嘉興馬家浜博物館彩色自密實混凝土的配制與應(yīng)用

胡曉軍

（浙江龍業(yè)建材有限公司，浙江 嘉興 314300）

1 緒論

1.1 工程概況

嘉興馬家浜文化博物館工程，屬嘉興市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)西南分區(qū)，基地東側(cè)為馬家浜路，北側(cè)靠近圣常路，南側(cè)靠近規(guī)劃百公橋路，西側(cè)為馬家浜遺址保護區(qū)域，總用地面積為 1.5572 萬平方米，總建筑面積7840.6 平方米。建設(shè)單位為嘉興市文化廣電新聞出版局和嘉興經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)投資發(fā)展集團有限責(zé)任公司。

1.2 設(shè)計與甲方對墻體彩色混凝土的要求

建筑外墻混凝土要求為現(xiàn)澆彩色木紋混凝土。內(nèi)面完成：當(dāng)內(nèi)裝需要暴露彩色混凝土部位，則需要采用橫向木板條模板，表面帶自然木紋理，模板尺寸需要建筑師現(xiàn)場確認，表面覆蓋透明混凝土保護層。外面完成：采用橫向木板條模板，表面帶自然木紋理，模板尺寸需要建筑師現(xiàn)場確認，表面覆蓋透明混凝土保護層。混凝土強度等級為 C40，采用自密實混凝土。具體顏色為陶土色混凝土，并且由設(shè)計確認。

1.3 彩色混凝土的特點

彩色混凝土，又稱為裝飾混凝土，直接利用添加色料的混凝土成型后的自然質(zhì)感作為飾面效果的混凝土。要求距離墻面 5m 觀察顏色基本一致，無明顯色差，氣泡最大直徑不大于 8mm，深度不大于 2mm，每平方米氣泡面積不大于 20cm2。無漏漿、流淌及沖刷痕跡，無油跡、墨跡及銹斑，無粉化物。彩色混凝土呈現(xiàn)出的色澤、圖案、質(zhì)感，逼真地模擬自然的材質(zhì)紋理，使人們輕松地實現(xiàn)建筑物與人文環(huán)境、自然環(huán)境的和諧相處、融為一體的理念。

2 混凝土原材料的選擇與試驗

2.1 水泥

試驗采用江蘇鎮(zhèn)江某水泥廠產(chǎn)的 P·O42.5 水泥，同時，采購合同中約定，生產(chǎn)彩色混凝土的水泥，熟料組成及混合材種類保持一致，以保證整個工程用水泥的質(zhì)量穩(wěn)定，特別是其顏色一致，保證施工混凝土不會出現(xiàn)明顯的色差。水泥性能試驗結(jié)果如表1所示。

表1 水泥技術(shù)指標(biāo)

2.2 礦粉

試驗采用張家港某廠生產(chǎn)的礦粉，等級為 S95，要求礦粉的同一廠家同一批次，目的也是為了防止混凝土出現(xiàn)明顯色差。其礦粉性能技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

表2 礦粉技術(shù)指標(biāo)

2.3 外加劑

試驗采用江蘇蘇博特新材料股份有限公司產(chǎn)聚羧酸高性能減水劑，規(guī)格為 PCA-I 型，其含固量 20.06%，密度 1.045g/cm3，混凝土減水率 25%。

2.4 氧化鐵紅

試驗采用上海某化工科技有限公司產(chǎn)的氧化鐵紅，型號為 SQ-101，其性能指標(biāo)如表3所示。

表3 氧化鐵紅技術(shù)指標(biāo)

2.5 氧化鐵黃

試驗采用上海某顏料公司產(chǎn)氧化鐵黃，型號為S313，其性能指標(biāo)如表4所示。

表4 氧化鐵黃技術(shù)指標(biāo)

2.6 砂

試驗用細骨料采用江西贛江天然砂，砂為中砂，顆粒級配為Ⅱ區(qū)，要求采購部門該工程用砂必須有機質(zhì)含量少、顏色均勻。其試驗結(jié)果如表5所示。

表5 砂技術(shù)指標(biāo)

