509 氧化鐵紅如何應用？

一、特點

（１）耐堿：對堿性物質(zhì)，如建筑上常用的水泥、石灰等十分穩(wěn)定。并對水泥制品件不起風化作用，也不影響其強度，耐堿性4～5級。

（２）耐酸：對于一般弱酸和稀酸具有一定的穩(wěn)定性，但不耐強酸。

（３）耐光：具有極佳的耐光性能，在強烈的日光下暴曬色澤不變，耐光性6～7級。

（４）耐熱：在一定的溫度極限內(nèi)，色澤不變。經(jīng)特殊處理的產(chǎn)品，耐熱程度可達到800℃。

（５）其他：不溶解于水和有機溶劑，并且沒有滲色現(xiàn)象，能增強油漆的防腐作用，不影響橡膠制品的硫化過程，對制品具有補強效果。

二、技術指標（表１）

化學名三氧化二鐵，分子式Fe₂O₃，是一種無機彩色顏料，具有較高的遮蓋力和較強的著色力，以及良好的分散性，它的耐光性、耐候性都很好，廣泛應用于建筑、橡膠、繪畫等領域。華源氧化鐵紅產(chǎn)品Y101，110，120，130Ａ，130B，130S，130P，230，140，180，190等二十多個品種。

某新建使館工程建筑面積３萬ｍ^２，其外檐和部分內(nèi)檐采用Ｃ30彩色建筑混凝土，為國內(nèi)首次大面積設計采用彩色混凝土的工程。原材料采用白色硅酸鹽水泥、不含氯化鈣且具減水作用的彩色粉、粉煤灰、火山灰活性礦物摻合料、纖維等，經(jīng)反復試驗后確定水灰比為0.41。施工中嚴格控制彩色建筑混凝土的攪拌、振搗、拆模、養(yǎng)護等工序，效果較好。

彩色建筑混凝土是以建筑或結(jié)構(gòu)的外表面直接暴露為視覺景觀，通過采用特殊的混凝土材料、模板、澆筑及養(yǎng)護等工藝技術，達到特殊的整體建筑美學外觀效果，同時具有結(jié)構(gòu)混凝土的各項性能的混凝土（體系），是集清水混凝土和彩色混凝土于一身的綜合混凝土技術，是一套完整的技術體系，在材料選擇、混凝土配合比、模板體系、澆筑工藝、拆模工藝、養(yǎng)護工藝和修整工藝上要求高，工藝復雜。

三、工程概況

北京某使館工程首次設計采用了彩色建筑混凝土，2004年上旬開工，2005年中旬首期工程結(jié)束。首期工程由3個單體建筑組成，建筑面積3萬ｍ^２。其外檐和部分內(nèi)檐采用了建筑混凝土，總方量約為1萬ｍ^３。該工程外觀形式多樣，建筑混凝土的顏色主要有米黃色等幾種，外觀圖案及造型包括鏡面效果、木紋效果及條紋效果等幾種不同形式。

彩色建筑混凝土的使用部位包括結(jié)構(gòu)中的梁、板、柱等各個部位，所有外露部位均要求清水。要求色彩均勻一致，外觀無明顯質(zhì)量缺陷。其中外檐墻厚450mm，除裝飾縫外不得有接縫；內(nèi)檐彩色混凝土圓柱層高之內(nèi)一次澆筑，不得有水平及豎向接縫。彩色混凝土強度等級為Ｃ30，實際生產(chǎn)時強度要求控制在38MPa，含氣量為3％～5％，入泵坍落度180mm，到澆筑點坍落度150mm。現(xiàn)場進行了反復試驗，最后確定水灰比0.41，粉煤灰與礦粉摻合料摻量各為C×5％。砂率為41％，其他材料按廠家推薦摻量。對樣板墻取樣，試壓強度為R_３＝21.9MPa，R₇＝31.7MPa，R₂₈＝443MPa，已滿足設計要求。

四、材料的選擇

（一）顏料

顏料包括三種特性，即色調(diào)、純度和亮度。由于本工程中選用了淺色作為外檐建筑混凝土的色彩，不但對顏料本身的技術要求非常嚴格，而且對混凝土中其他原材和添加劑都提出了更為苛刻的要求。根據(jù)美國ASTM規(guī)范，對顏料的物理、化學特性要求有：可濕潤性、耐堿性、SO₃含量、可溶性、空氣養(yǎng)護穩(wěn)定性、耐光性和對混凝土的影響等指標。

