CN102093014A

CN102093014A - 采用无机添加剂自然分色的混凝土

Info

Publication number: CN102093014A
Application number: CN2010105866695A
Authority: CN
Inventors: 黄继前; 陈一军; 李伟林; 冉箭; 徐杨
Original assignee: China Power Engineering Consultant Group Central Southern China Electric Power Design Institute Corp
Current assignee: China Power Engineering Consultant Group Central Southern China Electric Power Design Institute Corp
Priority date: 2010-12-14
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2011-06-15

Abstract

采用无机添加剂自然分色的混凝土，它包括水泥360-380重量份、河沙730-750重量份、碎石1140-1170重量份、水130-140重量份、减水剂含量为水泥用量的0.7-0.9％，它还包括用量为水泥重量0-10％的稻谷灰，用量为水泥重量0-22％的矿粉，用量为水泥重量0-10％的黑颜料，按上述的原料按色号配制为第一灰度，第二灰度，第三灰度，第四灰度。它克服了现有的外装修材料都存在一定的缺陷，不是装修费用昂贵，就是耐久性差，容易在自然环境中褪色的缺点。本发明不仅对环境无污染，而且通过大量消耗如秸秆类等废弃物，其外观效果高雅自然，有利于构筑物与自然环境的协调统一。

Description

采用无机添加剂自然分色的混凝土

技术领域

本发明涉及一种土木工程构筑材料，更具体地说它是一种采用无机添加剂自然分色的混凝土。

背景技术

一些大型的混凝土构筑物外表通常都是浅灰色，没有任何色彩搭配，色调单一、与大自然环境极不协调，为了美化环境，经常在构筑物外表进行饰面工程，如贴瓷砖，或刷油漆等处理措施。这些外装修材料或多或少地都存在一定的缺陷，不是装修费用昂贵，就是耐久性差，容易在自然环境中褪色。特别是一些大型的构筑物在褪色后，由于再对其进行再次装修难度大、费用也较高，而常常不重新处理，成为环境中不和谐的因素。特别是再次装修还需要在外部搭建平台，尤其是对一些大型混凝土构筑物施工极为不便，同时再次装修后的耐久性也差，容易在自然环境中褪色。

因此，发明一种不需要在混凝土构筑物外表面进行饰面工程处理，直接能够进行自然分色的混凝土构筑材料成为了一项迫切和重要的工作。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有背景技术的不足之处，而提供一种采用无机添加剂自然分色的混凝土。

利用混凝土构筑物自然分色是以建筑或结构的外表面直接暴露为视觉景观，通过采用混凝土材料(或加入添加剂)、模板、浇筑及养护等工艺技术，达到整体建筑美学外观效果，同时能满足结构混凝土的各项性能，且外观色彩耐久性好。

本发明的目的是通过如下措施来达到的：采用无机添加剂自然分色的混凝土，它包括水泥360-380重量份、河沙730-750重量份、碎石1140-1170重量份、水130-140重量份、减水剂含量为水泥用量的0.7-0.9％，其特征在于它还包括用量为水泥重量0-10％的稻谷灰，用量为水泥重量0-22％的矿粉，用量为水泥重量0-10％的黑颜料，按上述的原料按色号C:0 M:0 Y:0 K:10配制为第一灰度，按色号C:0 M:0 Y:0 K:30配制为第二灰度，按色号C:0 M:0 Y:0K:70配制为第三灰度，按色号C:0 M:0 Y:0 K:90配制为第四灰度，即为四种不同自然分色的混凝土。

在上述技术方案中，所述的第一灰度中所用的水泥为380重量份的白水泥，稻谷灰用量为白水泥用量的0-10％，所述的矿粉为炼钢厂用的水淬矿渣，所述矿粉的用量为水泥重量0-22％。