2.7 碎石

試驗用粗骨料采用浙江湖州產(chǎn)火成巖類碎石，規(guī)格為 5～20mm 連續(xù)級配，要求顆粒形狀近似于球型，含泥量等指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。其試驗結(jié)果如表6所示。

表6 碎石技術(shù)指標(biāo)

3 C40 自密實混凝土配合比設(shè)計及試配

3.1 自密實混凝土拌合物的自密實性能及要求

（1）填充性：坍落擴展度，性能等級 SF2，技術(shù)要求 660～755mm。擴展時間 T500，性能等級 VS1，技術(shù)要求≥2s。

（2）抗離析性：離析率，性能等級 SR2，技術(shù)要求≤15%。

3.2 自密實混凝土配合比設(shè)計

自密實混凝土應(yīng)根據(jù)工程結(jié)構(gòu)形式、施工工藝以及環(huán)境因素進行配合比設(shè)計，并應(yīng)在綜合考慮混凝土自密實性能、強度、耐久性以及其他性能要求的基礎(chǔ)上，進行配合比設(shè)計。

自密實混凝土配合比設(shè)計采用絕對體積法。自密實混凝土水膠比宜小于 0.45，膠凝材料用量宜控制在400～550kg/m3。

（1）配合比設(shè)計的參數(shù)確定

每方混凝土中粗骨料的體積(Vg)：SF2 選用Vg=0.33m3。

砂漿中砂的體積分數(shù) (Фs) 可取 0.42～0.45，Фs 取0.45。

摻合料礦粉摻量為總膠凝材料的 30%，故 β=30%，γ=0.9。

（2）確定計算配合比（表 7）

表7 計算配合比 kg/m3

3.3 自密實混凝土試配

根據(jù)計算配合比采用工程實際使用的原材料，每盤混凝土的最小攪拌量不少于 25L，對混凝土進行試配。實際用水量在 173kg/m3，保證 0.38 水膠比不變，調(diào)整后的配合比見表 8。

表8 調(diào)整后配合比 kg/m3

該配合比進行拌制 25L 混凝土，試驗結(jié)果如表9所示，各項指標(biāo)均符合要求。

表9 混凝土性能

3.4 彩色混凝土顏色的試配

按照甲方以及設(shè)計方的設(shè)計思路，混凝土的顏色必須突顯出馬家浜文化的文化特點，主要以其出土的陶器外觀顏色為混凝土構(gòu)件外立面顏色。馬家浜文化的陶器主要是紅陶，以外紅里黑或表紅胎黑的泥質(zhì)陶為特色，多素面，外表常有紅色陶衣，器形以寬檐釜（或稱腰沿釜）、牛鼻形器耳的罐、圓錐足鼎等具有代表性。因此，在混凝土顏色上主要考慮以陶土色為主。

試驗混凝土顏色時，采用表8的自密實混凝土配合比去除粗骨料后的砂漿，按比例加入色料（氧化鐵紅及氧化鐵黃）進行試配。色料摻加比例按膠凝材料百分比添加。故氧化鐵紅及氧化鐵分別按 0%、1.0%、2.0%、3.0%、4.0% 的比例混合添加。故按表10配比進行試驗。

按表10配比，采用砂漿試驗攪拌機分別拌制 5L，并成型在新的 100mm×100mm×100mm 的三聯(lián)塑料試模中（塑料試模不刷脫模劑），在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件下養(yǎng)護3 天，脫模后，自然養(yǎng)護至7天。經(jīng)甲方及設(shè)計單位相關(guān)技術(shù)人員確認，最終認為編號為 S7 較為符合整體設(shè)計要求。

