姚源，張凱峰，孟剛，劉磊，耿飛，魏飛

（中建西部建設(shè)北方有限公司，陜西西安 710116）

高性能裝飾混凝土工藝品試驗分析與研究

姚源，張凱峰，孟剛，劉磊，耿飛，魏飛

（中建西部建設(shè)北方有限公司，陜西西安 710116）

結(jié)合裝飾混凝土工藝品實踐，從改善裝飾混凝土工藝品的外觀質(zhì)量、耐久性的角度出發(fā)，對裝飾混凝土的原材料、配合比和成型養(yǎng)護方法進行研究。試驗表明：裝飾混凝土工藝品的最佳配比為：m（水泥）∶m（微珠）∶m（礦粉）∶m（硅灰）∶m（細骨料）∶m（減水劑）∶m（抗堿抑制劑）∶m（可再分散乳膠粉）∶m（消泡劑）∶m（聚丙烯纖維）=60∶20∶12∶8∶120∶0.9∶0.3∶1∶0.04∶0.3，水膠比為0.24，按此配比制備的裝飾混凝土工藝品最能滿足成型條件需要，且在基本養(yǎng)護完成后進行保護性噴涂的工藝品，較少出現(xiàn)氣泡和泛堿現(xiàn)象。

裝飾混凝土；原料；配合比；成型；養(yǎng)護

裝飾混凝土一次性澆筑成型，以混凝土本身的自然質(zhì)感與精心設(shè)計的自然狀態(tài)作為裝飾面的表現(xiàn)形式，其表面光滑平整、整體線條順暢，可直接用于建筑立面[1]。近年來，裝飾混凝土制品除用作建筑物內(nèi)外墻表面的裝飾之外，也越來越多的被用來制作工藝品，裝飾混凝土工藝品（以下簡稱工藝品）以其豐富多變的外形和清新自然的獨特氣質(zhì)，贏得了越來越多人的喜愛。

本文從裝飾混凝土工藝品的原材料、配合比設(shè)計和成型養(yǎng)護方法入手，對裝飾混凝土工藝品的關(guān)鍵技術(shù)進行了研究。

1　原材料選擇

裝飾混凝土工藝品要保持低調(diào)優(yōu)雅的外形和良好的耐久性，就需全方面關(guān)注原材料品質(zhì)，及各原材料之間的相容性。以達到避免氣泡、泛堿、色差、裂縫等缺陷產(chǎn)生的目的。宜選用堿含量較低的水泥；宜選用細度模數(shù)合適，含泥量、雜質(zhì)含量都較低，且粒形級配較好的集料；摻合料宜選用優(yōu)質(zhì)原料，以達到調(diào)節(jié)混凝土的和易性、增加混凝土的表面的光潔度的目的；外加劑應(yīng)選擇質(zhì)量較好且與水泥適應(yīng)性較好的產(chǎn)品[2-3]。

1.1水泥

本試驗采用陜西聲威P·O42.5水泥，安定性合格，物理性能如表1所示。

表1　水泥的物理性能

1.2骨料

骨料的品質(zhì)和顆粒級配是影響混凝土工作性能、力學(xué)性能和耐久性的重要因素。由于本次裝飾混凝土工藝品大多屬于薄壁結(jié)構(gòu)，不適于加入粗骨料。本試驗采用渭河河砂作細骨料，且河砂經(jīng)過清洗并烘干，砂的細度模數(shù)為2.0，含泥量和泥塊含量均為0，連續(xù)級配，表觀密度2.11 g/cm3。

1.3摻合料

摻合料部分替代水泥，可增加混凝土的和易性，減少水泥石中的孔隙結(jié)構(gòu)，提高混凝土的耐久性能。本試驗選用超細微珠、礦粉和一定量的硅灰來改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)[4]。所用的摻合料應(yīng)著重考慮其細度和顏色，且摻合料的顏色應(yīng)均勻穩(wěn)定。

