“唯美”混凝土試驗研究

夏世杰，李維維，代 旭，王代花，胡武威，陳先婷，蔣貴濤，吳 萌

(貴州師范大學 材料與建筑工程學院，貴州 貴陽 550025)

1 引言

隨著我國經濟的快速發展，工業化和城鎮化的快速推進，一座座高樓拔地而起，將人們置身于“樓井”之中?；炷林皇潜挥糜诮Y構材料，人們對混凝土的認識還是冷漠和缺少人情味，而材料自身被掩藏在各種裝飾材料的表皮之下，混凝土在審美方面的價值與魅力幾乎被忽略[1]。德國建筑師魏德林格說：“形式的美不是靠涂脂抹粉的手段得到的，而是從材料和結構的本質中產生出來的”[2]。混凝土是一種“詩意”的材料。改革開放30余年來社會財富和文化的積累，人們已進入“觀念”消費層面[3]，對美的追求與時俱進，人們開始聽從內心的呼喚，追求本質的美。混凝土藝術就是這種趨勢的產物。同時，每年廢棄的堆積如山的建筑垃圾(圖1、圖2)的處理也成為世界性的環境難題。

圖1 建筑垃圾

自混凝土發明以來，混凝土材料在全世界范圍內已經有了長足的發展，特別是在國外，混凝土無論在技術

圖2 廢棄的加氣混凝土塊

上還是藝術上都已獲得了巨大的成功[1]。早在1952年[5]，法國建筑設計師勒·柯布西耶就為馬賽公寓創作了Nemoz照明燈[4]，是與葡萄牙藝術家aadirafonsd合作完成的。飛碟型混凝土吊燈aplomblarge[5]，由意大利工匠制作，采用了手工制作混凝土的獨特技巧。近幾年里，混凝土材料作為一種新的潮流，在藝術設計領域里占有越來越重要的地位，相繼出現在箱包、服飾、文件、電器、雕塑等領域。如，Lavazza概念咖啡機、KANBAN邊桌、Hult設計工作室設計的一款藍牙音響[6]。在國內，對于混凝土的研究大部分還停留在將材料用于結構功能，對于材料本身藝術性表達方面的研究起步較晚。直到1997年[7]，北京市設立了“結構長城杯”工程獎，才推廣了清水混凝土技術。2000年前后，清水混凝土技術日趨成熟。近些年，混凝土材料在藝術表現方面的研究涌現出來。吳翟等[8]研究了改性混凝土茶幾面板的制作流程和成型工藝；姚源等[9]結合裝飾混凝土工藝品實踐，從改善裝飾混凝土工藝品的外觀質量、耐久性的角度研究了裝飾混凝土的原材料、配合比和成型養護方法；曹美婷和劉文海[10]從清水混凝土材料出發，研究了清水混凝土在燈具設計中的應用。

為了挖掘混凝土材料的內涵和美學品質，發揮混凝土可塑性的藝術表現力，以及達到節能減排、保護環境的目的，本文利用廢棄的加氣混凝土砌塊作為再生細骨料，與水泥、粉煤灰、硅灰和石粉一起拌制成型，再利用廢棄的礦泉水、飲料等塑料瓶、廢棄的毛巾、布料等制成模具，研制出一種能體現混凝土藝術美的“長筒藝術吊燈+花籃臺燈+隨想花盆”，三者相互搭配，借助燈光及背景的效果，將混凝土自身的真實美融入環境創意中，即“唯美”混凝土。這樣的混凝土，給人的感覺不再是冷冰冰，而是溫馨、愜意、充滿無限遐想的唯美空間。“唯美”混凝土的制作不僅能消納建筑垃圾、塑料瓶、廢棄的毛巾、布料等，減輕環境負荷，保護生態環境，達到節能減排的目的；更重要的是，有助于人們全面了解和探索混凝土的內涵，挖掘混凝土自身的美學品質，改變人們對混凝土的常規印象，讓混凝土以流行美的形象展示在人們面前。

2 試驗研究

2.1 原材料及最佳配合比設計

2.1.1 原材料

(1)水泥。試驗所用水泥為普通硅酸鹽水泥P·O42.5，其化學成分和力學指標如表1、表2所示。

表1 水泥化學成分(質量分數)

(2)骨料。骨料來源于廢棄的加氣混凝土塊，經過粉碎、磨細，加工成再生細骨料。

表2 水泥物理力學性能

2.1.2 最佳配合比設計

2.1.2.1 研究目標

為了能保證正常拆模時不至損壞作品，使作品的自身質感與設計的藝術相結合，混凝土制品表面光滑平整，整體線條流暢，本文作品的研究目標為：混凝土試塊28 d齡期的抗折強度為5.0～6.0 MPa、抗壓強度為20～30 MPa；能表達混凝土藝術表現力的混凝土制品，如吊燈、臺燈、花盆等各個制品相互搭配，融入環境氛圍，體現混凝土的“唯美”，塑造溫馨、愜意、充滿無限遐想的唯美空間。

