黃亞林

（深圳港創(chuàng)建材股份有限公司，廣東 深圳 518000）

0 前言

清水混凝土是一種新型的建筑形式，其細膩精致的紋理，綿密、近乎均質(zhì)的質(zhì)感形成了其獨特的美感，為越來越多的建筑師所接受?！扒逅R面混凝土”是清水混凝土發(fā)展新階段，其標準是混凝土觀感質(zhì)量在光澤和平整的基礎(chǔ)上，如“鏡面”能光亮照人，并更加注重細部和整體藝術(shù)效果，主要適用于工業(yè)建筑中不做飾面的工程。清水鏡面混凝土的鏡面效果借助模板成型是關(guān)鍵技術(shù)，同時取決于混凝土配合比的最佳化和原材料的最適性能。本文依據(jù)地材性能，因地制宜，制備適用于本地工程需要的清水鏡面混凝土。

1 原材料及試驗方法

1.1 原材料

（1）水泥：應(yīng)選用同熟料磨制色澤均勻的水泥。本試驗分別選用來自 C1、C2、C3 廠出產(chǎn)的 P·O42.5 水泥，其性能指標見表1。

表1 水泥的性能

（2）粉煤灰：應(yīng)選用同一電廠、同一品牌、同等級、質(zhì)量穩(wěn)定且色澤一致的粉煤灰。粉煤灰可增加混凝土的后期強度，減少混凝土自身體積收縮，還可改善新拌混凝土的和易性。本試驗選用深圳媽灣電廠的Ⅰ級 F類灰，其性能指標見表2。

表2 粉煤灰的性能

（3）礦渣粉：應(yīng)選用同一鋼廠、同一品牌、同等級的礦渣粉。礦渣粉可改善混凝土的工作性、降低水化熱，增進后期強度、改善混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高抗?jié)B和抗腐蝕能力。本試驗選用河北盾石生產(chǎn)的 S95 級礦渣，其性能指標見表3。

表3 礦渣粉的性能

（4）碎石：應(yīng)選用同產(chǎn)地、同規(guī)格、同色澤，連續(xù)級配，含泥量和吸水率相對低的反擊破碎石。級配良好、含泥量低的反擊破碎石，不僅能減少水泥用量，且能降低混凝土的干縮。本試驗選用惠州博羅生產(chǎn)的5～25mm 碎石，表觀密度 2670kg/m3，松散堆積密度為 1480kg/m3，緊密堆積密度為 1620kg/m3，松散堆積時空隙率為 45%，緊密堆積時空隙率為 39%，含泥量0.3%。其顆粒級配情況見表4。

表4 碎石顆粒級配

（5）河砂：應(yīng)選用同河域、同規(guī)格、同色澤，連續(xù)級配，含泥量相對低的中砂。級配良好、含泥量低的中砂，不僅能減少水泥用量，且能很好地填充碎石中的空隙，增加混凝土密實度，同時減小混凝土的泌水率。本試驗采用東莞的中級河砂，表觀密度 2630kg/m3，堆積密度 1480kg/m3，含泥量 1.0%，泥塊含量0.2%，細度模數(shù) 2.62。其顆粒級配情況見表5。

表5 河砂顆粒級配

（6）超細石粉：應(yīng)選用同產(chǎn)地、同規(guī)格、同色澤，MB 值較低的超細石粉。超細石粉是一種非活性的惰性材料，它本身不參與水泥的水化，在混凝土中主要起到微集料填充作用，增加了混凝土的密實度。超細石粉的性能指標見表6。

表6 超細石粉的性能

（7）減水劑：應(yīng)選用高性能聚羧酸減水劑。高性能聚羧酸減水劑對混凝土的增強效果顯著，能降低混凝土的收縮，提高混凝土的和易性、耐久性。本試驗選用安徽產(chǎn)高性能聚羧酸減水劑，其性能指標見表7。

表7 高性能聚羧酸減水劑性能

1.2 配制原則及試驗方法

1.2.1 配合比設(shè)計原則

（1）滿足 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》的要求。

（2）滿足 JGJ/T 10—2011《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》的要求。

（3）滿足 JGJ 169—2009《清水混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》的要求。

（4）利用粉煤灰、礦渣粉對混凝土后期強度的貢獻作用，降低混凝土的水化熱，減小收縮。

（5）采用不摻引氣的高性能聚羧酸減水劑，減小混凝土的泌水和表面蜂窩麻面現(xiàn)象。

1.2.2 試驗方法

分別按 GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》和 JGJ 52—2011《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢測方法標準》測定堆積密度、空隙率、級配和細度模數(shù)；分別按 GB/T 1345—2005《水泥細度檢驗方法篩析法》檢測水泥細度；分別按 GB/T 1346—2011《水泥標準稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法》測定稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性；分別按 GB/T 17671—1999《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO 法）》測定水泥的膠砂強度，試驗尺寸為 40mm×40mm×160mm 的棱柱試體；GB/T 2419—2005《水泥膠砂流動測定方法》測定水泥膠砂流動度；分別按 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》、GB/T 50081—2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》測定混凝土工作性能和力學性能，試驗尺寸為 100mm×100mm×100mm，修正系數(shù)為0.95。

