1、浅谈彩色建筑混凝土的研究与应用前 言彩色混凝土是为了改进混凝土的装饰性能，在近几十年逐渐发展起来的一种新型装饰混凝土。它一种防水、防滑、防腐的绿色环保装饰材料，能达到特殊的整体建筑美学外观效果，同时具有结构混凝土的各项性能的混凝土。彩色混凝土能永久地呈现各种色泽、图案、质感，逼真地模拟自然的材质和纹理，随心所欲地勾划各类图案，而且愈久弥新，使人们轻松地实现建筑物与人文环境，自然环境和谐相处，融为一体的理想。我国对彩色混凝土的研究与应用尚处于初级阶段，相关研究成果少，工程实例积累少。但国际上彩色混凝土的设计越来越流行，因此对彩色混凝土进行研究有着和很现实的意义。彩色混凝土的难点在于原材料选择、配
2、合比的设计以及生产过程中对于泛碱、色差、质感的控制。我集团公司做了大量的试验进行研究，并应用于工程实际中，积累了一定的经验。1. 工程概况由我公司承建的工程位于烟台市港城西大街，市政道路约3014米，选用彩色混凝土代替了广场砖的使用。彩色混凝土具有以下特点：1、低造价：比广场贴砖造价相对低；2、施工方便快捷：装模、大面积浇注混凝土、比铺砖快捷方便；3、强度高：该工程彩色混凝土用 C25浇注、表面涂一层耐磨膜，实际强度相当 C30；4、耐磨性高：表面涂一层耐磨膜，比普通混凝土面的耐磨性能大大加强。市政道路采用彩色混凝土广场砖效果的工序：1、浇注细石混凝土（等级一般为 C25、C30） ；2、等到
3、初凝时找平，浇筑彩色混凝土面层；3、洒一层增强剂随手磨光（可以选不同颜色的增强剂洒上） ；4、盖模（也就是“砖”的样式、花纹） ，使用塑胶模块（面积约1 m2） ，模块上根据实际工程需要选择不同模块图案，模块之间交接处吻合，保证模数的一致，此阶段必须特别注意半成品保护；5、等到强度达100%时，表面清理干净，上一层油膜（起保护和耐磨作用） 。2. 原材料的选择2.1 着色剂彩色混凝土所选用的着色剂必须是兼备较好的分散性和较强的着色能力，对混凝土性能影响小，对温度、日照、大气中的各类气体具有良好的稳定性，能耐碱、耐光、耐风化，在大气中长期不变色，不与混凝土成分发生有害反应。因此，宜选择性能稳定的
4、氧化铁系列颜料。在一定范围内，随着掺量增大，颜色逐渐提高，但掺量过大，混凝土强度下降，且成本增大。一般控制在水泥用量的3%5%。着色剂在控制范围内具有减水性能，能有效提高混凝土强度、控制混凝土凝固时间、提高混凝土工作性能及抗冻融能力的特性。其物理、化学特性要求有：可湿润性耐碱性、SO3含量、可溶性、空气养护稳定性、耐光性和对混凝土的影响等指标，氯化钙含量越低越好。2.2 水泥水泥要求采用同一厂家、同一品种且采用同一批熟料磨制而成的水泥，最好使用白水泥，以减少生产带来的颜色波动。宜采用 P.042.5普硅白水泥，保水性能要好，同一批水泥使用时间不宜超过45d(从生产到使用完)。其技术控制项目主要
5、有：三氧化硫含量不得超过3.5%，氧化镁含量不得超过4.5% ，0.08mm 方孔筛筛余量不得超过10%，初凝不得小于45min，终凝不得迟于 12h，白度一级（不得小于82%） 。强度、安定性必须合格，碱含量小于0.6%。2.3 砂、石砂子采用质地坚硬、级配连续、含水量低、细度模数大于2.6%、含泥量不大于15%、杂质少、色浅均一的材料；石子采用级配连续、颜色均匀、含泥量小于1、洁净的材料。砂石的含泥量要尽量小，避免集料色泽对着色剂呈色的干扰。粗骨料的粒型是影响混凝土质感的重要因素，破碎的碎石是最好的选择，且粒径宜控制在20mm 以下。2.4 粉煤灰需采用同一批次质量合格的级粉煤灰，其含碳量
