嘉兴马家浜博物馆彩色自密实混凝土的配制与应用

胡晓军

（浙江龙业建材有限公司，浙江 嘉兴 314300）

1 绪论

1.1 工程概况

嘉兴马家浜文化博物馆工程，属嘉兴市经济技术开发区西南分区，基地东侧为马家浜路，北侧靠近圣常路，南侧靠近规划百公桥路，西侧为马家浜遗址保护区域，总用地面积为 1.5572 万平方米，总建筑面积7840.6 平方米。建设单位为嘉兴市文化广电新闻出版局和嘉兴经济技术开发区投资发展集团有限责任公司。

1.2 设计与甲方对墙体彩色混凝土的要求

建筑外墙混凝土要求为现浇彩色木纹混凝土。内面完成：当内装需要暴露彩色混凝土部位，则需要采用横向木板条模板，表面带自然木纹理，模板尺寸需要建筑师现场确认，表面覆盖透明混凝土保护层。外面完成：采用横向木板条模板，表面带自然木纹理，模板尺寸需要建筑师现场确认，表面覆盖透明混凝土保护层。混凝土强度等级为 C40，采用自密实混凝土。具体颜色为陶土色混凝土，并且由设计确认。

1.3 彩色混凝土的特点

彩色混凝土，又称为装饰混凝土，直接利用添加色料的混凝土成型后的自然质感作为饰面效果的混凝土。要求距离墙面 5m 观察颜色基本一致，无明显色差，气泡最大直径不大于 8mm，深度不大于 2mm，每平方米气泡面积不大于 20cm2。无漏浆、流淌及冲刷痕迹，无油迹、墨迹及锈斑，无粉化物。彩色混凝土呈现出的色泽、图案、质感，逼真地模拟自然的材质纹理，使人们轻松地实现建筑物与人文环境、自然环境的和谐相处、融为一体的理念。

2 混凝土原材料的选择与试验

2.1 水泥

试验采用江苏镇江某水泥厂产的 P·O42.5 水泥，同时，采购合同中约定，生产彩色混凝土的水泥，熟料组成及混合材种类保持一致，以保证整个工程用水泥的质量稳定，特别是其颜色一致，保证施工混凝土不会出现明显的色差。水泥性能试验结果如表1所示。

表1 水泥技术指标

2.2 矿粉

试验采用张家港某厂生产的矿粉，等级为 S95，要求矿粉的同一厂家同一批次，目的也是为了防止混凝土出现明显色差。其矿粉性能技术指标如表2所示。

表2 矿粉技术指标

2.3 外加剂

试验采用江苏苏博特新材料股份有限公司产聚羧酸高性能减水剂，规格为 PCA-I 型，其含固量 20.06%，密度 1.045g/cm3，混凝土减水率 25%。

2.4 氧化铁红

试验采用上海某化工科技有限公司产的氧化铁红，型号为 SQ-101，其性能指标如表3所示。

表3 氧化铁红技术指标

2.5 氧化铁黄

试验采用上海某颜料公司产氧化铁黄，型号为S313，其性能指标如表4所示。

表4 氧化铁黄技术指标

2.6 砂

试验用细骨料采用江西赣江天然砂，砂为中砂，颗粒级配为Ⅱ区，要求采购部门该工程用砂必须有机质含量少、颜色均匀。其试验结果如表5所示。

表5 砂技术指标

2.7 碎石

试验用粗骨料采用浙江湖州产火成岩类碎石，规格为 5～20mm 连续级配，要求颗粒形状近似于球型，含泥量等指标均符合标准要求。其试验结果如表6所示。

表6 碎石技术指标

3 C40 自密实混凝土配合比设计及试配

3.1 自密实混凝土拌合物的自密实性能及要求

（1）填充性：坍落扩展度，性能等级 SF2，技术要求 660～755mm。扩展时间 T500，性能等级 VS1，技术要求≥2s。

（2）抗离析性：离析率，性能等级 SR2，技术要求≤15%。

3.2 自密实混凝土配合比设计

自密实混凝土应根据工程结构形式、施工工艺以及环境因素进行配合比设计，并应在综合考虑混凝土自密实性能、强度、耐久性以及其他性能要求的基础上，进行配合比设计。

自密实混凝土配合比设计采用绝对体积法。自密实混凝土水胶比宜小于 0.45，胶凝材料用量宜控制在400～550kg/m3。

（1）配合比设计的参数确定

每方混凝土中粗骨料的体积(Vg)：SF2 选用Vg=0.33m3。

砂浆中砂的体积分数 (Фs) 可取 0.42～0.45，Фs 取0.45。

掺合料矿粉掺量为总胶凝材料的 30%，故 β=30%，γ=0.9。

（2）确定计算配合比（表 7）

表7 计算配合比 kg/m3

3.3 自密实混凝土试配

根据计算配合比采用工程实际使用的原材料，每盘混凝土的最小搅拌量不少于 25L，对混凝土进行试配。实际用水量在 173kg/m3，保证 0.38 水胶比不变，调整后的配合比见表 8。

