合格的方可泵送。泵管內(nèi)保持濕潤，同時(shí)混凝土泵送壓力合理，盡量減少變徑管與彎管 數(shù)量?；炷翝仓按_認(rèn)已完成隱蔽工程驗(yàn)收。下料高度控制為2.5m?；炷翝仓仨毐ＷC連續(xù)，避免產(chǎn)生分層冷縫。4.4拆模為了讓彩色建筑混凝土觀感質(zhì)量好、 色彩均勻，混凝土的拆模時(shí)間不 少于24h，混凝土的強(qiáng)度不小于15MPa。拆模時(shí)緩慢脫

11、膜，嚴(yán)禁用錘 子敲打，防止產(chǎn)生缺棱掉角。拆模后，對(duì)邊角易于碰撞部位，采用木質(zhì)護(hù)角加以保護(hù)。4.5混凝土養(yǎng)護(hù)混凝土拆模后應(yīng)立即對(duì)棱角進(jìn)行保護(hù)并進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，同時(shí)必須保證水質(zhì)純凈。冬季施工時(shí)還應(yīng)保證混凝土出機(jī)溫度大于15 C,入模溫度不得小于10 C。不得使用養(yǎng)護(hù)劑及草簾直接覆蓋，保證養(yǎng)護(hù)溫度 在5C以上，從而達(dá)到養(yǎng)護(hù)的目的。4.6混凝土缺陷修補(bǔ)應(yīng)根據(jù)具體修補(bǔ)部位及情況采用不同修補(bǔ)材料和修補(bǔ)方案。修補(bǔ)材料可以從專業(yè)廠家訂購，也可自行調(diào)配。選用的標(biāo)準(zhǔn)是顏色一致，高強(qiáng) 度、無收縮，自行調(diào)配時(shí)可以參考同部位彩色混凝土的配合比。為確保修補(bǔ)部位在顏色及外觀效果上盡可能接近原彩色建筑混凝土， 應(yīng)先做試配，將顏

12、色調(diào)成一致，對(duì)各種不同情況進(jìn)行試驗(yàn)。在修補(bǔ)時(shí) 應(yīng)先清除混凝土表面的浮漿和松動(dòng)砂子， 再采用調(diào)配好的專用水泥砂 漿修補(bǔ)外表面。修復(fù)后用細(xì)砂紙將整個(gè)修復(fù)表面均勻打磨，用水沖洗干凈，并進(jìn)行適當(dāng)養(yǎng)護(hù)。彩色建筑混凝土修復(fù)后要求達(dá)到表面平整光 潔，顏色均一，無明顯修復(fù)痕跡，在距修復(fù)面 4 5m處，不應(yīng)看出 明顯修復(fù)痕跡和色差。5. 存在的問題在施工初期，觀感質(zhì)量較差、色彩分布不均勻。另一方面，混凝土的 表面平整度也較差，施工現(xiàn)場雖然采取了一些措施，例如使用熟練的 操作工人、增加厚度標(biāo)識(shí)等，但效果均不明顯，只有從施工工藝方面 著手，即對(duì)設(shè)備進(jìn)行一定的改進(jìn)，這樣才能改善彩色混凝土的觀感質(zhì) 量。6. 原因分析和

13、改進(jìn)措施6.1彩色混凝土色彩的均勻性問題造成彩色混凝土色彩不均勻的原因主要有兩個(gè)：彩色混凝土水灰比的影響及材料計(jì)量的影響。材料的計(jì)量問題比較簡單，可以通過改變計(jì)量方法和提高計(jì)量器具的 精度來解決。而彩色混凝土水灰比問題就相對(duì)復(fù)雜一些， 這與施工過 程中的各種因素都有一定關(guān)系，比如天氣、運(yùn)輸與澆筑的過程等，這 就要求我們嚴(yán)格實(shí)施企業(yè)的質(zhì)量控制措施， 對(duì)每道工序嚴(yán)格控制，把 好工程質(zhì)量關(guān)，保證彩色混凝土路面的色彩均勻。62彩色混凝土的表面平整度問題影響彩色混凝土觀感質(zhì)量的另一個(gè)因素是彩色混凝土表面的平整度。 本工程采用的著色劑價(jià)格較昂貴，而且彩色混凝土厚度比較薄，因此 難以采用傳統(tǒng)的混凝土整平措施，這樣的特殊性給彩色混凝土施工工 作提出了更高的要求。因此施工過程中必須嚴(yán)格控制模板支設(shè)的質(zhì)量，拆除模板時(shí)更應(yīng)嚴(yán)格 按照技術(shù)要求操作，嚴(yán)防產(chǎn)生觀感缺陷，避免對(duì)彩色混凝土進(jìn)行后期 修補(bǔ)。7.結(jié)束語彩色混凝土可以通過細(xì)致的工藝來滿足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，其中材料選 擇、配合比設(shè)計(jì)、澆筑過程控制、拆模、養(yǎng)護(hù)和修補(bǔ)工藝都是整個(gè)工 藝技術(shù)體系的重要環(huán) 節(jié)，是彩色混凝土質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)。彩色混凝土在