在上述技术方案中，所述的第一灰度中所用的水泥为380重量份的白水泥，河沙734重量份，水137重量份，碎石1149重量份，减水剂含量为水泥用量的0.7％，稻谷灰用量为0，所述的矿粉为炼钢厂用的水淬矿渣，所述矿粉的用量为水泥重量20％。

在上述技术方案中，所述的第二灰度中所用的水泥为380重量份的矿渣水泥，河沙734重量份、水137重量份、稻谷灰用量为矿渣水泥用量的0-10％。

在上述技术方案中，所述的第二灰度中所用的水泥为380重量份的矿渣水泥，河沙734重量份、碎石1149重量份，减水剂含量为水泥用量的0.7％，水137重量份、稻谷灰用量为0。

在上述技术方案中，所述的第三灰度中所用的水泥为360重量份的普通水泥，河沙745重量份、水130重量份、稻谷灰用量为矿渣水泥用量的0-12％，黑颜料用量为水泥重量0-10％。

在上述技术方案中，所述的第三灰度中所用的水泥为360重量份的普通水泥，河沙745重量份、水130重量份、碎石1165重量份，减水剂含量为水泥用量的0.9％，稻谷灰用量为矿渣水泥用量的12％，黑颜料用量为0。

在上述技术方案中，所述的第四灰度中所用的水泥为360重量份的普通水泥，河沙745重量份、水130重量份、稻谷灰用量为矿渣水泥用量的0-12％，黑颜料用量为水泥重量2-10％。

在上述技术方案中，所述的第四灰度中所用的水泥为360重量份的普通水泥，河沙745重量份、水130重量份、碎石1165重量份，减水剂含量为水泥用量的0.9％，稻谷灰用量为0，黑颜料用量为水泥重量4％，所述的黑颜料为无机颜料(如氧化铁等)。

本发明是通过混凝土的自然分色达到美化大型混凝土构件的目的，取代常规在混凝土构件面层刷涂料或者油漆的处理手法，这种自然分色的方法是从根本上改变混凝土的颜色，仅仅需要在设计、施工阶段调整混凝土的配方，适当的增减少量的混凝土费用，节省面层装饰费用，就可以达到让混凝土的色彩与其结构寿命相同，避免面层装饰褪色后再次装修。在使用中本发明的各种灰度可以单一使用，也可套用。

本发明的组成材料全都是无机硅酸盐材料，不仅对环境无污染，而且通过大量消耗如秸秆类等废弃物，达到净化环境的作用，是一具有较强低碳理念的创新，并且其外观效果高雅自然，有利于构筑物与自然环境的协调统一，对进一步提升整体环境景观具有重要意义。

附图说明

图1为本发明第一灰度(或称灰1)的混凝土样品照片。

图2为本发明第二灰度(或称灰2)的混凝土样品照片。

图3为本发明第三灰度(或称灰3)的混凝土样品照片。

图4为本发明第四灰度(或称灰4)的混凝土样品照片。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。

参阅附图可知：本发明采用无机添加剂自然分色的混凝土，它包括水泥360-380重量份、河沙730-750重量份、碎石1140-1170重量份、水130-140重量份、减水剂含量为水泥用量的0.7-0.9％，其特征在于它还包括用量为水泥重量0-10％的稻谷灰，用量为水泥重量0-22％的矿粉，用量为水泥重量0-10％的黑颜料，按上述的原料按色号C:0 M:0 Y:0 K:10配制为第一灰度，按色号C:0 M:0 Y:0K:30配制为第二灰度，按色号C:0 M:0 Y:0 K:70配制为第三灰度，按色号C:0 M:0 Y:0 K:90配制为第四灰度，即为四种不同自然分色的混凝土。

优先方案中：第一灰度中所用的水泥为380重量份的白水泥，稻谷灰用量为白水泥用量的0-10％，所述的矿粉为炼钢厂用的水淬矿渣，所述矿粉的用量为水泥重量0-22％。

最佳方案中：第一灰度中所用的水泥为380重量份的白水泥，河沙734重量份，水137重量份，碎石1149重量份，减水剂含量为水泥用量的0.7％，稻谷灰用量为0，所述的矿粉为炼钢厂用的水淬矿渣，所述矿粉的用量为水泥重量20％。

