关于混凝土颜色的几点见解

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1、引言
　　混凝土已经在很多领域应用了很多年，对其的研究也是越来越深入。对施工单位来讲也着重从外观质量上进行了许多年的不懈努力，但在混凝土施工和使用中仍然存在很多的误区，本文针对存在的诸多误区就使用普通水泥制造的混凝土，从它的表观颜色出发进行分析，提出几点意见，从混凝土构件外观质量出发得出几点其控制方法，希望对广大施工一线人员能予以参考和指导。
2、混凝土表面颜色形成机理
　　混凝土构件的制作过程不外乎为：水泥（胶凝材料）加粗细骨料加水再掺加一定的外加剂经过拌和，拌和物经过浇筑、振捣、养生成型。混凝土内起着填充作用的胶凝材料——水泥包裹着整个骨料，混凝土构件表面充满了水泥浆，因此水泥的本色就是混凝土构件表面的颜色，这是基色。基色的深浅通过用水量、水泥的成分以及施工措施和环境的变化来实施。
　　混凝土除了基色外还充斥着其它的颜色。混凝土内部存在着很多的毛细孔隙。混凝土构件在脱离整个保护条件后，长期裸露于自然环境中，随着硬化过程的进行和多余水分的蒸发，在其表面渗及内部形成许多的、大小不一的毛细孔隙，通过光的折射、反射作用，从毛细孔内反射出骨料，主要是粗骨料的基岩颜色。
3、混凝土表面颜色形成的原因
（一）基岩颜色的表观影响
　　这里将基岩按原始状态分为两种，一种是经过化学加工前的水泥原料基岩，一种是只经过物理加工的骨料基岩。水泥制作原料基岩包括烧制前的生料和烧制后的熟料及外加掺合料。由于受地理地质的影响，各地水泥的制作原料均存在差异性，原料中所含的矿物成分如铬、铁等含量不一，因此导致最终同等级的水泥内各种成分含量存在差异性。这样最后形成的是混凝土表面基色存在根本的差异性：白、灰、红、青等各种不同的颜色。这里要指出的是这里指的水泥是广泛使用的普通水泥，而非特种水泥。
　　作为混凝土的骨架——骨料，由于选用的材料有限：粗骨料——石灰岩、花岗岩、石英岩等，细骨料——河砂、山砂以及岩石破碎的碎砂等。同样由于地理地质条件的限制与影响，骨料的成分较为复杂，因此在混凝土内部通过光的折射、反射体现出来的颜色就不尽相同。由于骨料受水泥浆的包裹，裸露面积小，通过毛细孔折射光的面积较小，因此在混凝土表面形成的颜色就只是淡淡的骨料基岩颜色。
　　这些由于受条件的限制，不可能做到为了混凝土基色的一致性，而耗费大量的人力物力进行选择，因此施工中只能认可这种现象。
（二）施工工艺颜色的表观影响
　　混凝土施工工艺颜色受模板、施工措施、水灰比、环境温度等的影响，下面逐一进行分析。
1.模板
　　混凝土成型必须使用符合要求的模板。而施工中除了在模板上使用隔离剂外难免会依附其它各种物质，如：污垢、粉尘、油漆以及金属部分的锈蚀等，但是在混凝土达到一定强度以后，这些物质也便依附于混凝土构件表面，形成各种难看的污点，严重者将直接影响构件的外观质量。更为糟糕的是如果模板在使用前没有清理干净、光洁，在每次使用模板后，混凝土表面将形成毛面，同时模板上的污垢也越来越厚甚至发生台阶状的尘垢，致使混凝土构件表面形成难看的台阶状花纹，严重影响混凝土构件的外观质量。当然在模板比较光洁的情况下，混凝土表面的颜色不仅表现为基色，而且由于受隔离剂的影响，在混凝土构件表面将同时突出地表现出来，因此对隔离剂的选用尤为重要。
　　各种模板之间很难做到整体性，因此模板之间也就存在接缝。由于制造、使用、保养等原因造成模板之间的接缝不密贴，在混凝土浇筑过程中，透过不密贴的部位出现漏浆、漏水；由于水泥浆的流失和随着混凝土养生的进行水份的蒸发，在接缝不密贴部位就形成麻面、翻砂或在成青黑色或者是花斑毛面状（该处多为不密实状态）。
2.施工措施
　　混凝土在施工中，由于使用工具的不当，如振动棒接触模板振捣，将会在混凝土构件表面形成振动棒印，而影响构件外观效果。由于混凝土的过振造成混凝土离析出现水线状，形成类似裂缝状影响外观，同时经常引起不必要的麻烦与怀疑。
　　由于混凝土的不均匀性或者由于浇筑过程中出现较长的时间间断，造成混凝土之间形成青白颜色的色差、不均性。
　　由于施工中振动过渡，造成混凝土离析或者形成花斑状（石子外露点），大面积的状态，不仅是外观质量差而且混凝土强度降低很多。
3.水灰比
　　为了便于施工，混凝土必须具有一定的施工坍落度，在不掺加外加剂的情况下势必增加用水量和水泥用量；即使掺加外加剂，在配置高强度混凝土时，如不掺加掺合料，同样需要较大的水泥用量。但是随着水泥水化反应和强度的增长以及各种环境的变化影响，混凝土内的水分蒸发，在混凝土内形成许多毛细孔，而在形成毛细孔的同时，在毛细孔内析出Ca(OH)2等结晶，这样透过光的折射，在混凝土表面形成白或灰白颜色，析出的晶体越多则颜色越白。