6、低、颜色较浅。2.5 矿物掺合料应采用活性高、比表面积和片状特征较高、亲水性好、抗收缩和体积稳定性良好的 KP 新型矿物掺合料（高火山灰活性矿物掺和料） 。通过添加此种掺合料，混凝土抗压强度普遍提高、早期强度增加明显、降低了混凝土中游离碱含量、提高了混凝土的密实度和抗渗性能提高了彩色混凝土装饰的持久性。2.6 高效减水剂应尽量选择采用聚羧酸高效减水剂，减水率控制在20且碱含量低，用量为水泥用量的2，通过减水剂对水泥的分散作用，可大大提高混凝土的流动性和坍落度，并提高混凝土各龄期强度，碱含量越低，成品构件泛碱越少。2.7拌合用水混凝土拌合用水中 PH 值要求5.0 ，氯离子含量不得超过500mg
7、/l，碱含量1000mg/l，最好采用饮用水。3.着色剂对混凝土的影响着色剂对混凝土的影响从以下两个方面考虑：1）两种相同配合比的混凝土中分别掺加推荐的氧化铁红着色剂对混凝土强度的影响；2）着色剂的耐久性能。3.1着色剂对混凝土强度的影响试验配合比和混凝土拌合物性能分别如表1、2所示。试验结果表明：两种混凝土掺加推荐掺量的无机氧化铁红着色剂后，对混凝土拌合物性能及强度无明显影响。4. 混凝土配合比的设计以 C25混凝土配合比为例，进行试配。C25.混凝土配合比表单方混凝土用量（kg）层数 水灰比砂率实测坍落度 mm 水泥 水 砂 石 着色剂1 0.41 50 65 385 205 750 75
8、0 无2 0.41 45 45 350 194 740 740氧化铬灰10.78在初步确定了混凝土的配合比后，现场浇筑了数个600CM600CM10CM 的试块，用以对比在不同配合比下色彩的情况，用此来筛选和确定最终配合比。最终配合比选定之后，我们在现场附近按照设计 1：1 图样支模板，进行了样板道路的浇筑工作，通过几次浇筑的情况及实际效果，最终确定彩色混凝土的配合比。4. 施工工艺流程4.1 模板支设根据设计要求，分别采用定型模板、橡胶异型模板和纯木模板；脱模剂采用水性脱模剂，要求涂抹均匀、无漏涂，易于气泡排除；安装模板时要求接缝密封严密准确、不得出现缝隙，防止漏浆；模板支撑系统要牢固，避免
9、发生跑模。4.2 混凝土搅拌该工程现场施工时采用的设备包括 1 台 J2C350 型强制式混凝土搅拌机，1 台混凝土泵送机及混凝土罐车数辆。将原料按砂、石、水泥、粉煤灰、KP 掺合料、着色剂的顺序投放，控制投料计量误差小于 1%，均匀搅拌 5min，加入配合比中总用水量的 80%，在搅拌机搅拌的同时，将另外 20%的水与称量好的外加剂同时加入，再搅拌 5min，使混凝土搅拌充分、均匀。搅拌机、罐车等搅拌机械每次使用后要彻底清洗干净，以保证下次施工正常进行，严格按照操作规程搅拌，按照事先确定的顺序添加材料。总搅拌时间不宜小于 10min，严格控制成品坍落度，保证无离析、泌水。4.3 混凝土运输与
