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氧化铁红如何应用?

作者:马清浩来源:水泥混凝土外加剂550问 浏览次数: 日期:2012-11-15

一、特点

(1)耐碱:对碱性物质,如建筑上常用的水泥、石灰等十分稳定。并对水泥制品件不起风化作用,也不影响其强度,耐碱性4~5级。

(2)耐酸:对于一般弱酸和稀酸具有一定的稳定性,但不耐强酸。

(3)耐光:具有极佳的耐光性能,在强烈的日光下暴晒色泽不变,耐光性6~7级。

(4)耐热:在一定的温度极限内,色泽不变。经特殊处理的产品,耐热程度可达到800℃。

(5)其他:不溶解于水和有机溶剂,并且没有渗色现象,能增强油漆的防腐作用,不影响橡胶制品的硫化过程,对制品具有补强效果。

二、技术指标(表1)

化学名三氧化二铁,分子式Fe,是一种无机彩色颜料,具有较高的遮盖力和较强的着色力,以及良好的分散性,它的耐光性、耐候性都很好,广泛应用于建筑、橡胶、绘画等领域。华源氧化铁红产品Y101,110,120,130A,130B,130S,130P,230,140,180,190等二十多个品种。

某新建使馆工程建筑面积3万m,其外檐和部分内檐采用C30彩色建筑混凝土,为国内首次大面积设计采用彩色混凝土的工程。原材料采用白色硅酸盐水泥、不含氯化钙且具减水作用的彩色粉、粉煤灰、火山灰活性矿物掺合料、纤维等,经反复试验后确定水灰比为0.41。施工中严格控制彩色建筑混凝土的搅拌、振捣、拆模、养护等工序,效果较好。

彩色建筑混凝土是以建筑或结构的外表面直接暴露为视觉景观,通过采用特殊的混凝土材料、模板、浇筑及养护等工艺技术,达到特殊的整体建筑美学外观效果,同时具有结构混凝土的各项性能的混凝土(体系),是集清水混凝土和彩色混凝土于一身的综合混凝土技术,是一套完整的技术体系,在材料选择、混凝土配合比、模板体系、浇筑工艺、拆模工艺、养护工艺和修整工艺上要求高,工艺复杂。

三、工程概况

北京某使馆工程首次设计采用了彩色建筑混凝土,2004年上旬开工,2005年中旬首期工程结束。首期工程由3个单体建筑组成,建筑面积3万m。其外檐和部分内檐采用了建筑混凝土,总方量约为1万m。该工程外观形式多样,建筑混凝土的颜色主要有米黄色等几种,外观图案及造型包括镜面效果、木纹效果及条纹效果等几种不同形式。

彩色建筑混凝土的使用部位包括结构中的梁、板、柱等各个部位,所有外露部位均要求清水。要求色彩均匀一致,外观无明显质量缺陷。其中外檐墙厚450mm,除装饰缝外不得有接缝;内檐彩色混凝土圆柱层高之内一次浇筑,不得有水平及竖向接缝。彩色混凝土强度等级为C30,实际生产时强度要求控制在38MPa,含气量为3% ~5%,入泵坍落度180mm,到浇筑点坍落度150mm,搅拌时间不得低于10min。混凝土接茬时间不得超过30min,并严格控制碱含量。现场进行了反复试验,最后确定水灰比0.41,粉煤灰与矿粉掺合料掺量各为C×5%。砂率为41%,其他材料按厂家推荐掺量。对样板墙取样,试压强度为R=21.9MPa,R=31.7MPa,R28=44.3MPa,已满足设计要求。

四、材料的选择

(一)颜料

颜料包括三种特性,即色调、纯度和亮度。由于本工程中选用了浅色作为外檐建筑混凝土的色彩,不但对颜料本身的技术要求非常严格,而且对混凝土中其他原材和添加剂都提出了更为苛刻的要求。根据美国ASTM规范,对颜料的物理、化学特性要求有:可湿润性、耐碱性、SO含量、可溶性、空气养护稳定性、耐光性和对混凝土的影响等指标。

