白色清水混凝土在章堰文化馆项目的应用

白色清水混凝土在章堰文化馆项目的应用

蔡春辉,薛欢

（上海材四科技有限公司）；（上海虹翔混凝土有限公司）

摘要：介绍白色清水混凝土的特点及对技术路线分析，选取最优原材料，进行配合比试验，选取效果最佳配合比。并利用样板施工来改进配合比及生产流程，从而在实际施工中应用达到预期效果。

关键词：白色；清水混凝土；配合比；质量控制

一、工程简介

章堰村欲改造为以现代农业为基础，以文化旅游为特色的历史风貌保护村落，改造要尊重“金章堰”的历史文化基因、留存较好的水乡文脉肌理和周边优异的农业资源，统筹好原住民、度假客、创意人、经营者、投资商等的关系，推进传统建筑与现代生活、地域文化与理想人居、本土居民与外来创意人群良性互动的落地实践。

章堰文化馆项目包含展厅一、展厅二、展厅三、接待室和配套用房等单体，展厅二为老建筑改造，其他均为新建，各单体均为1层至2层，占地面积1406㎡，建筑面积1053㎡，建筑外立面为白色清水混凝土。里面展示了章堰古文化及新兴文化产业，起到了承上启下的作用，白色清水混凝土也让文化馆能更好的融入于历史风貌之中。

图1  章堰文化馆项目核心区鸟瞰图

二、特点及技术路线

1. 特点

白色清水混凝土是以白水泥为主要胶凝材料制备的混凝土，参照清水混凝土的工艺进行施工，成型后的混凝土表面密实、气泡少、无色差，凸显白色混凝土的颜色和光泽，使它表现出与众不同的表观性能，让人们摆脱了对灰色“混凝土建筑”的认识局限。[【1】]

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2. 技术路线

通过资料的收集发现，对于掺合料，有使用单掺矿粉的案例；有选用粉煤灰、矿粉、硅粉作为矿物掺合料的案例；亦有选择矿粉、钛白粉作为掺合料的案例。

成都来福士广场利用自密实混凝土设计了C60白色混凝土，制成了国内最大的白色饰面清水混凝土建筑。南京青奥中心采用玻璃纤维增强混凝土（简称GRC）技术，通过上万块白色GRC板材组成了总面积达13万m2的幕墙。巴黎Jean Bouin体育馆利用超高性能混凝土技术完成了白色混凝土镂空建筑外装造型。[【2】]

本工程级配设计为C30，采用自密实技术，结合工程要求的清水混凝土效果，要求混凝土扩展度达到550mm以上，1小时扩展度达500mm以上，工作性能满足泵送要求。本次考虑到白度要求，所以放弃使用颜色偏灰色的粉煤灰对混凝土颜色的影响，只添加矿粉作为掺和物改善混凝土性能，提高混凝土和易性、保水性。

三、原材料分析和选择

1)水泥

白水泥作为组成的关键，一般按白度分为4个等级：（1）＜80%，灰色，白度不够；（2）80%～84%，普通颜色等级；（3）84%～88%，世界标准质量水平；（4）＞88%，很白（依靠特殊原材料制造）。白色清水混凝土宜使用白度＞87%的白水泥。[【1】]故本工程选用了圣德翰白水泥有限公司生产的P.W42.5水泥，白度≥87%，初凝时间为90分钟，安定性合格。

2)砂

砂选用芜湖申海的河沙，细度模数2.3~2.5，含泥量≤1.5%，泥块含量≤0.5%。

3)碎石

首先，为达到更好的白色效果，选用了白云石，但其压碎指标为10%，且根据金振[【3】]等人的研究，采用普通骨料亦能满足白色混凝土的要求。后为保证清水效果的体现，选用湖州新开元5-20mm的整形石，力求达到自密实的效果。含泥量≤0.5%，泥块含量≤0.2%，针片状含量为0%，压碎值指标≤5%。

4)矿渣粉

选用宝田的S95级矿渣粉，比表面积≥400m2/kg，烧失量≤1.0%，7天活性指数≥75%，28天活性指数≥95%。

5)外加剂

使用上海建工材料工程有限公司特配SCG-Gingo 803型聚羧酸外加剂，混凝土减水率≥25%，并含有引气、消泡和缓凝等成分。

四、配合比设计

1. 使用原有SCG-Gingo 803型聚羧酸外加剂，保持外加剂掺量，通过提高胶凝材料实现混凝流动性，保证足够的胶结料包裹骨料。通过表1的试验数据可看到，随着胶凝材料的增加，流动性的确随之增加。但由于外加剂1.6%的掺量过高，虽然满足了扩展度的要求，也造成了混凝土搅拌后产生的气泡较多，料性过于黏性，容易产生板结现象，对施工尤其不利，故要求重新调配外加剂以满足施工需求。