在該使館工程中，我們使用廠設計推薦的美國公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。此產(chǎn)品是一種帶有顏色、不含氯化鈣且具有減水性能的添加劑。同時它還具有提高混凝土強度、控制混凝土凝固時間、提高混凝土工作性能及抗凍融能力的特性。

（二）水泥

實際工程中應根據(jù)彩色混凝土的顏色決定選用水泥的品種。該工程一般采用P·O42.5以上強度等級的同一廠家、同等強度、同一品種且采用同一批熟料磨制而成的白水泥。

白水泥的技術控制項目主要有：氧化鎂含量不得超過4.5％，三氧化硫含量不得超過3.5％，0.08mm方孔篩篩余量不得超過10％，初凝不得小于45min，終凝不得遲于12h，白度一級（不得小于84％）。安定性、強度必須合格，堿含量小于0.6％。

（三）砂、石料

砂子采用水洗河砂，質(zhì)地堅硬，級配連續(xù)，含泥量不應大于1.5％，泥塊含量不大于１％，細度模數(shù)應大于2.6％（中砂），雜質(zhì)要少，顏色要淺色均一。

石子在５～19mm連續(xù)級配，最大粒徑符合要求，顏色均勻潔凈，含泥量不應大于1％。

（四）粉煤灰

在該工程中，選用了同一批經(jīng)過質(zhì)量檢測的Ｉ級粉煤灰，而且含碳量低，顏色較白。

（五）火山灰活性礦物摻合料

在該工程設計中，需要使用高火山灰活性的礦物摻合料，在該工程中，選用了礦粉礦物摻合料，其主要性能表現(xiàn)為以下幾個方面：

（１）具有很高的活性，在水泥水化的過程中火山灰效應顯著。

（２）工作性好，具有較高的比表面積和片狀特征，親水性好，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，減少泌水，提高混凝土工作性能，使混凝土表面光澤，抹面光滑平整，特別有利于鏡面建筑混凝土的施工效果。

（３）在混凝土中表現(xiàn)出良好的抗收縮和體積穩(wěn)定性，能降低混凝土的塑性收縮，提高混凝土的體積穩(wěn)定性。

（４）據(jù)數(shù)據(jù)對比顯示，添加礦粉的混凝土抗壓強度普遍提高，增強效果顯著，特別是混凝土的早期強度增加明顯，有利于拆模，后期強度穩(wěn)定增長、不倒縮。

（５）大大降低了混凝土中游離堿含量，起到了預防和抑制堿集料反應的作用，并降低混凝土表面的泛堿的可能性。

（６）提高了混凝土的密實度及抗?jié)B性能，在很大程度上起到了穩(wěn)定色彩的目的，顯著提高了彩色建筑混凝土裝飾的持久性。

（六）高效減水劑

高效減水劑對水泥有強烈分散作用，可大大提高混凝土的流動性和坍落度，并提高混凝土各齡期強度。該工程中選用了緩凝型高效減水劑，堿含量不大于５％，減水率不小于20％，摻量控制在水泥用量的1.5％～2％之間。

（七）引氣劑

該工程混凝土設計為抗凍融混凝土，引氣劑會給混凝土引入大量均勻的微小氣泡，可提高硬化混凝土抗凍融，并可改善混凝土的和易性和耐久性。

（八）纖維

纖維并不是彩色混凝土中必須添加的，但由于其具有眾多優(yōu)點，特別是該工程以船甲板條形造型為主的外墻，其條形齒尖是薄弱點，尤其在拆模時容易受到破壞，在彩色建筑混凝土中添加少量纖維可以提高彩色建筑混凝土表面的抗沖擊性能，延長一些薄弱點的耐久性。

五、混凝土配合比的設計

彩色混凝土的配合比設計，除滿足混凝土色澤、流動性和強度的要求外，還應根據(jù)工程設計、施工情況和工程所處環(huán)境，考慮凍融破壞和堿集料反應等耐久性方面要求。

（一）基本材料

除了砂、石料、水泥和粉煤灰等普通結(jié)構(gòu)混凝土所需的基本材料外，為保證彩色混凝土的工作性和耐久性的要求，基本組成材料中還采用了火山灰活性礦物摻合料、引氣劑和纖維。