优先方案中：第二灰度中所用的水泥为380重量份的矿渣水泥，河沙734重量份、水137重量份、稻谷灰用量为矿渣水泥用量的0-10％。

最佳方案中：第二灰度中所用的水泥为380重量份的矿渣水泥，河沙734重量份、碎石1149重量份，减水剂含量为水泥用量的0.7％，水137重量份、稻谷灰用量为0。

优先方案中：第三灰度中所用的水泥为360重量份的普通水泥，河沙745重量份、水130重量份、稻谷灰用量为矿渣水泥用量的0-12％，黑颜料用量为水泥重量0-10％。

最佳方案中：第三灰度中所用的水泥为360重量份的普通水泥，河沙745重量份、水130重量份、碎石1165重量份，减水剂含量为水泥用量的0.9％，稻谷灰用量为矿渣水泥用量的12％，黑颜料用量为0。

优先方案中：第四灰度中所用的水泥为360重量份的普通水泥，河沙745重量份、水130重量份、稻谷灰用量为矿渣水泥用量的0-12％，黑颜料用量为水泥重量2-10％。

最佳方案中：第四灰度中所用的水泥为360重量份的普通水泥，河沙745重量份、水130重量份、碎石1165重量份，减水剂含量为水泥用量的0.9％，稻谷灰用量为0，黑颜料用量为水泥重量4％，所述的黑颜料为无机颜料。

在混凝土中增加不同类型、不同比例的无机添加剂，以混凝土的灰色色调为基调，配置出不同灰色色调的混凝土。本发明结合工程的需要，确定调配四种灰色色调：

一、灰色色系混凝土配置

混凝土制品是由水泥、砂、石、水以及外掺料组成，但其硬化后，表面都是砂浆，并不会出现露石等现象(混凝土性能达到要求，且施工合理)，配色方式是先通过配制砂浆，通过调节无机颜料等的用量配出所需的色度。把砂浆配好之后放入模具中成型，为提高底面光滑度且防止其它颜色的影响，在此模具底部垫张透水模板，养护到试件硬化并较干状态后脱模(约1-2d)，观察其颜色，与项目要求的色卡进行比对，然后确定着色成分的掺配比例。在不改变水泥、砂、石、水和颜料等的质量比的情况下，配制混凝土，最后进行相关的混凝土性能测试等试验。

以C40强度混凝土作为基准，结合水泥强度等级，对不同品种和强度等级的水泥初步确定混凝土的配合比如下表所示：

混凝土配合比

其中：减水剂用量可根据新拌混凝土的流动性适当进行增减，。

以上已述，混凝土除满足强度与耐久性要求外，本项目的重点还要满足色度的要求。在无机颜料加入后，它既能保持其颜色均匀、不褪色，还对混凝土没有明显的性能影响。所以，实验的第一步是配出所需色度。

灰1趋近于白色，故矿渣水泥和普通硅酸盐水泥是不可能达到要求的，因为这些水泥都是由硅酸盐水泥熟料、混合材与少量石膏共同粉磨而成的胶凝材料，它们的水化产物的颜色深浅略有不同，但都显现的是水泥熟料水化产物的颜色-暗灰色(水泥熟料含有一定量Fe₂O₃的缘故)。所以本项目选择用白水泥来配制。

1)色度灰1(第一灰度)的调配与选择

采用白水泥配制，试验样品的配比如下表所示：

采用白水泥配制灰1的相关配比(质量，Kg)

注：稻谷灰的百分含量是指稻谷灰占水泥的百分含量

砂浆配好之后在模具中成型、养护、脱模，观察颜色。试验样品表明，采用100％白水泥制作的砂浆样品，颜色稍微偏黄，效果不理想；采用白水泥与稻谷灰的砂浆样品表面含有大量的气泡，颜色比灰1稍深，效果也不甚理想，不予考虑。

