彩色混凝土制品常見問題解析
2005-06-06 00:00
隨著新型彩色混凝土材料在建筑領(lǐng)域的不斷應(yīng)用，使人們擁有了多彩的城市道路，亮麗的工業(yè)地坪，光彩奪目的建筑外觀。但顏色的引入，也使人們常常把彩色混凝土制品常見的如褪色、脫粉等表觀問題，直接歸糾于顏料。其實，在彩色混凝土制品中，顏料只起到改變混凝土色彩的作用，只要加入量適當(dāng)，不影響混凝土強(qiáng)度，顏料對混凝土的質(zhì)量不會產(chǎn)生任何影響。而彩色混凝土制品表觀常見的問題，都有其產(chǎn)生的原因和作用機(jī)理。
1 褪色
1. 1 褪色的原因
1. 1. 1 選材不當(dāng)造成褪色
大多數(shù)有機(jī)顏料的耐光、耐候性能都不太好，如不經(jīng)過特殊處理，一般不能直接應(yīng)用于混凝土制品，容易發(fā)生褪色現(xiàn)象。因此，應(yīng)盡量選擇無機(jī)顏料：如氧化鐵顏料(紅、黃、棕、黑、橙色) 、氧化鉻綠、鈷藍(lán)、鈦白、以及經(jīng)過特殊工藝處理的復(fù)合顏料。
1. 1. 2 泛堿(風(fēng)化和侵蝕)導(dǎo)致褪色
泛堿也稱泛霜，是制品中的鹽和堿析出在表面形成的白色物質(zhì)，使表面顏色褪化變淡。這期間有物理變化也有化學(xué)變化(即風(fēng)化和侵蝕) 。
1. 1. 2. 1 泛堿產(chǎn)生的條件
內(nèi)因：可溶性鹽和堿;外因：溫度、濕度差異;介質(zhì)：空氣、水;通道：毛細(xì)管- 孔隙結(jié)構(gòu)。
1. 1. 2. 2 物理變化
水泥中有許多可溶性的鹽和堿， 如： K2SO4、Na2CO3、Na2SO4和微溶Ca(OH) 2等。水分沿混凝土制品的孔隙蒸發(fā)，將可溶性鹽和堿帶出來，在表面形成白色物質(zhì)。使原有亮麗的色彩變得暗淡。
1. 1. 2. 3 化學(xué)變化
風(fēng)化：水泥在硬化過程中，生成氫氧化鈣，氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳反應(yīng)，生成不溶于水的碳酸鈣，這一過程需要一定的時間。表層氫氧化鈣與二氧化碳反應(yīng)，使彩瓦表面形成一層灰膜，即碳酸鈣，它繼續(xù)與空氣中的二氧化碳和水反應(yīng)，生成溶于水的碳酸氫鈣，被雨水沖刷掉后，灰膜消失，顏色退化，光亮度減弱。
從上述泛堿產(chǎn)生的條件及機(jī)理可知，以制磚為例，對大多數(shù)生產(chǎn)商來講，由于不具備良好的生產(chǎn)條件，泛堿是很難避免的。究其原因主要為：
a. 混凝土水灰比配比不當(dāng)：即水灰比過大造成的泛堿。由于原材料，主要是骨料的干濕程度不同，生產(chǎn)者很難在每次生產(chǎn)時做到嚴(yán)格合理的水灰比，而為了提高混凝土的可塑性，往往會加大水灰比，從而導(dǎo)致泛堿。
b. 養(yǎng)護(hù)不當(dāng)：由于場地有限，許多生產(chǎn)商在磚脫模后就直接將其堆放在室外，并無任何保護(hù)措施，這樣使風(fēng)吹日曬部位很快風(fēng)化變淺，并出現(xiàn)花斑現(xiàn)象。由于水分迅速蒸發(fā)也使水泥的水化過程不能正常進(jìn)行，使表面粗糙，沒有光潔度。嚴(yán)重的還會大大影響混凝土制品強(qiáng)度。出現(xiàn)泛堿之后，理論上講，可用稀的草酸沖刷，但如果泛堿嚴(yán)重，由于水灰比過大及環(huán)境等因素，沖刷后，很快還會出現(xiàn)泛堿。因此，要防止泛堿褪色的發(fā)生，除了要控制材料配比外，還應(yīng)嚴(yán)格控制養(yǎng)護(hù)條件。