以編號 S7 的彩色砂漿配比，按照自密實混凝土試驗確定的配合比，相應(yīng)的加入碎石，考慮到砂漿中加入碎石會使整體混凝土顏色會有所偏差，故將氧化鐵紅和氧化鐵黃按 0.05% 的比例進行適當(dāng)微調(diào)，拌制混凝土，檢測混凝土拌合物性能、強度以及施工單位模擬墻體訂作的 500mm×200mm×500mm 內(nèi)側(cè)木紋原木模板的樣品墻。

表10 彩色砂漿配合比

按表11配合比，每個混凝土配合比拌二盤，每盤40L，并進行試驗及成型木紋混凝土供混凝土外觀試驗。試驗結(jié)果如表12所示。

各配比成型后的木紋混凝土試樣，脫模后，經(jīng)甲方及設(shè)計單位相關(guān)技術(shù)人員確認，最終認為編號為 S29 較為符合設(shè)計要求。因此，最終確定，該工程彩色自密實混凝土配合比采用 S29 的配比。

4 彩色混凝土生產(chǎn)過程控制

4.1 彩色混凝土色差控制

4.1.1 原材料色差控制

對于彩色混凝土色差控制是至關(guān)重要的，直接影響工程外觀質(zhì)量，從而影響到整個建筑物的整體效果。而直接影響到彩色混凝土外觀顏色的最主要因素是混凝土的原材料。因此，必須對混凝土原材料進行色差控制。

表11 彩色混凝土試驗配合比 kg/m3

表12 彩色混凝土性能

（1）由于該工程彩色混凝土用量約 1800m3，故對于用量少的原材料，如混凝土外加劑、氧化鐵紅、氧化鐵黃等必須采購?fù)慌蔚?，避免進行二次采購。

（2）對于水泥、礦粉等膠凝材料必須進行留樣，每次進料必須與留樣品進行比對，如色差明顯，一定要作退貨處理。每次所留樣品，必須留至該工程結(jié)束后，再進行處理。

（3）對于砂石料等骨料，特別是砂子，也同樣要進行留樣，每批進料，也要與所留樣品作對比。

4.1.2 生產(chǎn)過程中色差控制

（1）在生產(chǎn)過程中，由于某些細節(jié)上的不注意，往往會導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生色差，從而導(dǎo)致整車混凝土報廢，若直接打入混凝土構(gòu)件當(dāng)中，則導(dǎo)致整個工程外觀質(zhì)量受影響。

（2）混凝土攪拌車在運輸彩色混凝土前，必須對車內(nèi)筒體進行清洗，避免由于普通混凝土的存在導(dǎo)致彩色混凝土變色。

（3）混凝土攪拌生產(chǎn)線，在生產(chǎn)彩色混凝土前，必須對混凝土攪拌機進行清洗，避免有積料，導(dǎo)致產(chǎn)生色差。有條件的情況下，專門生產(chǎn)線進行生產(chǎn)。

（4）生產(chǎn)過程中，原材料計量秤的誤差，會直接使彩色混凝土產(chǎn)生色差，因此，根據(jù)混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)的要求，定期地對原材料計量秤進行校驗，計量偏差應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍之內(nèi)，同時，每一工作班開始前，應(yīng)對計量設(shè)備進行零點校準(zhǔn)。

4.1.3 施工過程中色差控制

在施工過程中，往往由于施工人員素質(zhì)等原因，在混凝土中任意加水，導(dǎo)致彩色混凝土產(chǎn)生色差。因此，在施工前，必須對施工單位的技術(shù)負責(zé)人進行技術(shù)交底，避免工人往混凝土中加水。

5 結(jié)論

通過對該彩色自密實混凝土混凝土試配與生產(chǎn)，該工程澆筑的成功也受到主管部門的高度關(guān)注，對實現(xiàn)彩色自密實混凝土推廣運用具有重要意義。構(gòu)筑物與自然人文情懷相結(jié)合，相得益彰、和諧完美。自密實混凝土的推廣與運用也是行業(yè)進步的綜合體現(xiàn)，對于彩色自密實混凝土的控制關(guān)鍵還是混凝土表面質(zhì)量與現(xiàn)場施工質(zhì)量控制，杜絕人為因素造成的色差。