1.3 試驗配合比

清水混凝土的配合比除了要滿足強度和耐久性的要求外，最重要的是其對表面性能的影響。配合比參數(shù)包括用水量、水膠比、膠凝材料用量和砂率。應(yīng)盡量避免用水量過多造成泌水、浮漿和離析，避免導致色差和水紋水線等表面缺陷；膠凝材料用量不宜過大，否則將導致振搗后浮漿過厚、水化熱和溫升過大而開裂[1]。砂率應(yīng)適當，砂率較低易造成表面泌水和花斑紋；砂率較高易產(chǎn)生毛細裂縫[2]。對于—定配合比的清水混凝土，通過控制其黏度，保證新拌狀態(tài)時的流動性及包裹性，可使混凝土表面呈現(xiàn)出色澤均勻、美觀的鏡面效果[3]。因此，選用表8 的 C40 配合比作為基礎(chǔ)配合比。

表8 清水鏡面混凝土的基礎(chǔ)配合比.g/m3

2 結(jié)果分析與討論

2.1 水泥對清水鏡面混凝土的影響

不同廠家的水泥，混合材的種類及其摻量各不相同，在保證水泥滿足標號的前提下，選用最經(jīng)濟性的方式，是廠家考慮的重要因素；加之清水混凝土中水泥摻量大，水泥的顏色以及質(zhì)量的穩(wěn)定對清水混凝土宏觀形貌影響較大。因此，清水混凝土質(zhì)量的好壞，水泥廠家的選擇至關(guān)重要。改變水泥類型，采用表8 的配合比研究水泥對清水鏡面混凝土性能的影響，見表9 和圖1。

表9 水泥對清水鏡面混凝土的影響

圖1 水泥對清水鏡面混凝土影響的脫模照片

可以發(fā)現(xiàn)，摻加不同廠家的水泥，其外觀顏色略有差別，C1 表面粗糙，有氣泡，可能是由于 C-S-H 凝膠形成量有限，未能及時水化成凝膠聚于表面。C2 表面光澤，但氣泡較多，Powers 描述了氣泡在混凝土中由于機械作用形成的兩個過程：（1）氣泡形成，空氣在渦流作用下被包裹?。唬?）氣泡穩(wěn)定，攪拌過程會導致空氣的引入，細集料形成三維空間薄膜[4]。這些漿液中氣泡的液膜粘附有大量水化和未水化的粉料顆粒，使氣泡的液膜轉(zhuǎn)變成液固復合膜，表面張力變大，故氣泡能夠穩(wěn)定存在?；炷帘砻鏆馀莸男纬芍饕腔炷林械臍馀轃o法順利排出并聚集在模板邊緣的結(jié)果[5]。C2 中的氣泡可能是由粉煤灰引入的，粉煤灰中的 NOX遇到堿性環(huán)境生成氨氣（NH3）[6]。C3 表面光澤，氣泡少。

2.2 摻合料對清水鏡面混凝土的影響

配合比見表10，性能結(jié)果見表11、圖2。

表10 摻合料對混凝土的影響配合比.g/m3

表11 摻合料對清水鏡面混凝土的影響

圖2 摻合料對清水鏡面混凝土影響的脫模照片

摻加不同的摻合料，對清水鏡面混凝土的影響迥異，可以發(fā)現(xiàn)：粉煤灰取代水泥后，隨著取代量的增加，黑斑明顯增多，鏡面效果較差，清水混凝土表面形成的黑斑的原因可能是浮黑粉煤灰由于泌水上浮、混凝表面和模板的外部污染造成黑斑[7,8]；礦渣粉取代水泥后，隨著取代量的增大，青色的斑點逐漸增多，雖然礦渣粉的摻入可以減少水化放熱量、增加力學性能、提高抗裂性、降低經(jīng)濟成本，但是由于礦渣一般會含有硫化物，與水泥的某些元素或化合物發(fā)生反應(yīng)，生成微量FeS 和 MnS，使一部分水化產(chǎn)物呈藍綠色，這部分水化產(chǎn)物被透明的 C-S-H 凝膠包覆，形成明顯的青斑；超細石粉取代水泥后，表面光亮、無明顯氣泡、無明顯色差，效果極佳，主要是由于超細石粉粒徑匹配，可以達到密實的效果，降低粘度，減小空隙，減少氫氧化鈣的定向生長，改善混凝土與模具的界面。

3 結(jié)論

（1）不同廠家的水泥由于其混合材種類、品質(zhì)不同，使得清水鏡面混凝土表面性能略有差異，當使用C3 水泥時，清水鏡面混凝土表面有光澤，氣泡較少，效果最佳。

（2）摻合料不僅可以提高混凝土的力學性能，改善工作性，還可以填充空隙，減少氫氧化鈣的定向生長，減少混凝土與模板缺陷。當摻加本地超細石粉后，清水鏡面混凝土表面光亮，無明顯氣泡，效果極佳。