微珠：來源于天津某企業(yè)，7 d活性指數(shù)85%，28 d活性指數(shù)111%，比表面積24 890 m2/kg，需水量比93%。

礦粉：陜西德龍S95級礦粉，7 d活性指數(shù)83%，28 d活性指數(shù)98%，比表面積426 m2/kg，流動度比93%。

硅灰：采用北京正元加密硅灰，28 d活性指數(shù)92%，比表面積16 800 m2/kg。

1.4外加劑

減水劑：為了保證漿體在實際應(yīng)用當(dāng)中正常成型，需要摻加減水劑來使?jié){體具有較好的流動性和填充性能。本試驗選用中建自產(chǎn)聚羧酸高效減水劑，固含量20%，減水率25%，與水泥的相容性較好，摻量占粉料質(zhì)量的0.8%～1.2%。

消泡劑：P818有機硅類，活性含量30%，pH值6～8。

抗堿抑制劑：江蘇花辰新型材料有限公司生產(chǎn)，主要成分為a-無機酸鈉甲醛縮合物。

可再分散乳膠粉：可再分散性乳膠粉加入漿體中可提高漿體與各種基材的粘結(jié)強度，提高成型工藝品的抗壓強度、抗折強度、耐磨損性、韌性、粘結(jié)力和保水性能，還可使面層避免起灰，提高工藝品的抗裂性和封閉性[5]。本試驗用可再分散乳膠粉外觀為白色粉末，可自由流動，固含量≥98.5%，堆積密度300～500 kg/m3，平均粒徑80～120 μm，pH值6～8。

1.5聚丙烯纖維

為了提高裝飾混凝土工藝品的抗裂性能，選擇添加一定量的聚丙烯纖維，本試驗采用陜西某公司產(chǎn)聚丙烯纖維，纖維長度為10 mm。

1.6水

采用自來水。

2　配合比試驗

2.1骨料摻量

合適的漿骨比（粉料和骨料質(zhì)量比）對裝飾混凝土工藝品外形和性能影響較大，如果漿骨比太低，則沒有足夠漿體包裹住細骨料，造成漿體的流動性差，工藝品表面不平整，影響工藝品整體外觀。漿骨比太高，漿體的量太大，工藝品質(zhì)量容易過大，影響手感，且更易產(chǎn)生裂縫。經(jīng)試驗確定漿骨比為1∶（1.2～1.5）。

2.2粉料配比

隨著對混凝土制品觀賞性和環(huán)境協(xié)調(diào)性的要求越來越高，各類能改善裝飾混凝土性能的摻合料成為裝飾混凝土的重要組成部分，但其密度與水泥漿體存在差異，容易在振搗過程中上浮，導(dǎo)致在混凝土中分布不均勻而引起色差。提高膠凝漿體的黏度可以較好地避免粉煤灰上浮。

經(jīng)過多次試驗確定粉料的配比為：m（水泥）∶m（微珠）∶m（礦粉）∶m（硅灰）=（60～65）∶（20～25）∶（8～12）∶（6～8）。

2.3水膠比及外加劑摻量

需要考慮漿體的稠度，如果漿體太稠，多余的氣泡不能溢出，對裝飾混凝土工藝品的外形將會產(chǎn)生不利的影響；如果漿體太稀，則不能保證混凝土的強度，且更容易產(chǎn)生裂縫，影響工藝品整體結(jié)構(gòu)。因此，漿體的水膠比成為影響裝飾混凝土制品性能的重要因素。

外加劑對裝飾混凝土工藝品的性能也有較大影響。本試驗就抗堿抑制劑、可再分散乳膠粉、消泡劑摻量（按占粉料總質(zhì)量計）對工藝品泛堿面積的影響進行研究，并選出合適的外加劑摻量，結(jié)果見圖1～圖3。

