混凝土藝術地坪技術方案

劉亞平

(1.北京宏鑫預拌砂漿混凝土有限公司,北京 100076；2.中國混凝土與水泥制品協會預拌混凝土分會,北京 100831)

0 寫作背景

中科電商谷是北京市重點建設項目之一,位于北京市大興區亦莊舊宮鎮五福堂路,是在北京市市委市政府的領導之下,由首都大型國企“首農集團”與“北京中科電商谷投資有限公司”合力開發建設的北京首個城鄉一體化改造投資項目,致力于打造百萬平米電子商務全產業鏈城市綜合體,開辟“北京電子商務中心區(CED)”新時代。

園區內地面選用彩色混凝土藝術地面,憑借混凝土自身特有的色彩和質感,表現低調奢華的端莊和大氣。

混凝土藝術地面從2015年開始試驗,至2016年5月開始正式施工,澆筑完成的混凝土藝術地面至今已經2年,吸引了一些來自全國各地的藝術家和工程技術人員前來參觀。本文針對大家關注的問題,結合筆者在混凝土藝術地面施工中的經歷和體驗,對其中的關鍵技術和問題進行研究和探討。

1 混凝土藝術地坪技術要求及難點

混凝土藝術地面,要達到預期的裝飾藝術效果,就要把它當成藝術品來做,不允許有缺陷,只有做到完美無缺,才能夠體現出其獨特的美感。如果只是把它當作普通混凝土來生產和施工,常常會發生缺陷,比如平整度不好、明顯色差、表面起砂、開裂,等等,就像我們經常看到的普通混凝土地面和路面,很難把它和藝術聯系在一起。

為了避免上述問題的發生,在混凝土生產和施工過程中,主要采取了如下一系列的技術方案和措施。

2 混凝土色彩的設計及方案

對混凝土藝術地坪來說,色彩是一項重要的要求,在色彩實現方面,我們確定了如下的原則。

(1)盡量采用原材料自身的顏色,因為(a)原材料自身的顏色更能體現混凝土作為藝術品的獨特的裝飾效果。(b)采用原材料自身的顏色,混凝土的色彩更持久,不隨時間的發展而變化。(c)采用原材料自身的顏色,經濟上更合理。(d)在混凝土中加入顏料,當達到一定的用量時,會影響混凝土的和易性、強度和耐久性。

通過選用顏色深淺不同的骨料、膠凝材料來調整混凝土的顏色,使色彩滿足設計師的要求,同時,通過這種方法可以配制出顏色深淺不同的混凝土。

雖然采用這種方法增加了生產混凝土時的管理難度,但較之添加顏料,根據前述分析,仍然表現出其具有一定的優越性。

(2)當必須添加顏料時,應選擇分散性好、著色力強、耐候性好的顏料。分散性好,是指顏料、膠凝材料一起加水攪拌時,易于分散均勻的特性。著色力強,是指達到同樣的色彩效果需要添加的顏料數量少。耐候性好,是指使用該顏料的混凝土等材料在室外環境下,能夠經受風吹日曬而色彩保持不變的能力。

經過試驗,金屬氧化物顏料具有分散性好、著色力強、耐候性好的特點,是最適宜用于彩色混凝土的顏料。市面上金屬氧化物顏料廠家很多,良莠不齊,需要進行慎重的比較和篩選。

(3)在混凝土色彩設計時,應關注混凝土基本原材料的色彩,以盡可能降低顏料的使用量。

(4)在混凝土生產和施工過程中,應關注混凝土色彩的均勻性和一致性。通過混凝土充分攪拌,控制原材料質量波動,混凝土砂率、坍落度穩定,等措施,以實現色彩的均勻性和一致性。

3 混凝土表面花紋的實現方案

3.1 混凝土表面刻劃花紋,主要作用有：

(1)裝飾效果

帶有花紋的混凝土藝術地面更具有設計感,能夠更好地表現混凝土的獨特的藝術效果,和低調奢華有內涵的風格。如圖1。

圖1 帶有花紋的混凝土藝術地面

(2)防滑效果

混凝土地面上的花紋客觀上增大了地面的摩擦系數,尤其是在陰雨天氣下,走在純平的混凝土地面上很容易滑倒,藝術地面上的花紋可以有效地解決這個問題。

3.2 花紋實現方案

為了使硬化后的混凝土藝術地面擁有條狀的花紋,考慮到在混凝土澆筑后且在硬化前,采用模壓、刻畫等方式都是可以實現的。本工程采用了刻畫的方式。混凝土澆筑后,在混凝土接近初凝時,用鎂合金大抹子(圖2)做一遍壓面,緊接著用適當硬度和彈性的纖維刷,用適當的力度,在混凝土表面刻劃出深度符合要求的花紋。

