彩色混凝土的試驗與應用

【摘要】彩色混凝土是在混凝土中添加特定的顏料，然后用專用的工具、模具或手工技術制成，能使地面或墻面永久的呈現豐富的色彩，能夠逼真的模擬天然石材的材質和紋理，因此對混凝土中的專用化學材料、操作技術和工藝過程中的關鍵細節必須嚴格把關。

【關鍵詞】混凝土 顏料 塌落度 水灰比

0 引言

彩色混凝土技術區別于以往的壓膜混凝土工藝。壓膜混凝土工藝是在未干的水泥地面或混凝土表面添加一層彩色顏料，利用顏料的滲透性，達到混凝土著色的效果，經過一段時閫的使用，會出現風化褪色等現象。而通體彩色混凝土技術是在混凝土攪拌中添加特定的顏料，然后用專用的工具、摸具或手工技術制成，它能夠使地面或墻面永久的呈現豐富的色彩，能夠逼真的模擬天然石材的材質和紋理，而且愈久彌新。

南京市高淳區博物館和檔案館首次大面積采用通體彩色混凝土工藝技術，主要涉混凝土墻板、一樓地面等部位。工程要求彩色混凝土強度等級為C30以上，并且同部位、同種顏色的彩色混凝土顏色必須均勻一致，表面細膩，嚴禁出現露筋、骨料外露、表面龜裂、裂縫、返堿及褪色等現象。

1 試驗原材料

彩色混凝土中的每種組分都會影響到混凝土表面最終的顏色，因此配合比設計時需考慮所有組分的影響：

●水泥的類型和顏色

●粗細集科的類型、顆粒級配、顏色和清潔度

●顏料的類型和摻量

●化學外加劑的類型和摻量

●拌合用水

1.1水泥

●灰色水泥適用于配制米色、棕色和黑色混凝土

●白色水泥適用于配制淺色混凝土

美國混凝土協會，研究表明，配制彩色混凝土時最小水泥用量不少于335kg/m3，最大不超過550kg/m3，水泥用量太少，強度低，顏色不均，容易骨料外露，反之容易出現龜裂等現象。

該工程現場彩色混凝土的顏色主要是以米色為主，因此選用的是安徽宣城海螺P·O42.5灰色水泥。

1.2 顏料

顏料包括三種特性，即色調、純度和亮度，應該滿足耐大氣、耐沖刷、耐酸雨、不褪色、與混凝土成分不起有害反應、價格適宜等要求。彩色混凝土的色澤、質感以及穩定性主要取決于顏料的性能，只有充分了解各種顏料的特點和性能，才能配制出理想的產品。

1.2.1顏料類別和顏色

常用的顏料是金屬氧化物和氫氧化物，其中最常用的有不同顏色的氧化鐵。

1.2.2 顏料摻量

彩色混凝土所用顏料的粒徑很細，有的只有水泥粒徑1/1500，顏料顆粒覆蓋住水泥顆粒而著色。為保證彩色混凝土色彩的均勻性，生產時預先混合顏料和水泥，然后再加入混凝土原料中拌合，其攪拌時間應比普通混凝土長。

彩色混凝土的顏料一般為水泥重量的0.5%～5%，為了確保混凝土的質量，顏料的摻量不能超過水泥重量的10%，顏料對混凝土的顏色改變具有一定的關系，超過一定數量對混凝土顏色改變很小。