10、泵送浇筑混凝土入罐车前，将灰罐清洗干净并将罐体中的存水倒出，防止罐内存水。为保证混凝土的均匀一致，灰罐转速应保持在35r/min，并保证在最短的时间到达浇筑点。混凝土输送泵要求专用，每次使用前必须彻底清洗。在泵送前要逐车检查混凝土的坍落度、和易性、色彩等，合格的方可泵送。泵管内保持湿润，同时混凝土泵送压力合理，尽量减少变径管与弯管数量。混凝土浇筑前确认已完成隐蔽工程验收。下料高度控制为2.5 m。混凝土浇筑必须保证连续，避免产生分层冷缝。4.4 拆模为了让彩色建筑混凝土观感质量好、色彩均匀，混凝土的拆模时间不少于 24h，混凝土的强度不小于 15MPa。拆模时缓慢脱膜，严禁用锤子敲打，防止产生
11、缺棱掉角。拆模后，对边角易于碰撞部位，采用木质护角加以保护。4.5 混凝土养护混凝土拆模后应立即对棱角进行保护并进行浇水养护，同时必须保证水质纯净。冬季施工时还应保证混凝土出机温度大于 15，入模温度不得小于 10。不得使用养护剂及草帘直接覆盖，保证养护温度在 5以上，从而达到养护的目的。4.6 混凝土缺陷修补应根据具体修补部位及情况采用不同修补材料和修补方案。修补材料可以从专业厂家订购，也可自行调配。选用的标准是颜色一致，高强度、无收缩，自行调配时可以参考同部位彩色混凝土的配合比。为确保修补部位在颜色及外观效果上尽可能接近原彩色建筑混凝土，应先做试配，将颜色调成一致，对各种不同情况进行试验。
12、在修补时应先清除混凝土表面的浮浆和松动砂子，再采用调配好的专用水泥砂浆修补外表面。修复后用细砂纸将整个修复表面均匀打磨，用水冲洗干净，并进行适当养护。彩色建筑混凝土修复后要求达到表面平整光洁，颜色均一，无明显修复痕迹，在距修复面 45m 处，不应看出明显修复痕迹和色差。5. 存在的问题在施工初期，观感质量较差、色彩分布不均匀。另一方面，混凝土的表面平整度也较差，施工现场虽然采取了一些措施，例如使用熟练的操作工人、增加厚度标识等，但效果均不明显，只有从施工工艺方面着手，即对设备进行一定的改进，这样才能改善彩色混凝土的观感质量。6. 原因分析和改进措施6.1 彩色混凝土色彩的均匀性问题造成彩色混凝
13、土色彩不均匀的原因主要有两个：彩色混凝土水灰比的影响及材料计量的影响。材料的计量问题比较简单，可以通过改变计量方法和提高计量器具的精度来解决。而彩色混凝土水灰比问题就相对复杂一些，这与施工过程中的各种因素都有一定关系，比如天气、运输与浇筑的过程等，这就要求我们严格实施企业的质量控制措施，对每道工序严格控制，把好工程质量关，保证彩色混凝土路面的色彩均匀。6.2. 彩色混凝土的表面平整度问题影响彩色混凝土观感质量的另一个因素是彩色混凝土表面的平整度。本工程采用的着色剂价格较昂贵，而且彩色混凝土厚度比较薄，因此难以采用传统的混凝土整平措施，这样的特殊性给彩色混凝土施工工作提出了更高的要求。因此施工过
14、程中必须严格控制模板支设的质量，拆除模板时更应严格按照技术要求操作，严防产生观感缺陷，避免对彩色混凝土进行后期修补。7. 结束语彩色混凝土可以通过细致的工艺来满足各项技术指标，其中材料选择、配合比设计、浇筑过程控制、拆模、养护和修补工艺都是整个工艺技术体系的重要环 节，是彩色混凝土质量控制的关键点。彩色混凝土在满足普通结构混凝土使用要求的同时，在外观上已经具有了装饰性的颜色及造型图案，应用在房屋建筑上可省去后期的装饰工程，进而可以缩短工期。应用在市政道路工程上，呈现出的自然材质和纹理，随心所欲地勾划各类图案，能与周围的青山绿树有机地结合在一起，形成了一道美丽的风景线，相映成趣、和谐美观。另外，与普通外装饰材料相比，彩色建筑混凝土更具外观的持久性及安全性，从长远的经济效益角度看，更经济，更环保，可在现代建筑业中大力推广。