圖2 鎂合金大抹子

3.3 對表面堅固性的要求

混凝土表面刻劃花紋后,存在局部應力集中的問題,使其對表面的堅固性要求更高。如果表面堅固性達不到要求,不但花紋難以持久,而且混凝土表面也更加容易起砂、損壞。

4 防止混凝土表面裂縫的方案

混凝土是非常容易開裂的材料,尤其是處于室外的復雜多變的環境條件下。仔細觀察能夠看到的室外的混凝土地面和路面,幾乎無一不裂。

混凝土裂縫問題極其復雜,對于混凝土地面和路面,裂縫的產生原因主要有：塑性裂縫、干縮裂縫、自收縮裂縫、鋼筋銹蝕裂縫、荷載裂縫等。

塑性裂縫發生在混凝土初凝前,由于混凝土的塑性,不可避免地形成不均勻沉降,造成混凝土剪切應力,從而形成塑性裂縫。從裂縫的成因可以看出,塑性裂縫可以減少,但無法避免。在混凝土硬化前抹面可以有效地彌補塑性裂縫,同時防止其繼續發展。

干縮裂縫與混凝土失水有關,應加強保水養護,降低發生干縮裂縫的風險。

自收縮裂縫與水泥水化后的體積收縮有關。當收縮造成的拉應力達到混凝土的抗拉承載能力,混凝土就會開裂,必須采取有效的技術措施減少混凝土自收縮。本工程采用了添加鎂質混凝土外加劑的方法,有效地解決了這個問題。

鋼筋銹蝕裂縫是由于混凝土中的鋼筋因銹蝕而產生體積膨脹,從而造成混凝土裂縫。室外地面混凝土所處的環境決定了其中的鋼筋銹蝕是不可避免的,經過比較和分析,最終選用了素混凝土的方案。

在混凝土中加入適量的引氣劑,使混凝土的含氣量達到3%～5%,不影響混凝土強度,提高混凝土的耐久性,同時對裂縫控制也有一定的作用。

5 提高混凝土表面堅固性的方案

5.1 提高混凝土地面表面堅固性的要求

混凝土藝術地面必須具有足夠的表面堅固性,原因是

(1)可以有效防止混凝土表面起砂

(2)表面刻劃的花紋的要求

5.2 實現方案

通過下列方案可以有效提高混凝土地面的表面堅固性。

(1)混凝土藝術地面施工時,如果采用高頻振搗,振搗過程中,水和漿體必然會上浮,使混凝土表面水分和漿體數量增加,從而降低混凝土上表面的堅固性,還容易產生裂縫。在試驗的基礎上,不采用機械振搗,而是選用人工振搗的方式,適當振搗,滿足密實性要求即可,表面不產生過多的漿體。

(2)綜合考慮混凝土既要振搗密實,表面又不能返漿。膠凝材料體系要有良好的保水性能,坍落度不宜大,混凝土應具有良好的和易性,可通過加入適宜的引氣劑調整混凝土拌合物粘度合適。本工程的混凝土配合比如表1。

表1 混凝土藝術地面混凝土配合比

(3)混凝土強度達到設計值后,應及時噴涂硬化劑進行表面硬化處理。混凝土硬化劑具有一定的滲透性,能夠滲透到混凝土內部達到一定的深度,和水泥水化產物發生反應,使表面結構更加致密,從而提高混凝土藝術地面的表面堅固性。

6 混凝土藝術地面的養護

充分的養護對混凝土強度發展、體積穩定(防止開裂)、表面堅固等都有積極的作用。但是其養護還是具有一定的難度。

早期覆蓋塑料薄膜是防止混凝土失水的最好的方法之一,但是,因為刻劃了花紋,混凝土硬化前無法覆蓋。

如果采用噴涂養護劑的方法,養護劑成膜后能夠防止混凝土失水,但是,在后續的表面硬化處理時,養護劑形成的膜將阻礙硬化劑的滲透,硬化劑將不能夠滲透到預期的深度。影響表面硬化處理的結果。

經過反復的試驗,選用了一種無機鹽溶液類的混凝土表面固化劑代替養護劑。這種固化劑無色無味,在混凝土刻劃花紋后,均勻噴涂到混凝土表面,加速水泥水化反應,使表面固化硬化,一方面,硬化后的表面阻止了內部水分向外遷移、蒸發造成混凝土失水,另一方面,混凝土表面硬化后就可以覆蓋塑料薄膜養護。同時,這種固化劑不影響混凝土的滲透性,不影響后續的表面硬化處理。

7 總結和展望

實現混凝土藝術地面預期的色彩,應優先選用混凝土原材料自身的顏色；必須摻加顏料時,應選用優質金屬氧化物顏料,應關注色彩的均勻性、耐候性等要求；

通過適當的振搗,混凝土良好的和易性、噴涂表面硬化及等方法,使混凝土表面具有足夠的堅固性,以滿足表面不起砂、表面裝飾花紋等要求；

選用養護方法時,應充分考慮施工條件和現實性；

通過選用優質原材料、優化配合比、鎂質外加劑、充分養護等措施,可以有效防止裂縫的發生。