在白水泥中加入矿粉之后，制作出来的砂浆样品表面很少气泡，并且颜色偏白，加入一定的比例之后可以符合项目的色度要求。最后选择配比为灰B10(矿粉含量20％)的样品。

2)色度灰2(第二灰度)的调配与选择

灰2的颜色较灰1稍深，为了配制出效果如灰2一样的色度，同时考虑实际工程的经济性，拟采用矿渣水泥配制，试验样品的配比如下表所示：

采用矿渣水泥配制灰2样品的相关配比(质量，Kg)

注：稻谷灰的百分含量是指稻谷灰占水泥的百分含量

矿渣水泥中加入稻谷灰之后，结果发现砂浆表面也出现大量的气泡，效果也不理想，但采用100％矿渣水泥配制出的试验样品，其色度与灰2差别相似，固选择纯矿渣水泥来配制灰2。

3)色度灰3(第三灰度)及灰4(第四灰度)的调配与选择

随着灰色的颜色进一步加深，灰3和灰4可以选用普通水泥来试配，同时也兼顾了实际工程的经济性。灰3和灰4的试验样品配比如下表所示：

采用普通水泥配制灰3和灰4的相关配比(质量，Kg)

注：稻谷灰和颜料的百分含量是指其占水泥的百分含量

实验结果表明，在普通水泥中加入稻谷灰或颜料时，制作出来的砂浆表面平整、光滑，没有太多气泡，其中的某些样品色度与灰3和灰4非常相似。在普通水泥用量不变条件下，只改变稻谷灰加入量的样品照片，可以看出，颜色随稻谷灰的加入而逐渐变黑，同时样品中的含气量也逐渐增加。但当稻谷灰的加入量达到一定的值时，试样的颜色变化非常小，当稻谷灰的掺量达到12％时，试样中的含气量明显增加。

通过上述大量的试验，并与项目所要求的灰3和灰4颜色的比较，选灰D7作为灰3的配比，灰E2作为灰4的配比。

从灰色系列中我们可以发现，灰1、灰2和灰3是通过充分利用水泥自身颜色，再加上对混凝土自身有利的矿物掺合料来得到的。特别指出的是，稻谷灰属于发电厂的废渣，把它用于混凝土中，不仅使其得到更好的回收利用，而且还能有效的提高混凝土相关性能，这使得稻谷灰得到了绿色回收利用，符合混凝土成为绿色建材的要求，符合社会可持续发展战略要求。

二、灰色色系混凝土性能

经过调配的各种灰色色系的混凝土各相关性能的试验研究，灰色色系各混凝土的各项性能如下：

本发明是通过混凝土的自然分色达到美化大型混凝土构件的目的，取代常规在混凝土构件面层刷涂料或者油漆的处理手法，这种自然分色的方法是从根本上改变混凝土的颜色，仅仅需要在设计、施工阶段调整混凝土的配方，适当的增减少量的混凝土费用，节省面层装饰费用，就可以达到让混凝土的色彩与其结构寿命相同，避免面层装饰褪色后再次装修。

综合前面对灰色系列的配比试验，最后得出了所有灰色系列的合适配比，如下表所示。

灰色系列的实验配比结果

注：表中调色剂加入量是指相对于水泥的百分含量。

在保证所有进场原材料满足国家相应标准后，首先应严格按照施工配合比准确称量，允许偏差(按重量计)为：胶凝材料(水泥、矿物掺合料等)±1％，外加剂±1％，骨料±2％，拌合水±1％。通常应选用强制式搅拌机拌制高性能混凝土，尤其当设计的流动度较小时。采用搅拌车运输是适宜的方式，当采用其他运输方式时，必须考虑坍落度损失是否满足要求。采用泵送施工时，掺用适量的矿物掺合料与调整砂率是改善泵送性能的有效途径。