在该使馆工程中,我们使用厂设计推荐的美国公司生产的产品。此产品是一种带有颜色、不含氯化钙且具有减水性能的添加剂。同时它还具有提高混凝土强度、控制混凝土凝固时间、提高混凝土工作性能及抗冻融能力的特性。

(二)水泥

实际工程中应根据彩色混凝土的颜色决定选用水泥的品种。该工程一般采用P·O42.5以上强度等级的同一厂家、同等强度、同一品种且采用同一批熟料磨制而成的白水泥。

白水泥的技术控制项目主要有:氧化镁含量不得超过4.5%,三氧化硫含量不得超过3.5%,0.08mm方孔筛筛余量不得超过10%,初凝不得小于45min,终凝不得迟于12h,白度一级(不得小于84%)。安定性、强度必须合格,碱含量小于0.6%。

(三)砂、石料

砂子采用水洗河砂,质地坚硬,级配连续,含泥量不应大于1.5%,泥块含量不大于1%,细度模数应大于2.6% (中砂),杂质要少,颜色要浅色均一。

石子在5~19mm连续级配,最大粒径符合要求,颜色均匀洁净,含泥量不应大于1%。

(四)粉煤灰

在该工程中,选用了同一批经过质量检测的I级粉煤灰,而且含碳量低,颜色较白。

(五)火山灰活性矿物掺合料

在该工程设计中,需要使用高火山灰活性的矿物掺合料,在该工程中,选用了矿粉矿物掺合料,其主要性能表现为以下几个方面:

(1)具有很高的活性,在水泥水化的过程中火山灰效应显著。

(2)工作性好,具有较高的比表面积和片状特征,亲水性好,加入到混凝土中,可大大改善混凝土拌合物的和易性和粘聚性,保持水分,减少泌水,提高混凝土工作性能,使混凝土表面光泽,抹面光滑平整,特别有利于镜面建筑混凝土的施工效果。

(3)在混凝土中表现出良好的抗收缩和体积稳定性,能降低混凝土的塑性收缩,提高混凝土的体积稳定性。

(4)据数据对比显示,添加矿粉的混凝土抗压强度普遍提高,增强效果显著,特别是混凝土的早期强度增加明显,有利于拆模,后期强度稳定增长、不倒缩。

(5)大大降低了混凝土中游离碱含量,起到了预防和抑制碱集料反应的作用,并降低混凝土表面的泛碱的可能性。

(6)提高了混凝土的密实度及抗渗性能,在很大程度上起到了稳定色彩的目的,显著提高了彩色建筑混凝土装饰的持久性。

(六)高效减水剂

高效减水剂对水泥有强烈分散作用,可大大提高混凝土的流动性和坍落度,并提高混凝土各龄期强度。该工程中选用了缓凝型高效减水剂,碱含量不大于5%,减水率不小于20%,掺量控制在水泥用量的1.5% ~2%之间。

(七)引气剂

该工程混凝土设计为抗冻融混凝土,引气剂会给混凝土引入大量均匀的微小气泡,可提高硬化混凝土抗冻融,并可改善混凝土的和易性和耐久性。

(八)纤维

纤维并不是彩色混凝土中必须添加的,但由于其具有众多优点,特别是该工程以船甲板条形造型为主的外墙,其条形齿尖是薄弱点,尤其在拆模时容易受到破坏,在彩色建筑混凝土中添加少量纤维可以提高彩色建筑混凝土表面的抗冲击性能,延长一些薄弱点的耐久性。

