嘉興馬家浜博物館彩色自密實混凝土的配制與應用

胡曉軍

（浙江龍業建材有限公司，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，屬嘉興市經濟技術開發區西南分區，基地東側為馬家浜路，北側靠近圣常路，南側靠近規劃百公橋路，西側為馬家浜遺址保護區域，總用地面積為 1.5572 萬平方米，總建筑面積7840.6 平方米。建設單位為嘉興市文化廣電新聞出版局和嘉興經濟技術開發區投資發展集團有限責任公司。

1.2 設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澆彩色木紋混凝土。內面完成：當內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。彩色混凝土呈現出的色澤、圖案、質感，逼真地模擬自然的材質紋理，使人們輕松地實現建筑物與人文環境、自然環境的和諧相處、融為一體的理念。

2 混凝土原材料的選擇與試驗

2.1 水泥

試驗采用江蘇鎮江某水泥廠產的 P·O42.5 水泥，同時，采購合同中約定，生產彩色混凝土的水泥，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量穩定，特別是其顏色一致，保證施工混凝土不會出現明顯的色差。水泥性能試驗結果如表1所示。

表1 水泥技術指標

2.2 礦粉

試驗采用張家港某廠生產的礦粉，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明顯色差。其礦粉性能技術指標如表2所示。

表2 礦粉技術指標

2.3 外加劑

試驗采用江蘇蘇博特新材料股份有限公司產聚羧酸高性能減水劑，規格為 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的氧化鐵紅，型號為 SQ-101，其性能指標如表3所示。

表3 氧化鐵紅技術指標

2.5 氧化鐵黃

試驗采用上海某顏料公司產氧化鐵黃，型號為S313，其性能指標如表4所示。

表4 氧化鐵黃技術指標

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，要求采購部門該工程用砂必須有機質含量少、顏色均勻。其試驗結果如表5所示。

表5 砂技術指標

2.7 碎石

試驗用粗骨料采用浙江湖州產火成巖類碎石，規格為 5～20mm 連續級配，要求顆粒形狀近似于球型，含泥量等指標均符合標準要求。其試驗結果如表6所示。

表6 碎石技術指標

3 C40 自密實混凝土配合比設計及試配

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，技術要求 660～755mm。擴展時間 T500，性能等級 VS1，技術要求≥2s。

（2）抗離析性：離析率，性能等級 SR2，技術要求≤15%。

3.2 自密實混凝土配合比設計

自密實混凝土應根據工程結構形式、施工工藝以及環境因素進行配合比設計，并應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上，進行配合比設計。

自密實混凝土配合比設計采用絕對體積法。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）配合比設計的參數確定

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 (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，調整后的配合比見表 8。

表8 調整后配合比 kg/m3

該配合比進行拌制 25L 混凝土，試驗結果如表9所示，各項指標均符合要求。

表9 混凝土性能

3.4 彩色混凝土顏色的試配

按照甲方以及設計方的設計思路，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 的三聯塑料試模中（塑料試模不刷脫模劑），在標準養護條件下養護3 天，脫模后，自然養護至7天。經甲方及設計單位相關技術人員確認，最終認為編號為 S7 較為符合整體設計要求。

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% 的比例進行適當微調，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 內側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。試驗結果如表12所示。

各配比成型后的木紋混凝土試樣，脫模后，經甲方及設計單位相關技術人員確認，最終認為編號為 S29 較為符合設計要求。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重要的，直接影響工程外觀質量，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同一批次的，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 生產過程中色差控制

（1）在生產過程中，由于某些細節上的不注意，往往會導致混凝土產生色差，從而導致整車混凝土報廢，若直接打入混凝土構件當中，則導致整個工程外觀質量受影響。

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

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

（4）生產過程中，原材料計量秤的誤差，會直接使彩色混凝土產生色差，因此，根據混凝土質量控制標準的要求，定期地對原材料計量秤進行校驗，計量偏差應在標準規定的范圍之內，同時，每一工作班開始前，應對計量設備進行零點校準。

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等原因，在混凝土中任意加水，導致彩色混凝土產生色差。因此，在施工前，必須對施工單位的技術負責人進行技術交底，避免工人往混凝土中加水。

5 結論

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