投料顺序：原材料计量后，先向搅拌机投入细骨料、水泥、矿物掺合料和颜料，搅拌均匀后，加水并将其搅拌成砂浆，再投入粗骨料，充分搅拌后，再投入外加剂，并继续搅拌至均匀为止。

搅拌时间：应充分搅拌，混合均匀，颜色一致；经试验，搅拌时间控制在2.0～3.0分钟其混凝土的和易性等指标达到最佳。

其它未说明的部分均为现有技术。

Claims

1.采用无机添加剂自然分色的混凝土，它包括水泥360-380重量份、河沙730-750重量份、碎石1140-1170重量份、水130-140重量份、减水剂含量为水泥用量的0.7-0.9％，其特征在于它还包括用量为水泥重量0-10％的稻谷灰，用量为水泥重量0-22％的矿粉，用量为水泥重量0-10％的黑颜料，按上述的原料按色号C:0 M:0 Y:0K:10配制为第一灰度，按色号C:0 M:0 Y:0 K:30配制为第二灰度，按色号C:0 M:0 Y:0 K:70配制为第三灰度，按色号C:0 M:0Y:0 K:90配制为第四灰度，即为四种不同自然分色的混凝土。

2.根据权利要求1所述的采用无机添加剂自然分色的混凝土，其特征在于所述的第一灰度中所用的水泥为380重量份的白水泥，稻谷灰用量为白水泥用量的0-10％，所述的矿粉为炼钢厂用的水淬矿渣，所述矿粉的用量为水泥重量0-22％。

3.根据权利要求2所述的采用无机添加剂自然分色的混凝土，其特征在于所述的第一灰度中所用的水泥为380重量份的白水泥，河沙734重量份，水137重量份，碎石1149重量份，减水剂含量为水泥用量的0.7％，稻谷灰用量为0，所述的矿粉为炼钢厂用的水淬矿渣，所述矿粉的用量为水泥重量20％。

4.根据权利要求1所述的采用无机添加剂自然分色的混凝土，其特征在于所述的第二灰度中所用的水泥为380重量份的矿渣水泥，河沙734重量份、水137重量份、稻谷灰用量为矿渣水泥用量的0-10％。

5.根据权利要求4所述的采用无机添加剂自然分色的混凝土，其特征在于所述的第二灰度中所用的水泥为380重量份的矿渣水泥，河沙734重量份、碎石1149重量份，减水剂含量为水泥用量的0.7％，水137重量份、稻谷灰用量为0。

6.根据权利要求1所述的采用无机添加剂自然分色的混凝土，其特征在于所述的第三灰度中所用的水泥为360重量份的普通水泥，河沙745重量份、水130重量份、稻谷灰用量为矿渣水泥用量的0-12％，黑颜料用量为水泥重量0-10％。

7.根据权利要求6所述的采用无机添加剂自然分色的混凝土，其特征在于所述的第三灰度中所用的水泥为360重量份的普通水泥，河沙745重量份、水130重量份、碎石1165重量份，减水剂含量为水泥用量的0.9％，稻谷灰用量为矿渣水泥用量的12％，黑颜料用量为0。

8.根据权利要求1所述的采用无机添加剂自然分色的混凝土，其特征在于所述的第四灰度中所用的水泥为360重量份的普通水泥，河沙745重量份、水130重量份、稻谷灰用量为矿渣水泥用量的0-12％，黑颜料用量为水泥重量2-10％。

9.根据权利要求8所述的采用无机添加剂自然分色的混凝土，其特征在于所述的第四灰度中所用的水泥为360重量份的普通水泥，河沙745重量份、水130重量份、碎石1165重量份，减水剂含量为水泥用量的0.9％，稻谷灰用量为0，黑颜料用量为水泥重量4％，所述的黑颜料为无机颜料。