混凝土制品的外观与耐风化特性

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  [摘 要] 混凝土制品不仅仅用于民用和工业建筑的主体之中,随着城市规模的不断扩大和人们对城市景观建设的逐步重视,越来越多的混凝土制品出现在我们的身边:形式多样的假石、雕塑,色彩多变的花坛、花架,以及高低不同的休息座椅和园艺小景。由于混凝土制品在形状、色彩、尺度、表面质感纹样方面的综合利用可以达到千变万化、加之其原料易得、成本低廉、现场制作方便、坚固性好等特点,在工程建设中的利用日益广泛。在混凝土制品的设计和施工过程中,设计者的重点在于寓意和特色,线条优美而富有变化,色彩柔和或突出以与主题相一致。施工技术人员的重点在于找到设计者指定的材料,选用合理的施工方法,按照图纸制造出与既定意图相符合的建、构筑物。但是设计师和施工人员经常忽略了对混凝土的外观和耐风化的处理,尤其是在操作过程中,由于或略了对选材和技术的严格要求,往往达不到设计者的初衷,城市中堆砌着做工粗糙的水泥制品,并不是我们所身往的艺术品。
  [关键词] 混凝土制品 外观 耐风化
  一、混凝土的外观
  混凝土的外观表现主要受色彩、质感、纹样三个因素的影响。
  色彩:水泥和骨科影响混凝土的色彩,混凝土的表面处理也在很大程度上影响了混凝土色彩的视觉效果。白色或有色的水泥和骨科的结合虽然比不上灰色水泥,但是可以大大扩大配色的范围。骨料的选择要同时考虑耐久性、获得的可能性和色彩。通常采用的天然砾石和碎石一般都是耐久而且容易得到的,随地质不同有不同的颜色。石灰岩和页岩的色彩随产区不同而不同。碎砖、碎瓦以及其他成品材料如玻璃等,轧碎和分级后也可以用来得到特殊效果,但成本较天然混凝土的成本要高。混凝土中还可以掺加一定比例的掺和料,以提供各种颜色的混凝土制品。
  质感:质感对混凝土外貌的影响同颜色一样重要,而这种特性必须考虑多种因素,充分结合,才能取得最好的效果。混凝土的质感,从抛光到暴露骨料的表面,品种繁多,大体有以下重要因素需要考虑:需要覆盖的面积大小,一般情况下观看这块面积的距离越远;骨料颗粒越大并且对光的反射性能越好时,质感越显粗犷。而从近处看的某一部分,如果需要获得细腻的质感,就要求用小粒径的骨料。
  纹样:采用拼缝、形状、布局以及使用凹凸形的面积,可以制作出各种形式的纹样,可以把表面处理得非常细致,也可以在局部加以强调。混凝土材料因其自身可塑性强的特点,可以现场制作成凹凸尺寸很大的几何图案,借助各种灯具,可以提供有趣的光、影效果,从而丰富视觉效果,增加想象空间。通过不同大小、形状、质感和色彩的砌体并列,可以形成无穷的变化,还可以获得真正粗状的效果。
  二、混凝土的抗风化性能
  设计师在考虑混凝土的表面处理方法之初,就必须考虑当地自然条件的影响。在干燥多风的地区,应避免设计粗糙表面和采用凹凸处理手法;在寒冷季节较长的地区,室外避免使用易冻胀的材料;在太阳直射较强的地区,就应在色彩上注意深层处理,防止严重褪色;在有严重霜冻的地区,使用加气剂或高水掺和料,减少霜冻对新浇灌的和硬化了的混凝土的作用;在城市和重工业区,则应避免使用淡色表面。
  设计过程中,应考虑各成分之间的内部稳定性、表面的性质、所处的环境、设计和细部的处理。
  内部稳定性:混凝土基本上由水泥、骨料、钢筋组成。其中,水泥水化时释放出的氢氧化钙,在溶液中被带到混凝土表面,并碳化或蒸发,可形成混凝土表面上常见的白色沉淀或石灰风化。要避免石灰风化的发生,要着重考虑混凝土表面的渗水率和表面质地以及当地的气候条件。选用骨料时,需要注意某些砾石骨料中的硫化铁造成的污染,它的存在可引起混凝土内部的稳定性,同时可引起相当大的变色。产在海滩或河口的砂料含有盐分,尤其要特别注意低水位以上的砂,过多的盐分会从空气中吸取水分而导致混凝土风化。解决这个问题最简单的方法是把砂在清水中清洗,却除盐分。形状多棱角的和有结晶体质地的骨料,在表面使用是一般要比圆砾状和光滑质地的骨料积聚较多尘污,设计师要加以考虑。一般来说,只要设置了适当的保护层,不会出现因钢筋的锈蚀而有的锈斑,但是绑扎钢筋的钢丝外露或接近表面,也会造成锈班的出现。因此,在施工中严格按照规范操作每一个细节,对维持混凝土制品色彩纯正,是很有必要的。除此之外,设计师有时会将金属和混凝土结合起来,以期取昨坚硬粗犷的效果,各类金属材料中,钢、镀锌钢材、不锈钢材、紫铜、黄铜、青铜和混凝土共同使用,结合较好,因为混凝土对上述材料的锈蚀性低或不锈蚀,而铅、铝、锡则最好对混凝土敬而远之,混凝土液体包裹这三种金属,发生的化学反应会将他们的造型转化得目不忍睹。
  表面性质:混凝土的表面性质主要有三个方面:渗水性、光洁度、粗糙度。
  渗水性:混凝土的渗水率和吸水性影响着它的寿命和耐风化的能力,表面处理的方式和程度决定着混凝土的渗水率和吸水性,表面愈不透水,变质的可能性就愈小。对表面处理的重视并非夸张造作,其意义不亚于强度。虽然要使多孔性质的混凝土材料完全不渗水是不可能的,但是可以通过采选较小的水灰比设计(减少混凝土中自由水的存在,减少水或液体渗透的通道)、浇筑时充分捣实(减少混凝土的孔隙率)、良好的养护(避免因水化过程中过早的干过而出现孔隙)可以生产出抗渗水性强的混凝土地。
  光洁度:通常情况下,混凝土呈现出易于开裂和风化不均匀的现象,在混合料的水泥太稠或含水量太高时更是这样。如果要取得开裂较少和不易变色的效果,模子表面做成毛面;如果需要取得光滑或光面的效果,最好是等模板拆除后磨光或抛光。但是后者成本较高。另一种情况是,雨水沿着混凝土的表面下流时,流经的下凹部分会产生淡色水痕,设计师可以巧妙利用这一点,有意识地安排水流的通道,以最终形成的水痕形成立体感,增加妙不可言的视觉效果。
  粗糙度:作为一般规律,混凝土表面质感越强和越有凹凸纹样,外观越好、耐受风化能力越强,而小的毛病和缺点可以通过高超的设计技巧使之减少。利用混凝土液体状态时的塑性,通过使用花纹深浅很大的塑制模具,可以制作出表面质感强和有凹凸纹样的混凝土表面,能改善抗风化的能力,值得一提的是很少需要维护。制造粗质地混凝土制品的另一个理由是粗质地混凝土制品可以吸收一定的水分。对于用粗质地混凝土材料建成的墙体来说,落下的雨水被截断而分布的表面上,一部分在表面曲折流下,一部分被吸收,多孔隙的粗质地混凝土为吸收进来的水分提供了足够的膨胀空间,因此减少了因冰冻而损坏表面的可能。而你只需要做到一点,就可以获得这种好处,将有良好的级配的石子埋入基体至少达到石子体积的2/3,以保证经过多年风化后依然不会掉落。
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