1.2.3顏料對混凝土性能的影響

1、顏料摻量和顏色效果

通常氧化鐵顏料的飽和點為水泥重量的5%～10%。在配制鐵紅、棕和黑色時摻量為5%～7%。如采用淺顏色時取下限量，鮮明的鮮色取中值，色調深一些時取10%。

2、水泥本色對顏色的影響

水泥顏色從淺灰到深灰。因此色澤淡的，必須用白水泥來配制，才可獲得純的色調；顏色深的可利用灰水泥來配制，同時加大摻量，也可獲得滿意的效果。

3、水灰比對顏色色調的影響

水灰比大則混凝土顏色暗而淡，水灰比小則亮而淺，且水泥本色越深，水灰比影響就越顯著。有時為了消除水灰比的變化對光澤的影響，往往在水泥中加入耐光的白色顏料二氧化鈦。

4、養護溫度對顏色色調的影響

養護溫度越高，試體對光的反射能力越強，試體本色越淺，亮度越大。摻入顏料后效果依然，自然養護的條件下，不致于使色調產生變化。

5、泛白對彩色混凝土色調的影響

提高面層的密度，可以防止泛白，而提高面層密度的方法，一般是降低表面層水灰比，加壓成型及改善養護條件。

綜上所述，顏料對混凝土性能有很大影響，對顏料的選擇和摻量要遵循規律。

1.3砂、石料

彩色混凝土用骨料的質量，應符合普通混凝土骨料的質量要求。特別要注意細骨料的顏色，對混凝土的最終顏色有很大影響。石子要求在5～16mm連續級配，應避免使用含有氧化鐵的粗集料，以免混凝土表面出現污點。

1.5 外加劑

選用外加劑時，必須注意與顏料的相容性。含有氯化鈣成分的外加劑，會引起金屬銹蝕，混凝土顏色變暗，出現污斑。

1.6 水

通常可以飲用的水都可以作為混凝土的拌合用水。PH值小于4的酸性水、硫酸鹽含量大于1%的水不可用。配制淺色混凝土時，含有鐵或鐵銹等物質會引起混凝土表面顏色發生變化的水不宜選用。

2 配合比及外加劑力學性能分析

2.1混凝土配合比設計

彩色混凝土的配合比設計，滿足以下的基本要求：

1、要使混凝土拌合物具有良好的和易性。

2、適當的水膠比、滿足強度要求。

3、具有耐久性，即滿足抗凍、抗侵蝕、耐磨、抗風化等方面的要求。

4、在保證混凝土質量的前提下，做到盡量節約水泥，使用綠色材料和降低成本。

2.1.1基本材料

除了砂、石料、水泥等普通結構混凝土所需的基本材料外，為保證彩色混凝土的工作性和耐久性的要求，施工中基本組成材料中還采用了硅灰、膠粉和減水劑。

●水泥：安徽宣城海螺水泥廠生產的42.5級普通硅酸鹽水泥；

◆粗骨料：碎石，采用粒徑5～16mm連續級配；顏色為白色，來自于高淳禪林山；

●細骨料：細度模數為2.6的湖砂，顏色淡白色；

●水：自來水；

●顏料：上海-朗盛拜耳樂無機顏料合成氧化系列顏料；

●硅粉：徐州凌云硅業有限公司生產，細度為800目；

●膠粉：杭州卡恩斯新型建材有限公司生產丙烯酸系可再分散膠粉；

●減水劑：南京聚昌新型建筑材料有限公司生產JC-2型聚羧酸高效減水劑。

2.2配合比計算

依據《普通混凝土設計規程》（JGJ55-2011）計算混凝土的配合比。本工程要求彩色混凝土的強度為C30以上，故按照C30普通混凝土要求進行混凝土配合比計算和試配，在滿足強度的基礎上進行顏料試驗。

試驗表明：當膠粉摻量為0.5%、高效減水劑摻量為1.4%時，硅灰石粉體可與水化產物很好地結合，試驗混凝土28d標養強度達到41.8MPa，坍落度和擴展度充分滿足施工要求。在進行強度試驗和模型澆筑試驗后，對比色彩狀況，確定最終配合比。

3結語

在彩色混凝土施工過程中，要注意區別于普通混凝土的施工方法：

⑴ 嚴格控制水灰比和各原材料的質量及庫存，盡量做到用料統一。

⑵ 為使物料攪拌均勻，適當延長機械攪拌時間，但不宜過長。

⑶ 用刮尺找準平整度， 抹平時不能有明水。

⑷ 當氣溫較高或大風天氣時，在找平后立即覆蓋塑料薄膜，以保持水分。

⑸ 待表面混凝土成型干燥后在3天左右，涂刷透明封閉劑，增強耐久性和美觀性。

參考文獻：

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[3]張曉平，彩色混凝土制品問題，建材工業信息；2004年。