彩色混凝土的綠色施工工藝技術

何立志

摘要：文章從建筑美學對混凝土表面外觀感的要求出發(fā)，提出彩色混凝土概念定義;以長沙市某住宅小區(qū)項目室外地坪工程為例，設計并實踐彩色混凝土的綠色施工工藝流程，包括：選擇“綠色”施工方法，原材料的選擇與試驗，彩色混凝土的制備，模板選擇與設置，混凝土運輸與振搗，養(yǎng)護、拆模與表面處理;最后，文章對彩色混凝土的綠色施工工藝技術進行了總結。

關鍵詞：彩色混凝土施工;室外地坪施工;綠色施工工藝技術

中圖分類號：TV544 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）02-0115-05

建筑混凝土表面顯現(xiàn)色彩，是建筑美學對混凝土表面外觀感的直接要求。彩色混凝土，是指在硅酸鹽水泥中摻人無機彩色顏料，與粗細骨料按一定比例混合配制而成的混凝土，彩色混凝土自著色，選擇適當?shù)氖┕すに囈淮纬尚停浔砻婵刹辉僮鲅b飾飾面，是集清水混凝土、彩色裝飾效果于一身的實用美觀建筑材料。目前，國內建筑混凝土表面顯現(xiàn)色彩，主要的方法是后期裝飾過程中采用涂料飾面或二次著色，而直接采用彩色混凝土施工，在表面平整度滿足要求的前提下，可以省略后期相關作業(yè)，從而達到相同的裝飾效果，并且節(jié)約了大量的材料，符合綠色施工的根本要求。

1工程概況

長沙市某住宅小區(qū)項目室外地坪工程，地坪總面積4807.5m²，基層為夯實回填土，墊層為50mm厚度C20普通混凝土，混凝土面層等級C40、平均厚度約400mm，地坪表面顏色為褚紅色，地坪局部抬高，形成數(shù)個清水混凝土造型建筑小品，作為高端房地產住宅項目，業(yè)主對地坪質量要求較高。

2選擇“綠色”施工方法

作者作為校企合作校方技術力量，深度參與了該地坪施工實踐。地坪施工前，施工項目部組織專門技術力量，研究施工圖設計說明，針對地坪混凝土C40強度與顏色褚紅色要求，結合地坪上部荷載情況，探討了4種可行的施工方法：彩色水泥法、摻加顏料法、厚著色面層覆蓋法、涂料面層覆蓋法，并分析了4種方法的優(yōu)缺點，基于原材料獲取、施工工藝、顏色耐久性等技術方面的考慮，最終選擇了”摻加顏料法“作為本項目地坪施工方法，該方法采用硅酸鹽水泥、粗細骨料等直接拌制、一次澆筑成型，工藝簡單，成型結硬后抗破損能力強，顏色耐久性好。彩色水泥法、摻加顏料法、厚著色面層覆蓋法、涂料面層覆蓋法優(yōu)劣對比如表1所示。

3原材料的選擇與試驗

3.1原材料

3.1.1水泥與粉煤灰

本項目地坪采用廣東某水泥廠生產的P.042.5水泥，項目部與廠家簽訂水泥采購合同時，約定購買的水泥，其熟料組成及混合材種類應保持一致，確保按規(guī)定配合比拌和后的混凝土，色澤基本保持一致，不出現(xiàn)比較明顯的色差。水泥基本J陛能試驗結果如表2所示。紅，其著色力100%、吸油量0.5g/100g、氧化鐵含量95%。

3.1.4氧化鐵黃

采用江蘇某化工企業(yè)生產的$313型氧化鐵黃，其著色力100%、吸油量3.5g/100g、Fe2O3含量95%。

3.1.5砂

細骨料采用湖南湘江產天然中砂，顆粒級配為Ⅱ區(qū)，有機質含量符合規(guī)范規(guī)定，色澤基本一致。砂技術指標試驗結果如表3所示。

粉煤灰采用湖南某發(fā)電廠生產的S-95級別二級粉煤灰，密度2.8g/cm³，三氧化硫含量26.5%，28d活性指數(shù)97%。

3.1.2外加劑

采用浙江某新材料公司生產的PCA-I型聚羧酸高性能減水劑，根據(jù)產品說明書，其含固量20.00%，密度1.045g/cm³，減水率25%。

3.1.3氧化鐵紅

采用廣東某化工企業(yè)生產的SQ-101型氧化鐵

3.1.6卵石

粗骨料采用湖南湘江產天然卵石，取5～20mm連續(xù)級配卵石，質地堅硬、顆粒飽滿，含泥量等指標符合規(guī)范要求。卵石技術指標試驗結果如表4所示。

3.2混凝土配合比設計

地坪要求C40強度等級混凝土，現(xiàn)場采用泵送水平運輸方式，要求混凝土拌合物出機坍落度>140mm，按規(guī)范規(guī)定，最大水灰比≤0.55，凝膠材料用量控制在400～500kg/m³，現(xiàn)場砂石含水率0.71%，與第三方實驗室合作，共同確定施工配合比如表5所示。