表8 调整后配合比 kg/m3

该配合比进行拌制 25L 混凝土，试验结果如表9所示，各项指标均符合要求。

表9 混凝土性能

3.4 彩色混凝土颜色的试配

按照甲方以及设计方的设计思路，混凝土的颜色必须突显出马家浜文化的文化特点，主要以其出土的陶器外观颜色为混凝土构件外立面颜色。马家浜文化的陶器主要是红陶，以外红里黑或表红胎黑的泥质陶为特色，多素面，外表常有红色陶衣，器形以宽檐釜（或称腰沿釜）、牛鼻形器耳的罐、圆锥足鼎等具有代表性。因此，在混凝土颜色上主要考虑以陶土色为主。

试验混凝土颜色时，采用表8的自密实混凝土配合比去除粗骨料后的砂浆，按比例加入色料（氧化铁红及氧化铁黄）进行试配。色料掺加比例按胶凝材料百分比添加。故氧化铁红及氧化铁分别按 0%、1.0%、2.0%、3.0%、4.0% 的比例混合添加。故按表10配比进行试验。

按表10配比，采用砂浆试验搅拌机分别拌制 5L，并成型在新的 100mm×100mm×100mm 的三联塑料试模中（塑料试模不刷脱模剂），在标准养护条件下养护3 天，脱模后，自然养护至7天。经甲方及设计单位相关技术人员确认，最终认为编号为 S7 较为符合整体设计要求。

以编号 S7 的彩色砂浆配比，按照自密实混凝土试验确定的配合比，相应的加入碎石，考虑到砂浆中加入碎石会使整体混凝土颜色会有所偏差，故将氧化铁红和氧化铁黄按 0.05% 的比例进行适当微调，拌制混凝土，检测混凝土拌合物性能、强度以及施工单位模拟墙体订作的 500mm×200mm×500mm 内侧木纹原木模板的样品墙。

表10 彩色砂浆配合比

按表11配合比，每个混凝土配合比拌二盘，每盘40L，并进行试验及成型木纹混凝土供混凝土外观试验。试验结果如表12所示。

各配比成型后的木纹混凝土试样，脱模后，经甲方及设计单位相关技术人员确认，最终认为编号为 S29 较为符合设计要求。因此，最终确定，该工程彩色自密实混凝土配合比采用 S29 的配比。

4 彩色混凝土生产过程控制

4.1 彩色混凝土色差控制

4.1.1 原材料色差控制

对于彩色混凝土色差控制是至关重要的，直接影响工程外观质量，从而影响到整个建筑物的整体效果。而直接影响到彩色混凝土外观颜色的最主要因素是混凝土的原材料。因此，必须对混凝土原材料进行色差控制。

表11 彩色混凝土试验配合比 kg/m3

表12 彩色混凝土性能

（1）由于该工程彩色混凝土用量约 1800m3，故对于用量少的原材料，如混凝土外加剂、氧化铁红、氧化铁黄等必须采购同一批次的，避免进行二次采购。

（2）对于水泥、矿粉等胶凝材料必须进行留样，每次进料必须与留样品进行比对，如色差明显，一定要作退货处理。每次所留样品，必须留至该工程结束后，再进行处理。

（3）对于砂石料等骨料，特别是砂子，也同样要进行留样，每批进料，也要与所留样品作对比。

4.1.2 生产过程中色差控制

（1）在生产过程中，由于某些细节上的不注意，往往会导致混凝土产生色差，从而导致整车混凝土报废，若直接打入混凝土构件当中，则导致整个工程外观质量受影响。

（2）混凝土搅拌车在运输彩色混凝土前，必须对车内筒体进行清洗，避免由于普通混凝土的存在导致彩色混凝土变色。

（3）混凝土搅拌生产线，在生产彩色混凝土前，必须对混凝土搅拌机进行清洗，避免有积料，导致产生色差。有条件的情况下，专门生产线进行生产。

（4）生产过程中，原材料计量秤的误差，会直接使彩色混凝土产生色差，因此，根据混凝土质量控制标准的要求，定期地对原材料计量秤进行校验，计量偏差应在标准规定的范围之内，同时，每一工作班开始前，应对计量设备进行零点校准。

4.1.3 施工过程中色差控制

在施工过程中，往往由于施工人员素质等原因，在混凝土中任意加水，导致彩色混凝土产生色差。因此，在施工前，必须对施工单位的技术负责人进行技术交底，避免工人往混凝土中加水。

5 结论

通过对该彩色自密实混凝土混凝土试配与生产，该工程浇筑的成功也受到主管部门的高度关注，对实现彩色自密实混凝土推广运用具有重要意义。构筑物与自然人文情怀相结合，相得益彰、和谐完美。自密实混凝土的推广与运用也是行业进步的综合体现，对于彩色自密实混凝土的控制关键还是混凝土表面质量与现场施工质量控制，杜绝人为因素造成的色差。