圖1　抗堿抑制劑摻量對工藝品泛堿面積的影響

圖2　可再分散乳膠粉摻量對工藝品泛堿面積的影響

圖3　消泡劑摻量對工藝品泛堿面積的影響

從圖1可以看出，隨抗堿抑制劑摻量的增加，工藝品早期和后期泛堿面積均逐漸減小，當(dāng)抗堿抑制劑摻量超過0.3%時，工藝品的泛堿面積降幅變小。

從圖2可以看出，隨可再分散乳膠粉摻量的增加，工藝品早期和后期泛堿面積均逐漸減小，當(dāng)可再分散乳膠粉摻量超過1.0%時，工藝品的泛堿面積降幅變小。

從圖3可以看出，隨消泡劑摻量的增加，工藝品早期和后期泛堿面積均先減小后增大。當(dāng)消泡劑摻量為0.04%時，工藝品早期泛堿面積降到最小值16.0%，后期泛堿面積也降到最小值23.4%。消泡劑能夠在一定程度上減少漿體中大孔的數(shù)量，改善漿體的孔隙結(jié)構(gòu)，提高工藝品整體的耐久性能[6]。從圖3還可以看出，雖然消泡劑在一定程度上可以減輕工藝品的泛堿程度，但作用效果并不明顯[7]。

經(jīng)過多次試驗確定水膠比為0.23～0.30，抗堿抑制劑、可再分散乳膠粉和消泡劑的最佳摻量分別為0.3%、1.0%、0.04%。

2.4聚丙烯纖維摻量

一定量纖維的摻入不但能提高工藝品的抗拉伸性能，也能防止裂縫的產(chǎn)生；但是纖維摻量過大的話，不但導(dǎo)致工藝品的強度降低，還會影響漿體的流動性。聚丙烯纖維摻量（按占粉料總質(zhì)量計）對漿體流動度的影響見圖4。

圖4　聚丙烯纖維摻量對漿體流動度的影響

從圖4可以看出，隨聚丙烯纖維摻量增加，漿體的流動性逐漸降低，當(dāng)聚丙烯纖維摻量超過0.3%后，漿體流動性顯著降低，影響了工藝品的澆注成型，易產(chǎn)生較多氣泡。因此，聚丙烯纖維的最佳摻量為0.3%。

經(jīng)過上述試驗，裝飾混凝土工藝品的質(zhì)量配合比見表2，按表2的配合比，不但能夠滿足裝飾混凝土工藝品的成型要求，且硬化后外形也較少產(chǎn)生氣泡和泛堿現(xiàn)象。

表2　裝飾混凝土工藝品的質(zhì)量配合比

3　成型及養(yǎng)護方法

3.1成型方法控制

工藝品的成型參考GB/T 17671—1999《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》中的成型方法。

3.2工藝品養(yǎng)護

工藝品的養(yǎng)護包括濕度和溫度2個方面。濕度控制方面要注意工藝品硬化拆模后，即直接開始蓄水養(yǎng)護，時間不得少于14 d，溫度控制方面，需要注意工藝品養(yǎng)護的環(huán)境保持溫度的相對恒定，以防止裂紋和其它因水化不完全而造成的外形缺陷。

3.3保護性噴涂

對裝飾混凝土工藝品表面進行保護性噴涂是延長裝飾混凝土壽命、保持其外觀美觀的重要手段。本試驗采用市購清水混凝土專用保護劑，其主要成分是有機硅改性樹脂。圖5為經(jīng)保護性噴涂和未保護性噴涂工藝品暴露空氣2月后對比效果。

圖5　經(jīng)保護性噴涂和未經(jīng)保護性噴涂工藝品的對比

從圖5可以看出，經(jīng)保護性噴涂的工藝品，其表面泛堿情況較輕，泛堿面積較小，只有接縫處出現(xiàn)輕微泛堿情況，而未經(jīng)保護性噴涂的工藝品內(nèi)部泛堿情況嚴重。因為裝飾混凝土工藝品成型養(yǎng)護至一定齡期后，采用保護性涂料噴涂在裝飾混凝土工藝品表面，會形成透明的保護性膜層結(jié)構(gòu)，能確?；炷帘┞对诼短飙h(huán)境時依然具有良好的耐久性、耐水性和耐候性。這種保護性噴涂對混凝土無腐蝕性，使混凝土工藝品長久保持優(yōu)美質(zhì)感，不受侵害[4]。