表1

2. 使用特配SCG-Gingo 803型聚羧酸外加剂，通过试验是否添加矿渣粉对最后结果的影响。根据表2 进行试拌，并制作了抗折试块，从图2可以看到，从颜色来看，掺入矿粉对颜色无明显影响，而且对改善气泡有显著的表现。

表2

图2  样品3、4抗折试块

3. 针对白水泥用量是否对白度有所影响，进行了表3试验。通过图3样品说明，水泥用量多少对白度影响不大。但考虑胶凝材料多凝结时间会缩短，不利于运输、施工，极易出现板结现象，故选择7号配比为最佳。

表3

图3  样品6、7抗折试块

五、实际工程应用

1. 样板墙制作

配合比选用了流动性好、黏聚性强、坍落度损失小、浇筑完气泡较少的7号配比进行样板墙浇筑如图4。

经过24小时候进行拆模，整体效果不错，存在着小部分水泡。而且有部分地方存在色差，并有空洞。3天强度达到32MPa，28天强度达到46MPa。对样板墙浇筑过程中产生的问题分析：

1)对坍落度损失没有预估，当日天气温度较高，坍落度损失过快，导致第一车料到现场未达入泵要求；

2)由于模板及脱模剂涂抹不均匀造成了存在部分色差影响；

3)振捣不到位造成了空洞；

4)根据图5，发现白色混凝土将随着时间的推移，白度将逐渐加强。

图4 样板墙拆模后示意

图5  3个月后的样板墙

2. 实体进行浇筑

按照预定步骤进行控制，并进行实体跟踪和外观观察，其白色清水混凝土的各项指标均符合设计要求。

（1）生产过程中每次均有开盘测试，出厂检测混凝土的扩展度和坍落度，观察其和易性，满足施工要求方能出厂。

（2）混凝土力学性能分析：由于水泥用量较高的原因，3天强度均大于30MPa，28天强度均大于40MPa，由于原材料的进场严格把关，计量误差较小低于规范要求，使得混凝土强度的离散较小，生产控制水平达到优良。[【4】]

（3）从图6实体观察和分析：本工程所浇筑的C30白色清水混凝土墙板及顶板，其白度达到预期，色泽均匀，表面光滑流畅，有部分细小气孔、无蜂窝马面，大致达到了清水混凝土的外观要求。

图6 实体图

六、总结

1. 原材料

为保证颜色的一致性，原材料尽可能选用同一产地、无较大色差的产品。白水泥必须单独储存，并保证之前所储存的筒仓清理干净，避免普通水泥对颜色产生偏差。对白水泥用量有预估，避免白水泥储存时间过长、受潮。

2. 过程控制

1)固定生产拌机和运输车辆，对拌机和车辆提前进行多次清洗，保证稳定性。

2)搅拌白色是一个逐渐呈现的过程，刚脱模颜色偏暗，随水分蒸发，白度逐步变白。过程控制中，搅拌时间宜不小于60S，保证其均匀性，该工程浇捣期间，从生产至浇捣入模都基本控制在90分钟左右。

3)运输路线和运输过程时间严格控制，期间的发料节奏控制严格（GPS和现场人员）。

4)根据路线和运输时间控制出厂坍落度，保证入模扩展度达到500mm。

3. 施工方面

对施工方要求施用木模板，避免钢模板温度过热造成混凝土表面失水严重。要求脱模剂涂抹均匀避免产生色差。工人（经验丰富的，有过做清水砼经历的）操作过程控制很严格，模板不允许出现偏差较大而出现漏浆，模板的拼接缝都做过处理，振捣到位。

4. 不足之处

未对白度进行更加专业的判定，可使用白度测定仪对水泥、矿粉、成型后的混凝土进行分析，使得数据更加有说服力。

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[【1】][1]丁虹,高育欣,徐芬莲,吴海泳,殷新博.C60高性能白色清水混凝土的试验研究[J].新型建筑材料,2012,39(05):83-86.

[【2】][2]刘力, 李佑. 白色混凝土在建筑设计中的发展及应用[J]. 混凝土, 2019(10).

[【1】][3]金振,卢振华,许成宏.大流态浅白色清水混凝土研制与应用[J].建筑施工,2015,37(06):694-695.

[【3】][4]耿长圣, 嵇银行, 王霞. 白色清水混凝土的研制与工程应用[J]. 商品混凝土, 2017(Z1):95-97.

[【4】]