2 脫粉
2. 1 脫粉產(chǎn)生的原因
脫粉現(xiàn)象一般是由于材料配比或原料選擇不當(dāng)，從而致使混凝土制品強(qiáng)度不夠，才會出現(xiàn)脫粉。另外由于施工不當(dāng)，面層與底層混凝土材料不能很好的黏結(jié)，也會造成表面脫粉。
a. 原材料選用不當(dāng)：如水泥的選擇，水泥一般要選用質(zhì)量好、標(biāo)號較高的水泥，否則水泥強(qiáng)度太低，使混凝土制品強(qiáng)度不夠，容易發(fā)生脫粉現(xiàn)象。另外，水泥粉料如果吸潮出現(xiàn)團(tuán)聚顆粒，一定不能使用，否則會出現(xiàn)彩色混凝土制品面層出現(xiàn)顆粒、粉化現(xiàn)象。
b. 集灰比過小：即沙子與水泥比例過小。這樣會造成磚、瓦面層收縮過大，產(chǎn)生分層和龜裂現(xiàn)象，即露底和脫粉。
c. 聚灰比過大：即助劑與水泥比例過大，造成面層脆性增加而脫粉，并且易粘模，引起露底。
水泥用外加劑的作用機(jī)理：
水泥常用外加劑為減水劑，減水劑其實是一種表面活性劑，其分子式由親油基團(tuán)和親水基團(tuán)構(gòu)成。
水泥粒子對減水劑的吸附以及減水劑對水泥的分散。減水劑多為水性，在水中離解后憎水基吸附在水泥顆粒表面，產(chǎn)生靜電斥力，使水泥顆粒分散，把原來呈絮狀包裹的水釋放出來，從而達(dá)到減水效果。
水泥顆粒表面的潤滑作用：
親水基朝向水溶液，以氫鍵形式與水分子締合，再加上水分子之間的氫鍵締合，構(gòu)成了水泥顆粒表面的一層水膜，阻止水泥顆粒間的直接接觸，起到潤滑作用。
d. 水灰比過大：即水與水泥的比例太大，這會降低水泥強(qiáng)度，造成面層強(qiáng)度低，易脫粉露底。
水灰比是影響混凝土強(qiáng)度的關(guān)鍵因素：以波特蘭水泥為例，在水泥的水化過程中，混凝土強(qiáng)度取決于水化產(chǎn)物硅酸鈣。將水加入到水泥中后，水泥中的硅酸三鈣的水化對混凝土的早期強(qiáng)度起決定因素(前7天) ，而硅酸二鈣的水化非常緩慢，影響水泥的后期強(qiáng)度。兩個主要的水化反應(yīng)如下：
2Ca3SiO5 + 7H2O→3CaO.SiO2.4H2O + 3Ca(OH)2 +173.6kJ
2Ca2SiO4 + 5H2O→3CaO.SiO2.4H2O + Ca(OH)2+58.6kJ
當(dāng)然，水泥中還有許多如鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣、石膏等的水化反應(yīng)，但這些反應(yīng)的水化產(chǎn)物對混凝土強(qiáng)度的影響不大。
水化的速度與水在其中擴(kuò)散的均勻度和速度有很大關(guān)系，因此水是水泥水化過程的關(guān)鍵因素。如果水灰比過大，會提高混凝土的可塑性，但會降低混凝土強(qiáng)度。如果水灰比較小，會提高混凝土強(qiáng)度，但卻降低了混凝土的可塑性。因此，只有控制適當(dāng)?shù)乃冶?，才能使水泥發(fā)生正常的水化反應(yīng)，既保證了混凝土的強(qiáng)度，又能使其具有良好的可塑性。
以上主要就混凝土原材料的作用機(jī)理，來闡述了其對彩色混凝土表觀常見問題的影響。除此之外，還有諸如氣候環(huán)境的變化、原料計量、生產(chǎn)及施工操作等因素，也會對彩色混凝土的外觀產(chǎn)生不可忽視的影響。
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