原材料對成型混凝土外觀的影響及防治措施

張文強

（甘肅第七建設集團股份有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

混凝土作為現代建（構）筑物中廣泛使用的基礎材料，其成型質量和外觀表現直接影響著結構物的美觀及工程性能[1]。混凝土最終成型受到混凝土原材料質量、施工工藝以及環境條件等多環節、多層次因素的影響。譚剛等[2]通過現場試驗發現，合理的施工工藝有利于提升混凝土外觀質量，提高關鍵施工工藝的控制對改善混凝土外觀質量至關重要；邢進等[3]通過分析混凝土結構物外觀質量病害認為，施工環境條件，尤其是溫度條件，會對混凝土成型后的表觀顏色及裂縫產生較大影響；謝輝[4]開展了混凝土試件在不同環境條件下的試驗研究，認為干濕循環侵蝕環境會顯著改變混凝土的外觀。以上研究分別從施工工藝和環境條件角度分析了影響混凝土外觀的因素，并提出了相應的處理措施和對策。本文擬從原材料層面對成型混凝土外觀缺陷及其防治措施展開探討，以期實現成型混凝土外觀因原材料引起的缺陷的可防可控，為混凝土原材料選擇依據提供參考。

1 原材料對成型混凝土外觀的影響

混凝土原材料主要包括水、水泥、粗細骨料、摻合料和外加劑，材料選擇不合理、材料質量控制不到位，會導致混凝土成型后表面出現氣泡、裂縫、色差、骨料露出等缺陷。

1.1 表面氣泡

混凝土表面出現氣泡（見圖1）不僅會影響結構美觀，在環境影響下氣泡還容易形成滲水通道，降低混凝土的工程性能。導致混凝土表面出現氣泡的原因有很多，從原材料角度來看，主要有以下幾個方面的原因：

圖1 混凝土表面氣泡

（1）級配不合理，粗集料過多，細集料偏少，或骨料大小不當，針片狀顆粒含量過多。此時粗骨料接觸不密實，而水泥漿體或細骨料不足以填充粗骨料的空隙，骨料間的空隙為氣泡的產生提供了條件。

（2）骨料中含泥量較大。含泥量過高會影響混凝土的均勻性，降低骨料間的黏附性能，導致混凝土形成不封閉的空隙。

（3）用水量較大，水灰比較高。在水泥的拌合過程中，如果水的用量較大，會導致水泥漿體中的自由水較多，使得混凝土產生氣泡的幾率更大。

（4）某些外摻劑以及水泥自身化學成分的影響。此類氣泡是化學因素導致的，氣泡產生機理比較復雜。

（5）使用的脫模劑不合理，涂刷不均勻。混凝土結構面層的氣泡接觸到黏稠的脫模劑后，氣泡排出受阻，導致混凝土結構表面出現氣泡。

1.2 表觀裂縫

混凝土具有濕脹干縮、熱脹冷縮的特性，若選擇的材料本身強度不夠，質量存在缺陷，或混凝土發生堿骨料反應，就極易在內外應力作用下使其表面產生裂縫，如圖2所示。

圖2 混凝土表觀裂縫

水泥作為混凝土的核心材料，若其品種、強度等級選擇不當，導致混凝土內外溫差大，水化熱過高，或其品質不穩定，水泥活性差，導致強度不均勻，都可能會引起混凝土出現裂縫。

骨料作為混凝土的骨架材料和充填材料，其物理性質和化學性質對混凝土表觀品質有很大影響。若粗骨料的強度較低，易變形，在力的作用下易產生拉裂，從而導致混凝土產生裂縫；若細骨料細度模數較小，則會增加用水量，如果混凝土在終凝時的表面水分損失過快，則會形成龜裂現象。若骨料中的活性硅與水泥水化反應生成的堿料發生膨脹性化學反應，也可能逐漸導致混凝土開裂。

外摻劑常作為混凝土的功能性輔助材料，若使用不當，也可能會導致混凝土強度較低，或誘發骨料中的堿集料反應，從而導致混凝土表面出現裂縫。

1.3 外觀色差

受原材料固有性質的影響，混凝土色差有時難以避免。混凝土表面顏色差異雖然對結構物的工程性能影響較小，但會直接影響外觀質量，影響人的觀感體驗（見圖3）。一般來講，混凝土各原材料對混凝土顏色有較大影響[6]。

圖3 混凝土表觀色差

混凝土中的骨料由于來源不同，受環境因素和地理因素的影響，骨料礦物成分較為復雜，其基巖顏色各異，在水泥漿體包裹下表現出的顏色不盡相同，進而導致成型混凝土表觀顏色存在差異。粗骨料吸水率較大，水化反應不均勻時，也會導致混凝土顏色存在差異。

不同廠商選擇的水泥原料成分存在差異，燒制工藝控制也存在差異，使得水泥的顏色不同，進而導致其制成的混凝土基面顏色也會不同。

摻合料對混凝土外觀顏色的影響程度取決于其摻量，摻量大則其對混凝土顏色的影響大。而摻合料顏色具有批次性的特點，以粉煤灰為例，其顏色主要是由燃燒的時間和原料成分決定，即使是同一個廠家，不同時間產出的粉煤灰顏色也存在差異。