五、混凝土配合比的设计

彩色混凝土的配合比设计,除满足混凝土色泽、流动性和强度的要求外,还应根据工程设计、施工情况和工程所处环境,考虑冻融破坏和碱集料反应等耐久性方面要求。

(一)基本材料

除了砂、石料、水泥和粉煤灰等普通结构混凝土所需的基本材料外,为保证彩色混凝土的工作性和耐久性的要求,基本组成材料中还采用了火山灰活性矿物掺合料、引气剂和纤维。

该工程要求配合比实际强度应大于标准值8MPa以上,此要求略高于国内标准,含气量应在3%~5%。由于对彩色混凝土中所使用的材料都有严格限制碱含量的要求,因此在冬施配合比设计中未使用防冻剂,以免影响彩色建筑混凝土的颜色。

(二)水灰比

混凝土配合比中水灰比是严格限制的指标之一。设计中规定水灰比不应大于0.4,在彩色建筑混凝土中我们使用了彩色粉和白水泥,这与普通结构混凝土有很大区别。根据现场试配情况来看,其和易性及流动性等指标明显低于同强度等级的普通混凝土。实际工程中不能过多依赖减水剂的作用,还是应通过调整各种材料的比例,反复试配、对比,选用适当水灰比,最终水灰比为0.41。

(三)水泥用量

由于采用了白色硅酸盐水泥,通过反复试配,水泥用量均在350kg/m左右,矿粉矿物掺合料和粉煤灰均确定在25kg/m左右。

(四)砂率

在满足技术要求的前提下,宜降低胶结材料用量,粗集料用量不宜低于1000kg/m,级配连续均匀;细集料用量不宜低于650kg/m。同时为满足体积稳定的要求,各等级混凝土的最大砂率不宜超过0.45。

(五)样板墙的试验

在确定了混凝土的配合比后,现场浇筑了数个600cm×600cm×10cm的试块,用以对比在不同配合比下色彩的情况,用此来筛选和确定最终配合比。最终配合比选定之后,我们在现场附近按照设计1∶1图样支模板,进行了样板墙的浇筑工作。通过几次样板墙浇筑的情况及实际效果,最终确定彩色混凝土的配合比和施工工艺。

六、施工准备

(一)原材料准备

材料加工订货时应尽量要求同一时间、同一批次生产,确保产品性能的统一性。为了施工方便,在产品包装上应提出特殊要求。特别是白水泥、矿粉矿物掺合料、纤维和彩色粉等需要袋装原材,袋装质量(剂量)应同搅拌方量联系起来,便于混凝土搅拌时投放,减少施工过程中人为造成的差错。另外还应在包装外标明材料名称、质量及生产日期,便于核对。进场后,根据具体要求验收,合格后方可入库。

(二)设备准备

彩色混凝土生产要求专机专用,所有搅拌机及输送设备在每次生产及浇筑前都要进行彻底清洗,防止出现混色及杂质。

(三)组织管理

按技术要求设立了多项质量控制点。组建了施工质量控制小组,对施工技术人员和工人进行了技术交底和技术要点培训,并要求在生产前和生产中由试验室严格测定砂石含水率,控制混凝土各生产环节,并作好质量检测。

七、混凝土施工工艺

(一)模板支设

根据设计要求,分别采用了PVC异型模板、橡胶异型模板、PVC覆膜木模板和纯木模板。脱模剂采用水性脱模剂,易于气泡排除,施工时应涂抹均匀,无漏涂。模板接缝密封严密准确,不得出现缝隙,防止漏浆。模板支撑系统要牢固,避免发生跑模。穿墙螺栓孔周围处理要得当,防止漏浆且便于螺栓拆除。

(二)混凝土搅拌

该工程现场施工时采用的设备包括1台强制式搅拌机、混凝土罐车数辆及混凝土泵1台。将原料按砂、石、白水泥、粉煤灰、矿粉、色粉、纤维等顺序投放,投料计量误差小于1%,均匀搅拌5min,加入配合比中总用水量的80%,在搅拌机搅拌的同时,将另外20%的水与称量好的外加剂同时加入,再搅拌5min,使混凝土搅拌充分、均匀。

搅拌机、罐车等搅拌机械,在每次使用前要彻底清洗干净,严格按照操作规程搅拌,按照事先确定的顺序添加各种集料、添加料(剂)。总搅拌时间不宜小于10min,根据浇筑部位严格控制成品坍落度,保证无离析、泌水。

