混凝土艺术地坪技术方案

刘亚平

(1.北京宏鑫预拌砂浆混凝土有限公司,北京 100076；2.中国混凝土与水泥制品协会预拌混凝土分会,北京 100831)

0 写作背景

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园区内地面选用彩色混凝土艺术地面,凭借混凝土自身特有的色彩和质感,表现低调奢华的端庄和大气。

混凝土艺术地面从2015年开始试验,至2016年5月开始正式施工,浇筑完成的混凝土艺术地面至今已经2年,吸引了一些来自全国各地的艺术家和工程技术人员前来参观。本文针对大家关注的问题,结合笔者在混凝土艺术地面施工中的经历和体验,对其中的关键技术和问题进行研究和探讨。

1 混凝土艺术地坪技术要求及难点

混凝土艺术地面,要达到预期的装饰艺术效果,就要把它当成艺术品来做,不允许有缺陷,只有做到完美无缺,才能够体现出其独特的美感。如果只是把它当作普通混凝土来生产和施工,常常会发生缺陷,比如平整度不好、明显色差、表面起砂、开裂,等等,就像我们经常看到的普通混凝土地面和路面,很难把它和艺术联系在一起。

为了避免上述问题的发生,在混凝土生产和施工过程中,主要采取了如下一系列的技术方案和措施。

2 混凝土色彩的设计及方案

对混凝土艺术地坪来说,色彩是一项重要的要求,在色彩实现方面,我们确定了如下的原则。

(1)尽量采用原材料自身的颜色,因为(a)原材料自身的颜色更能体现混凝土作为艺术品的独特的装饰效果。(b)采用原材料自身的颜色,混凝土的色彩更持久,不随时间的发展而变化。(c)采用原材料自身的颜色,经济上更合理。(d)在混凝土中加入颜料,当达到一定的用量时,会影响混凝土的和易性、强度和耐久性。

通过选用颜色深浅不同的骨料、胶凝材料来调整混凝土的颜色,使色彩满足设计师的要求,同时,通过这种方法可以配制出颜色深浅不同的混凝土。

虽然采用这种方法增加了生产混凝土时的管理难度,但较之添加颜料,根据前述分析,仍然表现出其具有一定的优越性。

(2)当必须添加颜料时,应选择分散性好、着色力强、耐候性好的颜料。分散性好,是指颜料、胶凝材料一起加水搅拌时,易于分散均匀的特性。着色力强,是指达到同样的色彩效果需要添加的颜料数量少。耐候性好,是指使用该颜料的混凝土等材料在室外环境下,能够经受风吹日晒而色彩保持不变的能力。

经过试验,金属氧化物颜料具有分散性好、着色力强、耐候性好的特点,是最适宜用于彩色混凝土的颜料。市面上金属氧化物颜料厂家很多,良莠不齐,需要进行慎重的比较和筛选。

(3)在混凝土色彩设计时,应关注混凝土基本原材料的色彩,以尽可能降低颜料的使用量。

(4)在混凝土生产和施工过程中,应关注混凝土色彩的均匀性和一致性。通过混凝土充分搅拌,控制原材料质量波动,混凝土砂率、坍落度稳定,等措施,以实现色彩的均匀性和一致性。

3 混凝土表面花纹的实现方案

3.1 混凝土表面刻划花纹,主要作用有：

(1)装饰效果

带有花纹的混凝土艺术地面更具有设计感,能够更好地表现混凝土的独特的艺术效果,和低调奢华有内涵的风格。如图1。

图1 带有花纹的混凝土艺术地面

(2)防滑效果

混凝土地面上的花纹客观上增大了地面的摩擦系数,尤其是在阴雨天气下,走在纯平的混凝土地面上很容易滑倒,艺术地面上的花纹可以有效地解决这个问题。

3.2 花纹实现方案

为了使硬化后的混凝土艺术地面拥有条状的花纹,考虑到在混凝土浇筑后且在硬化前,采用模压、刻画等方式都是可以实现的。本工程采用了刻画的方式。混凝土浇筑后,在混凝土接近初凝时,用镁合金大抹子(图2)做一遍压面,紧接着用适当硬度和弹性的纤维刷,用适当的力度,在混凝土表面刻划出深度符合要求的花纹。

