摘要：本文在相关理论的指导下，对彩色混凝土的力学性能进行分析，通过测试不同等级混凝土的抗压和抗折强度，把握肌理和内在规律，在确定混凝土配置比的基础上进行高性能彩色混凝土的研制，最后通过试验的方法，对彩色混凝土的力学性能进行分析，并提出使混凝土性能得到强化的建议，希望对促进材料技术的发展有所帮助。
关键词：彩色混凝土；力学性能分析；景观材料
引言：
彩色混凝土作为一种景观材料，在建筑行业发展的推动下，已经被广泛应用于建筑工程之中。但是在我国北方较为寒冷的区域，彩色混凝土在应用一段时间后，就会发生裂缝和破坏，混凝土的使用寿命也会因此受到影响，对建筑工程质量和外观造成了严重的威胁。因此对彩色混凝土的力学性能进行分析，具有十分重要的意义。
一、试验原料和方法
（一）试验原料
本次试验选择的材料为辽宁省某水泥厂所生产的白水泥，级别为32.5级，白度为88。再生分散胶粉是浙江省某化学公司生产的TITAN8100丙烯酸系可再生分散胶粉。而硅灰石粉的来源为吉林省，硅灰石粉的细度为800目。颜料为杨柳青氧化铁红。减水剂的型号为QSN-01A[1]。
（二）试验方法
将《水泥胶砂强度检验基准方法》作为检验试件抗压和抗折强度的依据和试验方法。氧化铁红和白水泥是本次试验的对象，通过在其中加入含量不同的硅石粉、再生剂和减水剂，制成尺寸和规格相同的试块。并对这些试块的抗压、抗折强度进行测量。因素水平如表1所示。
表1 因素水平表
二、试验结果与分析
（一）彩色混凝土抗压强度
为了对高性能彩色混凝土进行优化，本次试验将水灰比定位了0.35，试验方案和试验结果如表2所示。
表2 彩色混凝土抗压强度试验方案和结果
通过分析得知，各类因素对彩色混凝土的抗压强度的影响，由大到小的排序为可再分散胶粉、减水剂、硅灰石粉。
在掺加1%的胶粉和减水剂时，混凝土试件的抗压强度，远高于为掺入这两种材料的混凝土，由此可以得出胶粉和减水剂的掺加量为1%，有利于提升彩色混凝土的力学强度。掺加10%的硅灰石粉的试件，各个龄期的抗压强度都高于其他两个试件，由此得出，掺加10%的硅灰石粉，可以提升彩色混凝土的力学性能。其原理在于硅灰石粉在与水化产物结合后，其纤维增强作用会得到充分的实现，从而使混凝土性能得到显著提升。
（二）彩色混凝土的抗折强度
本次试验的水灰比是0，.35，试验方案和结果如表3所示。
表3 彩色混凝土抗折强度试验方案和结果
通过分析得知，各类因素对彩色混凝土的抗折强度的影响，由大到小的排序为再分散胶粉、减水剂、最后是硅灰石。
如图1所示，在混凝土中掺加1%的分散胶粉，混凝土的抗折强度最高，但是在分散胶粉掺加量达到3%时，混凝土的抗折强度则不会发生过大的改变，由此可以推断出，在混凝土中掺加1%的分散胶粉最为合理。而掺加1.4%的减水剂，取得的效果却低于其他水平，因此，在混凝土中掺加1%的减水剂最为合理。而硅灰石粉的最合理掺加量是10%。
图1 因素趋势图
三、彩色混凝土的调配和抗老化性能改善的建议
（一）概述
混凝土的组成部分包括骨料、水泥和水，混凝土的表面最好为浆体，因此，混凝土的颜色应该与水泥浆体的颜色相符，简言之，水泥水化后的颜色，就是混凝土的外表颜色。硅酸水泥是配置混凝土的主要原材料，这种水泥材料的颜色，会受到氧化铁含量的控制，氧化铁含量一旦发生变化，水泥材料的颜色也会随之发生改变。当水泥材料中的氧化铁含量为0.5%时，材料可能会呈现出淡绿色，当氧化铁含量低于这个数值时，水泥材料会逐渐向白色转变。因此，在试验时，必须要选择多种类型的混凝土，以此来配置颜色更加多样的混凝土。
想要保证彩色混凝土在建筑工程中的应用效果，彩色混凝土的力学性能是重点的考虑要素，只有确保彩色混凝土力学性能与工程要求相符，才能在建筑工程中应用彩色混凝土。其次，还要对彩色混凝土外观颜色的耐久性进行强调，调节混凝土外观颜色的材料主要包括无机颜料和有机颜料[2]。
（二）彩色混凝土试件性能测试
混凝土是一个复杂的集合体，如果其中某一种因素发生变化，彩色混凝土的力学性能也会随之发生改变。在彩色混凝土配置的过程中，需要添加多种有机和无机颜料。除了几种应用较为广泛的颜料之外，其他材料的使用较少，因此，必须对使用这部分材料的混凝土进行力学检测，确保其性能与工程需要相符。