在混凝土配合比設計中，采用的原材料分別為：水、水泥、硅灰、粉煤灰、石粉、再生細骨料等。其中，水泥為白色硅酸鹽水泥(P·W42.5)，粉煤灰、硅灰和石粉的摻量分別為膠凝材料用量的20%、10%和10%，骨料來源于廢棄的加氣混凝土塊，經過粉碎、加工成再生細骨料(骨料粒徑0.60 mm以下)?；炷林破返闹谱鳌B護均參照《普通混凝土力學性能試驗方法標準(GB/T50081-2002)》執行。

2.1.2.2 細骨料的摻量對混凝土強度的影響

本試驗測試了細骨料的摻量對混凝土試塊(40 mm×40 mm×160 mm的標準試件)7d和28d抗折強度和抗壓強度的影響。試驗配合比及其試驗結果見表3。圖3為拆壞了的混凝土制品，圖4為使用水泥壓力試驗機正在進行的試塊抗壓強度試驗。

表3 試驗配合比及其試驗結果(W/B=0.35)

注：“W”表示單位用水量；“C”表示單位水泥用量；“F”表示單位粉煤灰用量； “H”表示單位硅灰用量；“S”表示單位石粉用量；“G”表示單位再生細骨料用量

圖3 拆壞了的混凝土制品

圖4 試塊抗壓強度試驗

從表3可以看出，其他條件不變時，隨著細骨料用量的減少，混凝土試塊7 d和28 d的抗折和抗壓強度均呈增大趨勢。其中，除了編號X1的配合比28 d的抗折強度不滿足要求外，其余均滿足強度要求。但強度太高會導致混凝土自重增大，使得混凝土制品過于重，影響使用。因此，綜合考慮抗折和抗壓強度及其外觀質感，最終確定混凝土的最佳配合比為：編號X2，水膠比0.35，再生細骨料用量為500 kg/m3。

以同樣的研究思路，進行花盆的最佳配合比試驗。在試驗過程中發現，若石粉摻入過多，花盆容易開裂，粉煤灰的摻入會降低花盆的早期強度，再生細骨料會影響花盆的光滑度和流暢度。因此，最終花盆的最佳配合比為：水∶水泥∶硅灰=0.42∶1∶0.05，水膠比0.40。

2.2 模具制作及成品展示

2.2.1 模具制作

模具是使混凝土藝術品成型的結構，模具材料的選擇與制作直接關系到設計產品最后能否成型及成型質量?；炷了囆g品模具以不同材料組合制作，以達到設計需要的造型及表面效果。模具制作是本文研究作品能否達到預期效果的關鍵所在。目前能購買到的模具多為煙灰缸、常規花盆等的硅膠模具，且造型有限，無法達到本作品的預期效果。同時，為了達到節能減排、保護環境的目的，本團隊制作模具所用的材料主要有廢棄的礦泉水、飲料等的塑料瓶，廢棄的毛巾、布料、編織袋和紙殼等，在創作出混凝土藝術品的同時，使這些廢棄物重新得到利用，其自身價值再次得以提升。模具制作過程的部分圖片如圖5～10所示。

圖5 收集大小塑料瓶

圖6 臺燈底座模具制作

圖7 臺燈上部造型的模具制作

圖8 臺燈模具制作

圖9 臺燈模具制作

圖10 吊燈模具制作

2.2.2 成品展示

經過成型、養護、拆模后的混凝土工藝品的成品如圖11～13所示。為了體現混凝土的藝術表現力，增添人們對混凝土的無限遐想，3個工藝品分別取名為“長筒藝術吊燈、隨想花盆、花籃臺燈”。如圖14～16所示。

圖11 吊燈燈具成品

圖12 花盆成品

圖13 臺燈成品

圖14 長筒藝術吊燈

圖15 隨想花盆

圖16 花籃臺燈

3 作品效果展示

將這些作品相互搭配，借助燈光效果，融入環境氛圍，增強混凝土藝術品的視覺效果，感受混凝土的力量感、純粹感和素潔感，塑造溫馨、愜意、充滿無限遐想的“唯美”混凝土空間(圖17)。

本文研制的“唯美”混凝土，是名副其實的綠色混凝土，不需要涂料、飾面等化工產品的裝飾。其與木制品、塑料制品相比，其本身就是一種低耗能、低污染的材料，并且可以作為建筑垃圾回收再利用；同時，與鋁制品、鋼制品等相比，其質樸的美感給人以真實的感覺，且價格低廉，經濟優勢明顯。若用混凝土代替木制品、塑料制品、鋁制品、鋼制品等，應用于公園中的長椅、草坪燈具、路燈燈具、園林綠化燈具等的制作，或是用于特殊造型的室內家具、舞臺布景、展示空間等領域，與環境融為一體，既具藝術美，又有生態美。

4 結語

研制的“花籃臺燈”、“隨想花盆”已向國家知識產權局遞交專利申請并受理。“唯美”混凝土的研制，是將混凝土與藝術相結合，體現混凝土的內涵與美學品質，改變人們對混凝土的常規印象。同時，塑料瓶等生活垃圾以及建筑垃圾的回收再利用，減少環境污染，促進人與自然的和諧發展。混凝土工藝品具有廣闊的應用和研究前景，由于目前該領域的研究相對較少，可提供的參考資料不多，混凝土工藝品還需要進行更多更深入地研究。

(a)

(b)

(c)

(d)圖17 “唯美”混凝土空間