3.3彩色混凝土顏色的試配

根據(jù)施工圖紙?zhí)岢龅鸟壹t色要求，在業(yè)主及監(jiān)理人員見證下，項目部制作褚紅色紙質樣本，在混凝土施工配合比的基礎上，通過調整氧化鐵紅及氧化鐵黃的用量比例，進行混凝土顏色的適配，按照兩種顏料總量占膠凝材料的0%～3.0%比例進行混合添加，彩色混凝土試配如表6所示。

按表6進行試配，7d成型后，對試件表面進行混凝土拋光打磨，經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理及設計人員共同確認，編號17的配合比試配出的試件，最為接近樣品顏色，本地坪彩色混凝土采用編號17的配合比進行拌制。

4彩色混凝土的制備

4.1嚴格控制原材料質量

嚴格控制原材料質量，與供應商（廠家）簽訂正式合同，合同中具名各種原材料的性能指標要求。原材料進場后，由專人抽樣、送檢，檢驗是否滿足要求，對進場顏料，采取比對封存樣品的方法，核查顏料色澤是否一致。對水泥、粉煤灰、顏料，進場存儲時應采取可靠防潮、防雨措施，盡量入庫或設置專門遮棚。對于已經(jīng)開啟的顏料，應避免水汽、雜物進入。

4.2準確計量

現(xiàn)場提前準備好經(jīng)有資質檢測機構檢測合格的計量設備，對每盤（批次）混凝土的原材料進行嚴格計量，避免工作隨意性造成的不必要的浪費，避免人為改變施工配合比設計，影響彩色混凝土色澤的統(tǒng)一。

4.3采用二次投料法

項目部預先試驗，采用了一次投料法和二次投料法，分別進行了彩色混凝土的拌制;采用二次投料法時，先預拌水泥砂漿，將硅酸鹽水泥、砂子、顏料、水充分拌勻，再投^、石子攪拌成均勻的彩色混凝土，經(jīng)檢測，這種方法可使混凝土強度提升10%，混凝土強度有可靠保證，可在滿足混凝土設計強度的要求下，減少水泥用量約10%，因地坪成型后上部有車輛荷載，綜合考慮后，故仍按原配合比進行施工。

4.4設置專用攪拌機?？刂茢嚢钑r間

彩色混凝土攪拌，應設置專用攪拌機，不得與普通混凝土、砂漿攪拌合用;攪拌前，清洗攪拌機，保持內部干凈，避免串色;嚴格控制混凝土攪拌時間，采用二次投料法攪拌時，水泥、粉煤灰、中砂、顏料攪拌時間控制在3min以上，停機投入卵石后的攪拌時間控制在2min以上，以顏料在混凝土能均勻分散著色為準。

5模板選擇與設置

5.1選擇難變形、難粘型、可反復使用模板

普通的竹膠合板模板，剛度差，易造成跑模、鼓?，F(xiàn)象;拼縫不嚴、堵縫困難，易發(fā)生流淌現(xiàn)象;表面容易粘附，拆模時易發(fā)生粘?，F(xiàn)象造成混凝土表面麻面。彩色混凝土屬于清水混凝土的做法，對模板本身的要求較高，根據(jù)以往工程經(jīng)驗來看，可選擇采用橡膠異型模板、PVC異型模板、PVC覆膜木模板等模板，這些模板剛度較高、表面光潔，吸水性低，不易發(fā)生粘?，F(xiàn)象。本項目地坪局部抬高，形成數(shù)個建筑小品造型，工藝要求為清水混凝土，項目部從技術角度出發(fā)，選擇使用PVC異型模板，該型模板切割方便、不易粘模、堵縫嚴實、剛度尚可、易清理，可多次反復使用，能夠滿足建筑小品對側模支設的要求。

5.2使用水性脫模劑

脫模劑可優(yōu)先采用水性脫模劑，不得使用油性脫模劑，油性脫模劑易粘灰塵、易被污染，對混凝土表面色澤產生干擾和影響，本項目地坪采用的是浙江某化工企業(yè)生產的水性脫模劑，該脫模劑滾涂方便，氣泡易于排除，拆模后混凝土表面蜂窩現(xiàn)象極少;模板接縫處采用了單面塑料膠帶密封，模板拼縫處封堵嚴實，防止漏漿現(xiàn)場產生。

5.3設置模板支撐系統(tǒng)

模板支撐系統(tǒng)應滿足支撐強度、剛度和穩(wěn)定性要求，避免發(fā)生滑移、跑模等質量問題。本項目地坪施工，建筑小品及地坪混凝土側模高度不高，采用建筑鋼管及扣件，組成模板側向支撐系統(tǒng)，采用1.2m長短鋼管，立桿打入地下0.3m，橫桿緊撐PVC異型模板，采用直角扣件連接。