該工程要求配合比實際強度應大于標準值８MPa以上，此要求略高于國內(nèi)標準，含氣量應在3％～5％。由于對彩色混凝土中所使用的材料都有嚴格限制堿含量的要求，因此在冬施配合比設計中未使用防凍劑，以免影響彩色建筑混凝土的顏色。

（二）水灰比

混凝土配合比中水灰比是嚴格限制的指標之一。設計中規(guī)定水灰比不應大于0.4，在彩色建筑混凝土中我們使用了彩色粉和白水泥，這與普通結(jié)構(gòu)混凝土有很大區(qū)別。根據(jù)現(xiàn)場試配情況來看，其和易性及流動性等指標明顯低于同強度等級的普通混凝土。實際工程中不能過多依賴減水劑的作用，還是應通過調(diào)整各種材料的比例，反復試配、對比，選用適當水灰比，最終水灰比為0.41。

（三）水泥用量

由于采用了白色硅酸鹽水泥，通過反復試配，水泥用量均在350kg/ｍ³左右，礦粉礦物摻合料和粉煤灰均確定在25kg/ｍ³左右。

（四）砂率

在滿足技術要求的前提下，宜降低膠結(jié)材料用量，粗集料用量不宜低于1000kg/ｍ^３，級配連續(xù)均勻；細集料用量不宜低于650kg/ｍ^３。同時為滿足體積穩(wěn)定的要求，各等級混凝土的最大砂率不宜超過0.45。

（五）樣板墻的試驗

在確定了混凝土的配合比后，現(xiàn)場澆筑了數(shù)個600cm×600cm×10cm的試塊，用以對比在不同配合比下色彩的情況，用此來篩選和確定最終配合比。最終配合比選定之后，我們在現(xiàn)場附近按照設計1∶1圖樣支模板，進行了樣板墻的澆筑工作。通過幾次樣板墻澆筑的情況及實際效果，最終確定彩色混凝土的配合比和施工工藝。

六、施工準備

（一）原材料準備

材料加工訂貨時應盡量要求同一時間、同一批次生產(chǎn)，確保產(chǎn)品性能的統(tǒng)一性。為了施工方便，在產(chǎn)品包裝上應提出特殊要求。特別是白水泥、礦粉礦物摻合料、纖維和彩色粉等需要袋裝原材，袋裝質(zhì)量（劑量）應同攪拌方量聯(lián)系起來，便于混凝土攪拌時投放，減少施工過程中人為造成的差錯。另外還應在包裝外標明材料名稱、質(zhì)量及生產(chǎn)日期，便于核對。進場后，根據(jù)具體要求驗收，合格后方可入庫。

（二）設備準備

彩色混凝土生產(chǎn)要求專機專用，所有攪拌機及輸送設備在每次生產(chǎn)及澆筑前都要進行徹底清洗，防止出現(xiàn)混色及雜質(zhì)。

（三）組織管理

按技術要求設立了多項質(zhì)量控制點。組建了施工質(zhì)量控制小組，對施工技術人員和工人進行了技術交底和技術要點培訓，并要求在生產(chǎn)前和生產(chǎn)中由試驗室嚴格測定砂石含水率，控制混凝土各生產(chǎn)環(huán)節(jié)，并作好質(zhì)量檢測。

七、混凝土施工工藝

（一）模板支設

根據(jù)設計要求，分別采用了PVC異型模板、橡膠異型模板、PVC覆膜木模板和純木模板。脫模劑采用水性脫模劑，易于氣泡排除，施工時應涂抹均勻，無漏涂。模板接縫密封嚴密準確，不得出現(xiàn)縫隙，防止漏漿。模板支撐系統(tǒng)要牢固，避免發(fā)生跑模。穿墻螺栓孔周圍處理要得當，防止漏漿且便于螺栓拆除。

（二）混凝土攪拌

該工程現(xiàn)場施工時采用的設備包括１臺強制式攪拌機、混凝土罐車數(shù)輛及混凝土泵１臺。將原料按砂、石、白水泥、粉煤灰、礦粉、色粉、纖維等順序投放，投料計量誤差小于１％，均勻攪拌5min，加入配合比中總用水量的80％，在攪拌機攪拌的同時，將另外20％的水與稱量好的外加劑同時加入，再攪拌５min，使混凝土攪拌充分、均勻。

攪拌機、罐車等攪拌機械，在每次使用前要徹底清洗干凈，嚴格按照操作規(guī)程攪拌，按照事先確定的順序添加各種集料、添加料（劑）。總攪拌時間不宜小于10min，根據(jù)澆筑部位嚴格控制