4　結(jié)語

（1）裝飾混凝土宜選用堿含量較低的水泥，且還需考慮外加劑與水泥的適應(yīng)性；宜選用細度模數(shù)合適，含泥量、雜質(zhì)含量都較低，且粒形級配較好的集料；摻合料宜選用優(yōu)質(zhì)原料以及需選擇質(zhì)量較好的外加劑。

（2）經(jīng)試驗驗證，裝飾混凝土工藝品的最佳配比為：m（水泥）∶m（微珠）∶m（礦粉）∶m（硅灰）∶m（細骨料）∶m（減水劑）∶m（抗堿抑制劑）∶m（可再分散乳膠粉）∶m（消泡劑）∶m（聚丙烯纖維）= 60∶20∶12∶8∶120∶0.9∶0.3∶1∶0.04∶0.3，水膠比為0.24，按此配比制備的裝飾混凝土工藝品能滿足成型條件需要和達到成型后外形美觀的效果。

（3）裝飾混凝土工藝品的養(yǎng)護方面應(yīng)該注意控制溫度和濕度，且養(yǎng)護時間不得少于14 d，基本養(yǎng)護完成后，另外對裝飾混凝土工藝品表面進行保護性噴涂，也是延長裝飾混凝土工藝品壽命，保持外觀美觀的有效方式。

[1]程磊．高層建筑清水混凝土施工工藝及工程應(yīng)用研究[D]．濟南：山東大學(xué)，2012．

[2]丁虹，高育欣，徐芬蓮，等．C60高性能白色清水混凝土的試驗研究[J]．新型建筑材料，2012（5）：83-86．

[3]徐本梁，涂晨龍，徐本睿，等．清水鏡面混凝土的綠色二次流化與實施方式研究[J]．新型建筑材料，2014（5）：37-39．

[4]王鳳麗．高性能清水混凝土實驗分析與研究[D]．重慶：重慶交通大學(xué)，2008．

[5]李娟．纖維增強復(fù)合材料保溫板的制備研究及應(yīng)用[D]．揚州：揚州大學(xué)，2013．

[6]楊魁．論清水混凝土表面氣泡的特征與防治[J]．四川建筑科學(xué)研究，2009，35（2）：213-215．

[7]石齊．水泥基飾面砂漿泛堿性能及抑制措施研究[D]．重慶：重慶大學(xué)，2014．

The experimental analysis and research of high-performance decorative concrete handicraft

YAO Yuan，ZHANG Kaifeng，MENG Gang，LIU Lei，GENG Fei，WEI Fei
（China West Construction Group North Co.Ltd.，Xi'an 710116，China）

Combining the decorative concrete handicraft practice，in order to improve the appearance quality and durability，this article investigates the raw materials，mixing ratio and curing methods of decorative concrete.Experiment showed that the mass ratio of cement:beads:mineral powder:silica fume:fine aggregate:water reducing agent:alkali resistant inhibitors:disperse latex powder: antifoaming agent:polypropylene fiber content is 60∶20∶12∶8∶120∶0.9∶0.3∶1∶0.04∶0.3，and the W/C is 0.24 of the decorative concrete crafts can meet the needs of the processing conditions.The craft with protective coating spraying after basic curing can reduce bubbles and efforescence phenomenon.

decorative concrete，raw material，mixing ratio，forming，curing

TU528.38

A

1001-702X（2016）10-0060-03

2016-02-25；

2016-04-17

姚源；女，1988年生，陜西西安人，碩士，研究方向為高性能混凝土。