首先查阅了大量资料,研读国内外文献,学习有关规程标准,使装饰混凝土能满足混凝土强度和装饰性线性、纹理、质感的效果。
确定装饰混凝土主要代替大理石地面砖用于广场地面、立体雕塑、公园景观小品等,将强度等级确定为 C60、C70。
1.2 原材料选用选用能满足要求的当地常用材料。
1.2.1 水泥水泥选用当地 P·O52.5 水泥,性能指标见表 1。
骨料粒径是由装饰混凝土性能及尺寸决定的,装饰混凝土板材厚度一般在 4~6cm,骨料粒径太大,容易影响板材性能,易出现裂缝。粒径 5~10mm 的粗骨料拌合物和易性相对好,确定用粒径 5~10mm 的粗骨料试配。
经对当地石灰岩和玄武岩材质细骨料对比,要求洁净、坚硬、不含有杂质。5~10mm 的石灰岩粗骨料石粉含量相对多,强度相对低,确定用玄武岩质粗骨料,性能指标见表 2。
装饰混凝土除满足混凝土性能外,更要满足装饰外观的要求,试验研究专门研制了满足要求的减水、增强等性能的自制高效复合聚羧酸外加剂,掺量 1.8%~ 2.3%。
1.2.4 掺合料为使装饰混凝土的内部结构密室,强度、外观达到设计要求,采用了添加Ⅰ级粉煤灰、矿粉。
1.2.5 水自来水。
1.2.6 颜料颜料应选用不溶于水,与水泥不发生化学反应,耐碱、着色牢固的矿物颜料。其掺量不应降低混凝土的强度,一般不超过胶凝材料的 6%。
1.3 装饰混凝土配合比设计根据 JGJ55—2011《普通混凝土配合比设计规程》方法计算。
(1)配制强度
C60 配制强度:ƒcu,o≥1.15ƒcu,k=69.0(MPa)。
C70 配制强度:ƒcu,o≥1.15ƒcu,k=80.5(MPa)。
(2)水胶比:0.28~0.34
C60 选取 0.34;C70 选取 0.30;试拌时增减间隔 0.02。
(3)胶凝材料用量:480~560kg/m3
C60 选取 500kg/m3;C70 选取 540kg/m3;粉煤灰掺量 8%,矿粉掺量 14%。
(4)砂率:35%~42%
砂率选取 38%。
(5)外加剂:高效复合聚羧酸外加剂掺量 1.5%。
C60 和 C70 混凝土理论配合比见表3。
根据以上理论配合比,试拌观察,拌合物和易性良好,留制标准立方体抗压试件,检测结果见表 4。
(1)从结果看,C60 选定水胶比 0.34、胶凝材料 500kg/m3 的配合比;C70 选定水胶比 0.30、胶凝材料 540kg/m3 的配合比。
(2)水胶比低、混凝土粘度大,浇筑成型后覆膜保水养护。
(3)混凝土粘度大,浇筑成型时要边浇筑边振动,大尺寸的模具,要从一边开始浇筑。边振动,边让混凝土自己流动减少试件表面的气泡,以防影响外观。
3 装饰混凝土色彩装饰混凝土色彩效果的好与差,着色是关键,这与颜料性质、掺量和掺加方法有关。掺加到混凝土中的颜料,暴露在空气中要耐久不褪色。彩色混凝土的着色方法有添加无机氧化物颜料、添加化学着色剂及添加干撒着色硬化剂等。我们采用直接在混凝土加入无机氧化物颜料,将砂、颜料、粗骨料、胶凝材料充分干拌均匀,然后加水搅拌的方法,制作了一件立体雕塑。颜料外观见图 1,制作的立体雕塑见图 2。
装饰混凝土采用的是表面处理技术,它在混凝土基层面上进行表面着色强化处理,以达到装饰混凝土的效果。同时,对着色强化处理过的地面进行渗透保护处理,以达到洁净地面与保养地面的要求。因此,装饰混凝土的构造模式为基层(混凝土)、彩色面层(强化料和脱模料)、保护层(保护剂)这三个基本层面构造。
采用立轴式试验机搅拌,通常普通混凝土生产先加砂石搅拌,再加胶凝材料搅拌,最后加水和外加剂,搅拌 30s 就可停止搅拌放料。装饰混凝土生产,需将细骨料和 50% 的用水量加入搅拌机拌合 30s,再加胶凝材料、外加剂拌合 40s,最后加入剩余用水量拌合 50s 放料装入模具内。试验研制的立体雕塑选用白色水泥,拌均匀后加入剩余用水量慢速拌合 50s,排除气泡,放料装入模具内,把模具放到振动台,边振动边装料,脱模后经人工修饰,涂保护剂。混凝土成型现场见图 3。
经试验复试和现场留制同条件试件,和易性、强度和外观均满足要求。结构层采用了同上试验的配合比,颜料选用多种品牌进行对比,选择了与水泥和外加剂适应性好的颜料,面层配合比以基层配比为基准去除粗骨料,水胶比减小 0.02,内掺 6% 的颜料。拆模后的装饰混凝土外观颜色均匀美观,达到预期效果。图4、图 5 为成品图。
(1)用当地常用材料,掺 1.0%~1.5% 高效复合性能外加剂,可以配制强度等级 C60、C70 高强混凝土满足生产需求。
(2)配制的高强混凝土表面平整光洁,颜色均匀一致。
(3)装饰混凝土生产工艺和成型工艺要求更严格精细,应特别注意。
(4)外加剂内复合消泡剂,成型前慢速搅拌排除气泡,成型时边振动边装料,装饰混凝土外观光滑美观。
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