脫模劑種類和用量也會影響混凝土表面色差，表現為使用水性脫模劑的混凝土表面顏色亮于使用油性脫模劑的混凝土表面顏色[5]，如圖4。使用油性脫模劑容易出現水分布不均勻的情況，從而導致水化程度存在差異，進而導致混凝土出現不均勻色差。此外，若混凝土原材料不干凈，存在雜質，水中含堿量大，也會影響混凝土表觀顏色。

圖4 脫模劑對混凝土表觀色差的影響[5]

1.4 骨料露出

混凝土骨料外露不僅影響觀感，還會降低結構的強度（見圖5）。混凝土原材料質量對骨料外露的影響主要體現在以下幾個方面：

圖5 混凝土骨料外露

（1）骨料粒徑控制不到位，粒徑超過標準要求，骨料結構間的大空隙不能很好充填，增加骨料外露的風險；

（2）水泥的細度顯著下降、礦物成分不準確、含堿量降低、儲存時間過長，極易引起混凝土離析，導致結構出現骨料外露等現象，影響混凝土結構的外觀質量；

（3）水的用量過大，流動性大，施工過程中出現水泥漿液上浮外滲，最終導致混凝土骨料露出；

（4）選擇的外加劑不合適，與水泥的相容性不好，導致其效果不能充分發揮，使得混凝土出現泌水、氣泡、骨料外露等現象。

2 成型混凝土外觀缺陷防治措施

在系統分析了原材料質量對混凝土表觀缺陷影響的基礎上，進一步針對性提出相應的防治措施，以保障混凝土外觀質量。

2.1 混凝土氣泡防治措施

混凝土氣泡的防治可以從氣泡預防和氣泡充填、排出兩方面入手。

（1）合理選擇原材料。保證良好的骨料級配，嚴格控制骨料粒徑，避免粗骨料中針片狀顆粒含量過高；水泥材料堿含量應該較低，水泥質量穩定；選擇外摻劑時，應考慮其化學成分品質，避免選用品質不符合要求的外摻劑；適當添加硅醚共聚類的消泡劑，減少氣泡數量。

（2）降低混凝土黏度。增加引氣劑、減水劑用量，或用粉煤灰替代一部分水泥，可以降低混凝土黏度，混凝土黏度低時可使得氣泡膜變薄，增加氣泡的不穩定性，促進漿體對氣泡空隙的充填；增大混凝土表面張力也能降低氣泡穩定性。

（3）選擇合適的脫模劑。確保脫模劑在模板上均勻涂刷，保證氣泡的順利排出。

2.2 混凝土裂縫防治措施

從原材料質量控制出發的混凝土裂縫防治原則是保證強度，降低水化熱。

（1）選擇高質量、低水化熱的水泥。水泥品質應均勻穩定，避免不同等級水泥誤用，優先考慮低堿水泥、硅酸鹽水泥。

（2）控制骨料品質。選擇的骨料應滿足質地堅硬，強度符合要求，顆粒形狀合適，空隙率小；粗骨料不存在裂縫等質量缺陷；嚴格控制骨料含泥量；避免堿性反應的發生。

（3）合理使用外摻劑。應對外摻劑的種類和摻量進行綜合考量。混凝土制備過程中往往不止使用一種外摻劑，當同時使用多種外摻劑時，應考慮外摻劑間的適配性，避免外摻劑間發生不良反應降低混凝土強度；外摻劑的摻量也應嚴格控制。

2.3 混凝土色差防治措施

（1）實際工程中，選擇原材料時，水泥材料成分及產地應相同，且來自同一廠商；控制骨料顏色差異；粉煤灰應盡量來自同一廠商同一批次。

（2）應選擇性能穩定的原材料，分析原材料礦物成分，避免混凝土與空氣發生氧化反應導致色差。

（3）保證原材料清潔無雜質，同一工程各材料配合比保持均一穩定，避免發生不均勻水化反應。

2.4 骨料外露防治措施

（1）嚴格控制水灰比，防止水用量過大，避免水泥漿體通過骨料間間隙上浮外滲。

（2）嚴格控制粗骨料粒徑，粗骨料粒徑不能超過標準要求，避免骨料間出現難以填充的空隙。

（3）嚴格控制細骨料含量，細骨料含量過大會導致粗骨料分布不均勻，避免振搗時表面出現大量砂漿而沒有粗骨料。

（4）控制骨料含水率，必要時應采取脫水措施，這也是為了避免混凝土中水含量過高。

3 結束語

總之，材料選擇不合理、材料質量控制不到位，會導致混凝土成型后表面出現氣泡、裂縫、色差、骨料露出等缺陷。混凝土表面的氣泡可通過合理選擇原材料，降低混凝土黏度，選擇合適的脫模劑來防治；混凝土裂縫可通過保證強度，降低水化熱來防治；混凝土色差防治措施關鍵在原材料的來源、均勻性和純度；骨料外露的防治，不僅要控制水灰比，還要控制粗骨料粒徑、含水率和細骨料含量。只有做好各原材料上述方面的質量把關工作，才能使成型混凝土均勻、美觀，并符合強度要求。