成品坍落度，保證無離析、泌水。

（三）混凝土運輸與泵送澆筑

混凝土入罐車前，將灰罐清洗干凈，并將罐體中的存水倒出，防止罐內(nèi)存水。為保證混凝土的均勻一致，灰罐轉(zhuǎn)速應保持在3～5r/min，并保證在最短的時間到達澆筑點。

混凝土輸送泵要求專用，每次使用前必須徹底清洗。在泵送前要逐車檢查混凝土的色彩、坍落度、和易性，合格的方可泵送。泵管內(nèi)保持濕潤，同時混凝土泵送壓力合理，盡量減少變徑管與彎管數(shù)量。

混凝土澆筑前確認已完成隱蔽工程驗收。開始澆筑前，先將根部30mm處澆筑同強度等級減石彩色建筑混凝土。混凝土澆筑時每層高度控制為400～500mm，下料高度控制為2.5ｍ。

若超過2.5ｍ，應在下料管下再接下料軟管，控制下料高度。混凝土澆筑必須保證連續(xù)，盡量縮短澆筑時間間隔，避免產(chǎn)生分層冷縫。

（四）混凝上振搗

混凝土豎向布灰應層次合理，每層不宜超過450mm，兩層之間混凝土澆筑時間間隔不宜超過30min，振搗棒直徑為70mm，最小頻率9000次/min。振搗棒應從中間向邊緣梅花形均勻布點。振搗棒插入深度要大于澆筑層，插入下層混凝土100～150mm。每振點振動時間應以混凝土表面不再下沉，且無氣泡逸出為止，一般為20～30ｓ，振搗間距控制為30～50cm，振搗時間合理，不過振，不漏振。振搗棒要垂直插入和拔出，快插慢拔。分層澆筑時，振搗棒插入先前澆筑混凝土層頂面下150mm處，將多余氣體與漿體充分帶出。特別應注意的是彩色建筑混凝土外露面，振搗點的分布、間距要均勻、合理。

澆至最后一層時，應在距澆筑標高350mm處換用50振搗棒，以避免上層出現(xiàn)浮漿。因為彩色混凝土流動性較差，在門洞口處應距洞邊不小于300mm處插棒振搗。大洞口（超過1.5m） 下部必須在模板上開洞振搗。

（五）拆模

為了讓彩色建筑混凝土表觀質(zhì)量好，色彩均勻，混凝土的拆模時間不少于24ｈ，混凝土的強度不小于15MPa。拆模時采用機械支撐系統(tǒng)，緩慢脫膜，嚴禁用錘子敲打，防止產(chǎn)生缺棱掉角。拆模后，對邊角易于碰撞部位，采用木質(zhì)護角加以保護。

（六）混凝土養(yǎng)護

混凝土拆模后應立即對棱角進行保護并進行澆水養(yǎng)護，同時必須保證水質(zhì)純凈。冬季施工時應保證混凝土出機溫度大于15℃，入模溫度不得小于10℃。不得使用養(yǎng)護劑及草簾直接覆蓋，可以采用直接在澆筑處搭設暖棚加溫提高環(huán)境溫度（必須保證在5℃以上），從而達到養(yǎng)護的目的。

（七）混凝土缺陷修補

應根據(jù)具體修補部位及情況采用不同修補材料和修補方案。修補材料可以從專業(yè)廠家訂購，也可自行調(diào)配。選用的標準是顏色一致，高強度、無收縮，自行調(diào)配時可以參考同部位彩色混凝土的配合比。

為確保修補部位在顏色及外觀效果上盡可能接近原彩色建筑混凝土，應先在樣板墻上做試配，將顏色調(diào)成一致，對各種不同情況進行試驗。

在修補時應先清除混凝土表面的浮漿和松動砂子，而螺栓孔周圍還應先進行擴孔，去除混凝土表面一圈顏色稍暗、強度不高的部分，并在完成內(nèi)孔填實工作后，再采用調(diào)配好的專用水泥砂漿修補外表面螺栓孔。修復后用細砂紙將整個修復表面均勻打磨，用水沖洗干凈，并進行適當養(yǎng)護。

彩色建筑混凝土修復后要求達到表面平整光潔，顏色均一，無明顯修復痕跡，在距修復面4～5ｍ處，不應看出明顯修復痕跡和色差。