为确保混凝土颜色的一致性，在配置混凝土的过程中需要将胶凝材料，颜色调节剂和砂添加到搅拌设备之中，首先进行预拌，然后将骨料添加进去，进行二次预拌，在均匀拌和后，将减水剂和水加入其中，进行最终的搅拌。这样才能保证混凝土颜色的一致性。
1.颜料对水泥砂浆强度的影响
试验结果表明，在水泥砂浆中添加1%的黄色，不会对水泥砂浆的抗折抗压性能造成影响，但随着黄色含量的不断增加，水泥砂浆的抗压和抗折强度会不断下降；在水泥砂浆中增加蓝色，水泥砂浆的强度会明显下降，且下降幅度高于黄色颜料的添加，且随着蓝色颜料增加量的提升，水泥砂浆的抗压抗折值呈不断减少的趋势。在水泥砂浆中加入绿色砂浆，水泥砂浆的抗压和抗折强度的减少值介于黄色和蓝色之间；与正常水泥砂浆相比，加入偶氮红的水泥砂浆，在抗折和抗压强度上，均大幅度下降。
由图2和3可以看出，在混凝土中加入的黄色颜料，砂浆的7d抗折强度和抗压强度变化幅度较小，最大抗折差值仅为1MPa，而最大抗压强度差值仅为3MPa。而加入蓝色颜料的水泥砂浆，最大抗折强度差值为2.3MPa，最大抗压强度差值为9MPa。加入偶氮红的水泥砂浆，最大抗压强度差值为9MPa，最大抗折强度为2MPa，由此，我们可以得到以下结论：水泥砂浆的力学性能会随着颜料量的不断增加，而逐渐衰减，且衰减的幅度越来越大。
图2 彩色砂浆抗压强度变化
图3 彩色砂浆抗折强度变化
图4 彩色混凝土力学性能测试结果
通过图4可以看出，除了添加黄色颜料的混凝土，添加其余颜料的混凝土，其强度均低于基准混凝土，且降低幅度较大，尤其是添加偶氮红的混凝土，其强度非常低，远低于添加其他颜料的混凝土，究其原因，主要是其他颜料属于无机颜料，虽然无机颜料的添加，会对混凝土强度造成影响，但影响程度较小，而偶氮红作为有机合成的颜料，则会对混凝土力学性能造成显著的影响[3]。
（三）紫色混凝土抗老化试验
为确保灰色混凝土对色度的要求，将矿粉、稻壳灰和氧化铁黑等调色剂加入到混凝土之中。由于矿粉和稻谷灰不仅可以作为调色剂，还能作为一种活性掺料，将其掺加至混凝土之中，可以在保持混凝土灰色度的基础上，提高混凝土的强度。并且，这种颜色是不会随着时间的推移而变淡的，故本次试验考虑的主要内容为，混凝土颜色是否会因为流水而溶出。
在进行混凝土配置的过程中，需要将水泥、调色剂和砂混合和搅拌，然后将粗骨料加入其中，干混过后，加入水和减水剂均匀拌合。其目的在于，保持混凝土颜色整体一致性，避免颜料团聚情况发生。
在混凝土中加入矿粉时，应该确保矿粉分散的均匀性，制作规格相同的灰色混凝土，经过7天养护。在清理混凝土表面后，重新放入水中。7天后重新对其进行观察。试验结果表明，灰色混凝土的颜色，并没有发生变化，水中也没有颜料的痕迹，说明混凝土中的颜料，可以被胶凝材料固化，溶出现象并不会发生。
（四）彩色混凝土抗老化试验
彩色混凝土具有鲜艳的色彩，如果色度下降，就会对混凝土的外观造成影响，因此，对彩色混凝土的颜色耐久性进行测试十分重要。本文采取的试验方式为泡水试验。
彩色混凝土抗老化试验方式与灰色混凝土抗老化试验方式大致相同，经过浸泡和观察后发现，使用有机颜料制成的混凝土，会受到水流的影响，颜色有少许身处，而使用无机颜料的混凝土不会受到水流影响。这表明，无机颜料具有良好的抗雨水冲刷性，有机颜料抗雨水冲刷能力不强，因而在建筑工程中应用有机颜料制成的混凝土，混凝土颜色容易受到雨水的影响。为确保彩色混凝土的质量，提高其表面颜色的整体性，应用透水模板，可以取得良好的效果。
结论：综上所述，彩色混凝土与常规混凝土相比，具有丰富的颜色，可以取得良好的装饰效果，因而被广泛应用于建筑工程之中，但由于受到颜料的影响，其抗压和抗折性能较差，故通过试验的方法，对彩色混凝土的力学性能进行分析，并提配置彩色混凝土的建议，以确保彩色混凝土质量与工程需要相符。
参考文献：
[1]李菊.建筑废料再生混凝土力学性能分析[J].成都工业学院学报，2019，22（01）：32-35.
[2]陈硕，蒲华.彩色混凝土配合比及外加剂力学性能研究[J].科技信息，2015（35）：540-541.
[3]张戚，田勇.彩色混凝土的力学性能研究[J].黑龙江科技信息，2015（06）：255.
论文作者:吴群
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/23
标签：混凝土论文; 彩色论文; 颜料论文; 砂浆论文; 强度论文; 水泥论文; 抗压强度论文; 《基层建设》2019年第13期论文;