混凝土色差問題原因分析*

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1 混凝土色差因素猜想

我們知道清水混凝土對混凝土的色差有較高的要求，仔細(xì)研讀行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《清水混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（JGJ 169—2009），可以看到在這本規(guī)范中有若干條文與避免清水混凝土出現(xiàn)色差現(xiàn)象有直接關(guān)系。按圖索驥分析普通混凝土出現(xiàn)色差的原因，我們建立了幾個有關(guān)誘使混凝土出現(xiàn)色差因素的猜想，見表1[1,2]。

2 試驗方案

由于國內(nèi)沒有關(guān)于混凝土色差的試驗方案的規(guī)范，JGJ 169—2009中對于混凝土顏色質(zhì)量的檢驗方法也只是肉眼距離墻面5 m觀察。所以我們探索了混凝土色差試驗的試驗方法：采用中間設(shè)置有可拆卸隔板的試模，試驗中在隔板的兩側(cè)分別裝入需要進(jìn)行顏色對比的不同混凝土，然后將隔板移出，使兩側(cè)混凝土接觸閉合。混凝土硬化拆模后，根據(jù)需要進(jìn)行不同條件的養(yǎng)護(hù)，最后在養(yǎng)護(hù)7 d后用肉眼觀察試件表面的色差問題[3]。

3 試驗分析

3.1 原材料猜想

指的是同一構(gòu)件中混凝土所使用的原材料的變化是否會導(dǎo)致混凝土色差問題。有關(guān)原材料對于混凝土色差的影響是人們較為普遍的認(rèn)識，多數(shù)攪拌站在清水混凝土的投標(biāo)中都會強(qiáng)調(diào)自己能夠保證用于清水混凝土生產(chǎn)的原材料都是充足、質(zhì)量穩(wěn)定且顏色單一的。為了研究原材料變化對混凝土色差的影響，我們進(jìn)行了不同顏色粉煤灰的2 種C50混凝土的色差試驗，2 種混凝土拌和物狀態(tài)正常，養(yǎng)護(hù)條件為自然養(yǎng)護(hù)。粉煤灰顏色見圖1，試驗現(xiàn)象見圖2。

從圖2可以看到，在試件的表面有深淺2 種不同顏色，證明原材料顏色的差異的確是誘使混凝土出現(xiàn)色差問題的因素之一。自然養(yǎng)護(hù)一段時間后色差現(xiàn)象也發(fā)生了減輕的跡象。

圖1 兩種粉煤灰的顏色對比

圖2 C50白粉煤灰和C50黑粉煤灰的色差試驗

3.2 拌和物狀態(tài)猜想

指的是混凝土澆筑時，由于混凝土拌和物出現(xiàn)異常的狀態(tài)是否會導(dǎo)致混凝土色差的出現(xiàn)。在各種異常狀態(tài)中，混凝土離析現(xiàn)象會產(chǎn)生拌和物內(nèi)各種成分的不均勻沉降，伴隨而來的是混凝土中除了水和外加劑之外密度最輕的粉煤灰在混凝土表面的富集，極有可能造成離析混凝土的表面顏色與正常混凝土產(chǎn)生色差。所以我們針對離析混凝土的色差問題進(jìn)行了研究，為了研究拌和物狀態(tài)對混凝土色差的影響，我們在原材料色差對比試驗的基礎(chǔ)上將使用黑色粉煤灰的C50混凝土，并通過摻加外加劑使其離析來進(jìn)行色差試驗，養(yǎng)護(hù)條件為自然養(yǎng)護(hù)。試驗現(xiàn)象見圖3。

圖3 不同混凝土拌和物狀態(tài)的色差試驗

通過觀察圖3，我們可以看到在這個試件的初始狀態(tài)和養(yǎng)護(hù)7 d后，都有明顯的色差存在。同時平行比較原材料色差與養(yǎng)護(hù)7 d的試件色差，可以發(fā)現(xiàn)混凝土拌和物的離析狀態(tài)，使得混凝土的色差現(xiàn)象更加明顯，且沒有隨著時間的變化而減輕。造成這種現(xiàn)象的原因是大量黑色的粉煤灰由于拌和物的離析都聚集到了混凝土的表面，同時由于粉煤灰的水化速度較慢，所以在較短的時間內(nèi)混凝土表面的顏色沒有較大的變化，而在養(yǎng)護(hù)7 d后，混凝土表面的粉煤灰已充分水分，導(dǎo)致色差現(xiàn)象更加明顯。