6混凝土運輸與振搗

6.1彩色混凝土運輸要求

彩色混凝土入混凝土運輸罐車前，應將灰罐用清水清洗干凈，并將罐體中殘留的水徹底倒出;為保證混凝土的不產生離析現(xiàn)象，灰罐的轉速宜保持在5～7r/min，并在混凝土初凝前到達澆筑點并進行泵送;嚴格控制人模彩色混凝土的坍落度值，現(xiàn)場進行測量，應符合原設定值;高度關注離析現(xiàn)象，如彩色混凝土出現(xiàn)分層離析，應棄用處理。

6.2彩色混凝土振搗要求

振搗前，提前設置好混凝土表面標高控制標志，可將鋼筋、木鍥或鋼管等打入土壤層，按8m～8m均勻設置，利用水準儀，在其表面用油漆做好標高標識;彩色混凝土應采用表面振動器或振動臺進行機械振搗，保證振搗密實，不宜采用插入式振動棒，振搗前布料均勻，由有經(jīng)驗的操作工人，采用往返式表面振搗2～3遍，振搗過程中應避免漏振或過振，振搗移動速度宜為0.1-0.3m/s，振搗移動速度應一致，否則會影響混凝土表面色彩的一致性;振搗過程中，應根據(jù)實際情況，隨時向模具內補加彩色混凝土拌合料;彩色混凝土的澆筑與振搗應連續(xù)進行，每盤混凝土宜在15min內澆筑振搗完畢，澆筑時間超時將導致拌合物性能發(fā)生變化，如超出規(guī)定時間則做廢棄處理。

6.3補漿抹平處理

振搗完成后，在地坪邊緣、轉角等部位，存在少量的混凝土缺少現(xiàn)象，應在振搗完成后的2h內，由工程經(jīng)驗豐富的工人，用去卵石同配合比彩色砂漿，人工抹實抹平。

7養(yǎng)護、拆模與表面處理

7.1節(jié)水型養(yǎng)護

彩色混凝土澆筑12h即可進行養(yǎng)護。建議采用覆膜、織物、稻草等方式進行施水養(yǎng)護，以節(jié)約施工用水，本地坪在表面施水后，覆蓋了不易串色的白色PVC薄膜，后期不用再澆水;養(yǎng)護時間控制在7d為宜;養(yǎng)護期間，設置專門圍擋，禁止行人、車輛進入，以免對混凝土表面產生破壞。

7.2拆模要求

該地坪模板均為側邊模，拆除時間以混凝土強度達到1.2MPa為宜;模板拆除，嚴格按照《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》（GB 50204）的要求，拆除時應向監(jiān)理機構提出申請，并應附有“同條件混凝土養(yǎng)護試塊”實驗報告;拆模質量影響到混凝土外觀感質量，特別是清水建筑小品側模板的拆模，事先對工人進行技術、安全交底，明確拆模順序，并要求拆模時不能野蠻施工、蠻力拆除，否則會造成缺棱掉角的質量缺陷和不必要的返修;拆除后的模板迅速進行轉移、分理，以便重復循環(huán)使用。

7.3表面打磨

在彩色混凝土強度增長到60%時，可進行表面打磨，提高表面平整度、提升整體美觀度，本地坪采用移動式混凝土中型磨光機進行打磨，打磨過程中，去掉了表面的松散漿皮，磨平了毛刺、小型突出點等工藝瑕疵，打磨時邊磨邊洗，并設置了打磨水回收池與沉淀池，反復使用，節(jié)約用水。地坪打磨前和打磨后的外觀感效果如圖1、圖2所示。

8結語

彩色混凝土的綠色施工工藝技術，其一是采用彩色混凝土一次成型，集清水混凝土、彩色裝飾效果于一身，無后續(xù)工藝，其二是采用了精準試配、精確計量、二次攪拌、反復使用模板、節(jié)約用水等綠色工藝技術，總結如下4點：

1）工藝簡潔。彩色混凝土的色澤是混凝土自身的顏色效果，無需后期繁瑣的混凝土表面著色施工作業(yè)，達到相同裝飾效果的前提下，工藝流程明顯簡潔。

2）耐久性好。彩色混凝土的色澤效果是礦物顏料的作用結果，無機的礦物顏料的耐久性很好，正常使用時，在建筑物使用壽命期間內，彩色混凝土都無需修補或重做。

3）節(jié)約材料。摻加無機礦物顏料一次成型，沒有增加后期涂料或著色材料投入;采用反復使用模板進行周轉施工，節(jié)約耗材;同時，彩色混凝土堅固耐久，正常使用基本免維護，后期無額外維護材料增加。

4）降低成本。雖然增加了礦物顏料等原材料，其一次性投入較普通混凝土為多，但省去了著色成本、省去了后期的修補或重做，所以從整個壽命期間來看，其總體成本必然大幅度降低。