　　硅酸盐水泥加水后不久，拌合水即变成氢氧化钙饱和溶液，确切地说就是碱和氢氧化钙过饱和溶液，氢氧化钙从过饱和溶液中结晶析出，同时从水泥中主要成分：C3S和C2S与水的反应可以看出，生成了较多得氢氧化钙。很明显将会有更多的Ca(OH)2晶体析出。
2(3CaO.SiO2)+ 6H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+3Ca(OH)2
2(3CaO.SiO2)+ 4H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+Ca(OH)2
　　水泥用量越大，晶体越多，颜色越淡。
4.环境等外在条件
　　混凝土在施工中，水泥的水化反应受环境的影响较大，尤其是受温度德影响较大。当环境温度较低时，混凝土的原材料：粗细骨料、水的温度较低，同时受拌和机具、运输机具、容器、模型等的吸热影响，混凝土最终入模的温度亦较低，水化反应较慢，强度增长较慢，在混凝土达到较高强度则花费的时间较长，水化反应得充分，析出的Ca(OH)2较少，因此混凝土成型后的外观颜色就呈现青色。相反，当温度较高时，混凝土原料吸热较多，温度较高，同时受拌和机具、运输机具、容器、模型的影响，造成混凝土入模温度较高，水化反应较快，较高的水化热致使混凝土内部温度迅速升高，析出的Ca(OH)2较多，因此颜色较多的表现为灰白色，混凝土虽然短时间内可以达到较高的强度，但后期增长有限。在实际的施工中，受工期等的影响，同时为了降低成本，而采取蒸汽养护或其它保温措施养护，但值得注意的是：升温不应只对混凝土加热而忽略了原材料的温度，因此升温的措施应当双管齐下。选择一个合理的混凝土入模温度和养护温度，对混凝土的强度增长最为有利，满足整个施工进度的需要。也就是说，在条件许可的情况下，尽可能采用自然养护，在环境温度较低时，应对原材料和机具加热，成型后对混凝土加热养护，保持一定的湿度；在环境温度较高时，应对原材料、机具等降温，不需要再对混凝土加热养护，同时必须加强保水养护。
4、混凝土外观质量的控制对比
　　混凝土外观质量由于受水泥、粗细集料等的影响，是本色的质量；而受施工条件的影响，是随机变化的、不定的质量。因此要对外观质量进行控制只能从施工措施上入手，从各种施工条件中以及水泥本身的水化反应中析出的Ca(OH)2晶体等，最终在受到各种外在条件的影响时，在混凝土内部将形成破坏作用，导致混凝土结构的破坏。因此控制Ca(OH)2是最重要的和首要的。
　　通过对青藏铁路桥梁和环形混凝土电杆耐久性混凝土的试验研究表明：通过掺加粉煤灰或硅粉等可以充分利用Ca(OH)2，不仅减少水泥的用量，而且混凝土强度较高，而且颜色较没掺加粉煤灰前颜色深。
　　通过对使用专用乳白色的隔离剂产品——桥梁、岔枕、电杆的外观对比，效果比较统一，颜色一致，外观美观，完全代替了机油和肥皂水作隔离剂。
　　对自然养护和低温养护的铁路、公路桥梁外观质量颜色的观察对比，较夏期高温时间段与蒸汽高温养护对比，自然养护和低温养护的产品颜色较深于高温养护的外观颜色，基本接近本色。
　　通过对小流动性（用水量低）的混凝土产品与高流动性的混凝土产品外观质量对比，小流动性的产品外观颜色深于高流动性的产品外观。
5、结论
　　为了满足施工和混凝土耐久性的要求，即要保持混凝土的流动性，又要控制水灰比，因此在施工中应大量使用高效减水剂，以达到控制水灰比的良好目的，减少Ca(OH)2的析出。在使用减水剂的同时，要求掺加入粉煤灰或硅粉等，提高混凝土强度的同时增加混凝土的耐久性，消耗水泥水化反应中析出的多余的Ca(OH)2。在混凝土施工前必须对当地的气候环境、温度季节分布进行充分的调查，以做好加温和降温的准备；同时做好温度的观察记录以及时进行施工措施的调整；控制好混凝土的温度以达到控Ca(OH)2析出量的目的。通过对模型的清理，保持其光洁，使用与混凝土基色一致的无害的隔离剂保持混凝土构件表面颜色的一致性。通过制定并实施详细的施工作业指导方案，避免混凝土的过振离析。通过制定并实施详细的钢模密贴措施保证混凝土施工中不致发生漏浆、漏水而出现不密实部位和杂色。通过制定和组织实施混凝土施工方案，减少甚至避免混凝土施工的间断，避免色差。通过电子计量和增加检测含水率的频次，控制混凝土的均一性，避免色差。通过控制粗细集料的杂物含量，避免不必要的杂色。
　　通过这种种措施的控制，达到比较反映混凝土基色的混凝土构件良好的外观质量，即经济又美观而且耐久。

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