3.3 強(qiáng)度猜想

指的是不同混凝土強(qiáng)度的相交是否會導(dǎo)致混凝土構(gòu)件出現(xiàn)色差問題。在混凝土結(jié)構(gòu)中，當(dāng)柱子混凝土的強(qiáng)度等級是高強(qiáng)混凝土?xí)r，極易在柱子和樓板的交接處出現(xiàn)明顯的色差現(xiàn)象。為了研究強(qiáng)度對色差問題的影響，我們進(jìn)行了C50混凝土和C30混凝土的色差試驗，2 種混凝土都使用相同的原材料，拌和物狀態(tài)正常，養(yǎng)護(hù)條件為自然養(yǎng)護(hù)。試驗現(xiàn)象見圖4。

圖4 C50和C30的色差試驗

從圖4可以看到，在試件上C50和C30之間有明顯的界限，證明強(qiáng)度等級不同是誘使混凝土出現(xiàn)色差問題的因素之一。同時自然養(yǎng)護(hù)一段時間后C50和C30的色差現(xiàn)象較初始狀態(tài)減輕。出現(xiàn)這個情況可能是由于水灰比或者膠凝材料的變化引起了混凝土色差的出現(xiàn)。

3.4 養(yǎng)護(hù)條件猜想

指的是混凝土硬化后，由于養(yǎng)護(hù)條件的不一致是否會導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生色差。為了研究養(yǎng)護(hù)條件對色差問題的影響，我們進(jìn)行了C50混凝土在自然養(yǎng)護(hù)和水養(yǎng)護(hù)2 種情況下的色差試驗，試驗現(xiàn)象見圖5。

圖5 C50混凝土水養(yǎng)護(hù)和自然養(yǎng)護(hù)的色差試驗

從圖5可以看到，在初始的狀態(tài)下，2 個C50混凝土試件顏色沒有差別；經(jīng)過7 d不同條件的養(yǎng)護(hù)，可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)過水養(yǎng)護(hù)的試件與自然養(yǎng)護(hù)的試件之間產(chǎn)生了色差，水養(yǎng)護(hù)試件表面泛白，自然養(yǎng)護(hù)試件相對于初始的顏色稍稍變淺。出現(xiàn)這種情況推測是由于試件在水養(yǎng)護(hù)的條件下，水化程度較高，同時作為水化產(chǎn)物之一的氫氧化鈣由于水的作用從混凝土中析出并在試件表面聚集。而自然養(yǎng)護(hù)的試件水化程度低，同時空氣中的水分不足以讓試件中的氫氧化鈣析出到試件表面，所以才導(dǎo)致了不同養(yǎng)護(hù)條件的混凝土表面出現(xiàn)了色差。指的是混凝土澆筑時，脫模劑的不均勻涂刷、劣質(zhì)脫模劑是否會導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)色差問題。為了研究脫模劑對混凝土出現(xiàn)色差的影響，我們在其中的1 組混凝土試模上涂上了大量的廢機(jī)油。試驗現(xiàn)象見圖6。

3.5 脫模劑影響

圖6 脫模劑的色差試驗 自然養(yǎng)護(hù)

從圖6可以看到，由于在試模表面涂了大量的廢機(jī)油，在試件拆模后，表面仍有大量的廢機(jī)油附著。自然養(yǎng)護(hù)7 d后，雖然有部分廢機(jī)油揮發(fā)了，但是在試件底部仍然有大量的廢機(jī)油，且已浸透入試件與周圍形成了明顯的色差。這證明脫模劑的涂刷不均勻以及質(zhì)量會影響到混凝土的表面色差，嚴(yán)重的將導(dǎo)致色差不可消除（如不破壞表層混凝土）。

4 結(jié)語

通過以上試驗，總結(jié)影響混凝土色差的因素有[4,5]：

1）原材料變化、強(qiáng)度等級差異、離析、脫模劑、養(yǎng)護(hù)條件都會對混凝土的色差產(chǎn)生影響。

2）除離析和脫模劑造成的色差問題外，在不進(jìn)行干預(yù)的情況下，隨著時間增長，混凝土色差情況會減輕。