(三)混凝土运输与泵送浇筑

混凝土入罐车前,将灰罐清洗干净,并将罐体中的存水倒出,防止罐内存水。为保证混凝土的均匀一致,灰罐转速应保持在3~5r/min,并保证在最短的时间到达浇筑点。

混凝土输送泵要求专用,每次使用前必须彻底清洗。在泵送前要逐车检查混凝土的色彩、坍落度、和易性,合格的方可泵送。泵管内保持湿润,同时混凝土泵送压力合理,尽量减少变径管与弯管数量。

混凝土浇筑前确认已完成隐蔽工程验收。开始浇筑前,先将根部30mm处浇筑同强度等级减石彩色建筑混凝土。混凝土浇筑时每层高度控制为400~500mm,下料高度控制为2.5m。

若超过2.5m,应在下料管下再接下料软管,控制下料高度。混凝土浇筑必须保证连续,尽量缩短浇筑时间间隔,避免产生分层冷缝。

(四)混凝上振捣

混凝土竖向布灰应层次合理,每层不宜超过450mm,两层之间混凝土浇筑时间间隔不宜超过30min,振捣棒直径为70mm,最小频率9000次/min。振捣棒应从中间向边缘梅花形均匀布点。振捣棒插入深度要大于浇筑层,插入下层混凝土100~150mm。每振点振动时间应以混凝土表面不再下沉,且无气泡逸出为止,一般为20~30s,振捣间距控制为30~50cm,振捣时间合理,不过振,不漏振。振捣棒要垂直插入和拔出,快插慢拔。分层浇筑时,振捣棒插入先前浇筑混凝土层顶面下150mm处,将多余气体与浆体充分带出。特别应注意的是彩色建筑混凝土外露面,振捣点的分布、间距要均匀、合理。

浇至最后一层时,应在距浇筑标高350mm处换用50振捣棒,以避免上层出现浮浆。因为彩色混凝土流动性较差,在门洞口处应距洞边不小于300mm处插棒振捣。大洞口(超过1.5m) 下部必须在模板上开洞振捣。

(五)拆模

为了让彩色建筑混凝土表观质量好,色彩均匀,混凝土的拆模时间不少于24h,混凝土的强度不小于15MPa。拆模时采用机械支撑系统,缓慢脱膜,严禁用锤子敲打,防止产生缺棱掉角。拆模后,对边角易于碰撞部位,采用木质护角加以保护。

(六)混凝土养护

混凝土拆模后应立即对棱角进行保护并进行浇水养护,同时必须保证水质纯净。冬季施工时应保证混凝土出机温度大于15℃,入模温度不得小于10℃。不得使用养护剂及草帘直接覆盖,可以采用直接在浇筑处搭设暖棚加温提高环境温度(必须保证在5℃以上),从而达到养护的目的。

(七)混凝土缺陷修补

应根据具体修补部位及情况采用不同修补材料和修补方案。修补材料可以从专业厂家订购,也可自行调配。选用的标准是颜色一致,高强度、无收缩,自行调配时可以参考同部位彩色混凝土的配合比。

为确保修补部位在颜色及外观效果上尽可能接近原彩色建筑混凝土,应先在样板墙上做试配,将颜色调成一致,对各种不同情况进行试验。

在修补时应先清除混凝土表面的浮浆和松动砂子,而螺栓孔周围还应先进行扩孔,去除混凝土表面一圈颜色稍暗、强度不高的部分,并在完成内孔填实工作后,再采用调配好的专用水泥砂浆修补外表面螺栓孔。修复后用细砂纸将整个修复表面均匀打磨,用水冲洗干净,并进行适当养护。

彩色建筑混凝土修复后要求达到表面平整光洁,颜色均一,无明显修复痕迹,在距修复面4~5m处,不应看出明显修复痕迹和色差。

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