图2 镁合金大抹子

3.3 对表面坚固性的要求

混凝土表面刻划花纹后,存在局部应力集中的问题,使其对表面的坚固性要求更高。如果表面坚固性达不到要求,不但花纹难以持久,而且混凝土表面也更加容易起砂、损坏。

4 防止混凝土表面裂缝的方案

混凝土是非常容易开裂的材料,尤其是处于室外的复杂多变的环境条件下。仔细观察能够看到的室外的混凝土地面和路面,几乎无一不裂。

混凝土裂缝问题极其复杂,对于混凝土地面和路面,裂缝的产生原因主要有：塑性裂缝、干缩裂缝、自收缩裂缝、钢筋锈蚀裂缝、荷载裂缝等。

塑性裂缝发生在混凝土初凝前,由于混凝土的塑性,不可避免地形成不均匀沉降,造成混凝土剪切应力,从而形成塑性裂缝。从裂缝的成因可以看出,塑性裂缝可以减少,但无法避免。在混凝土硬化前抹面可以有效地弥补塑性裂缝,同时防止其继续发展。

干缩裂缝与混凝土失水有关,应加强保水养护,降低发生干缩裂缝的风险。

自收缩裂缝与水泥水化后的体积收缩有关。当收缩造成的拉应力达到混凝土的抗拉承载能力,混凝土就会开裂,必须采取有效的技术措施减少混凝土自收缩。本工程采用了添加镁质混凝土外加剂的方法,有效地解决了这个问题。

钢筋锈蚀裂缝是由于混凝土中的钢筋因锈蚀而产生体积膨胀,从而造成混凝土裂缝。室外地面混凝土所处的环境决定了其中的钢筋锈蚀是不可避免的,经过比较和分析,最终选用了素混凝土的方案。

在混凝土中加入适量的引气剂,使混凝土的含气量达到3%～5%,不影响混凝土强度,提高混凝土的耐久性,同时对裂缝控制也有一定的作用。

5 提高混凝土表面坚固性的方案

5.1 提高混凝土地面表面坚固性的要求

混凝土艺术地面必须具有足够的表面坚固性,原因是

(1)可以有效防止混凝土表面起砂

(2)表面刻划的花纹的要求

5.2 实现方案

通过下列方案可以有效提高混凝土地面的表面坚固性。

(1)混凝土艺术地面施工时,如果采用高频振捣,振捣过程中,水和浆体必然会上浮,使混凝土表面水分和浆体数量增加,从而降低混凝土上表面的坚固性,还容易产生裂缝。在试验的基础上,不采用机械振捣,而是选用人工振捣的方式,适当振捣,满足密实性要求即可,表面不产生过多的浆体。

(2)综合考虑混凝土既要振捣密实,表面又不能返浆。胶凝材料体系要有良好的保水性能,坍落度不宜大,混凝土应具有良好的和易性,可通过加入适宜的引气剂调整混凝土拌合物粘度合适。本工程的混凝土配合比如表1。

表1 混凝土艺术地面混凝土配合比

(3)混凝土强度达到设计值后,应及时喷涂硬化剂进行表面硬化处理。混凝土硬化剂具有一定的渗透性,能够渗透到混凝土内部达到一定的深度,和水泥水化产物发生反应,使表面结构更加致密,从而提高混凝土艺术地面的表面坚固性。

6 混凝土艺术地面的养护

充分的养护对混凝土强度发展、体积稳定(防止开裂)、表面坚固等都有积极的作用。但是其养护还是具有一定的难度。

早期覆盖塑料薄膜是防止混凝土失水的最好的方法之一,但是,因为刻划了花纹,混凝土硬化前无法覆盖。

如果采用喷涂养护剂的方法,养护剂成膜后能够防止混凝土失水,但是,在后续的表面硬化处理时,养护剂形成的膜将阻碍硬化剂的渗透,硬化剂将不能够渗透到预期的深度。影响表面硬化处理的结果。

经过反复的试验,选用了一种无机盐溶液类的混凝土表面固化剂代替养护剂。这种固化剂无色无味,在混凝土刻划花纹后,均匀喷涂到混凝土表面,加速水泥水化反应,使表面固化硬化,一方面,硬化后的表面阻止了内部水分向外迁移、蒸发造成混凝土失水,另一方面,混凝土表面硬化后就可以覆盖塑料薄膜养护。同时,这种固化剂不影响混凝土的渗透性,不影响后续的表面硬化处理。

7 总结和展望

实现混凝土艺术地面预期的色彩,应优先选用混凝土原材料自身的颜色；必须掺加颜料时,应选用优质金属氧化物颜料,应关注色彩的均匀性、耐候性等要求；

通过适当的振捣,混凝土良好的和易性、喷涂表面硬化及等方法,使混凝土表面具有足够的坚固性,以满足表面不起砂、表面装饰花纹等要求；

选用养护方法时,应充分考虑施工条件和现实性；

通过选用优质原材料、优化配合比、镁质外加剂、充分养护等措施,可以有效防止裂缝的发生。