黑色混凝土制品研究新進展

（中鐵建電氣化局集團西安電氣化制品有限公司 710000）

黑色混凝土制品研究新進展

黨智剛

（中鐵建電氣化局集團西安電氣化制品有限公司 710000）

文章綜述了黑色混凝土制品的研究新進展。介紹了黑色混凝土制品的研究意義和基本概念。對黑色混凝土制品的最新研究內(nèi)容及發(fā)展方向進行了說明。仔細介紹了幾種黑色顏料的性質(zhì)及應(yīng)用情況并進行分析。并對黑色混凝土制品的研究進行了總結(jié)。

黑色混凝土；研究進展；顏料；氧化鐵；碳黑；著色

建筑的觀賞性是建筑設(shè)計的重要指標(biāo)。隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，在建筑技術(shù)不斷發(fā)展同時,人民對建筑物的觀賞要求亦越來越高，不僅要求堅固牢靠、功能完善，而且要求外形也應(yīng)美觀、多樣。而構(gòu)成大型建筑物、構(gòu)筑物的基本的混凝土制品，作為目前使用最為廣泛的建筑材料之一，也被要求與各種藝術(shù)、材料、技術(shù)相結(jié)合發(fā)展裝飾性能。清水混凝土、露骨料裝飾混凝土、裝飾混凝土和彩色混凝土等新型混凝土制品由此營運而生。水泥混凝土材料制品也發(fā)展出多樣的形態(tài)，成為建筑藝術(shù)的重要組成部分，其中黑色混凝土制品就是重要的一種。同時，國際上彩色建筑混凝土的設(shè)計越來越流行，而我國在這方面的研究應(yīng)用尚處于初級階段，缺少相關(guān)的研究成果，缺乏相關(guān)的工程實例。因此，對黑色混凝土制品進行研究應(yīng)用有著很現(xiàn)實的意義。

1 黑色混凝土制品的基本概念

黑色混凝土制品就是一類黑色的裝飾混凝土制品，屬于彩色混凝土制品系列中的一種。彩色混凝土則是為了改變傳統(tǒng)混凝土單調(diào)呆板的樣式，提高的混凝土自身的裝飾性能而逐漸發(fā)展出的一種新型裝飾混凝土制品。

現(xiàn)代的常見的大型建筑物、構(gòu)筑物大多是由混凝土構(gòu)筑而成。但傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)顏色相對單一、呆板、灰暗，因此為了使建筑物達到特定的的觀賞效果，需要再進行一定的工序或單項工程對建筑物進行再次裝飾，增加了工程量。例如建筑物外墻的裝飾工程，在施工繁瑣危險不便，需要在建筑物外墻搭建工作臺，存在著環(huán)境及安全問題。在使用時維護難度大，破壞后修補費用昂貴。同時，許多外觀裝飾材料在長期的使用中，自身也會出現(xiàn)許多問題，如裝飾材料的損壞、涂料掉色、材料的剝落飛濺等等。

因此可以使用彩色混凝土建造建造物，然后將建筑物或結(jié)構(gòu)的表面暴露出來，利用彩色混凝土構(gòu)筑物自然分色作為視覺景觀，就能夠使建筑的外觀達到獨特的美學(xué)效果，并且色彩的耐久性好。

對于黑色混凝土制品的研究，我國處于忽視階段。國內(nèi)學(xué)者大多關(guān)注于多種顏色彩色混凝土制品的配制與應(yīng)用，缺少專門針對于黑色混凝土制品的研究成果。而在國外，“黑色混凝土是迷人的”的觀念在近年來正在被人所接受，黑色混凝土制品開始占據(jù)著彩色混凝土制品的主導(dǎo)地位。

2 黑色混凝土制品研究新進展

黑色混凝土制品研究的重點在于顏色的配制，原材料、顏料、生產(chǎn)工藝、施工技術(shù)都會顏色產(chǎn)生影響。就現(xiàn)今黑色混凝土制品研究成果而言，有關(guān)顏料的研究是最有研究活力的方向。總的來說，彩色混凝土制品常用的著色方法有三種：添加顏料整體著色法、干撒彩色硬化劑表層著色法，還有利用化學(xué)反應(yīng)染色法。而對于黑色混凝土制品的配制，則是使用添加顏料整體著色法進行制備，一般選用傳統(tǒng)的氧化鐵黑顏料，但在國外研究發(fā)展出一個針對黑色混凝土的新型顏料：非氧化鐵類顏料，即碳黑顏料。

2.1氧化鐵顏料的研究

氧化鐵顏料屬于傳統(tǒng)的常用顏料。在選擇黑色顏料時，基本問題就是混凝土制品顏色的耐久性。氧化鐵顏料和碳黑顏料都有良好的抗堿性能和抗紫外線輻射性能。對著色的耐久性而言，混凝土基體中顏料的固結(jié)相當(dāng)重要。氧化鐵顏料是以機械結(jié)合的方式附在混凝土材料的孔隙處，除此之外，還能通過靜電作用與混凝土的成分相結(jié)合。而且在國外彩色混凝土對氧化鐵顏料是有標(biāo)準(zhǔn)慣例的，并且被大量工程應(yīng)用所確認。在這方面，最新的成果在2015年，德國Huntsma顏料公司經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用氧化鐵顏料配制深黑色混凝土制品時，最大摻加比例選取常常會影響許多問題。同時在生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)，氧化鐵顏料最大的摻加量為 5%，如果使用更大摻加量將產(chǎn)生更多更復(fù)雜的問題。 例如混凝土制品的抗鹽凍性能和抗凍融循環(huán)等性能會減弱。因此建議，生產(chǎn)企業(yè)在使用時，要進行內(nèi)部的試配試驗。同時工程實踐中發(fā)現(xiàn)，在使用氧化鐵顏料時，用最小摻量即 3%，可得到發(fā)藍光黑色的中間色澤。而使用 5%的傳統(tǒng)氧化鐵顏料時，會出現(xiàn)泛黃的類無煙煤的顏色。

2.2碳黑顏料的研究

相比較氧化鐵顏料，碳黑顏料對深黑色混凝土的著色效果要為優(yōu)良，碳黑顏料對光的吸收率可高達 99.8%。甚至傳統(tǒng)的氧化鐵顏料在用量高達8%時，即白水泥的基準(zhǔn)時，也表現(xiàn)不出碳黑顏料所表現(xiàn)出的那種色彩和色深細微的差別。就耐久性而言，碳黑顏料則只是使高質(zhì)量的粗顆粒物以機械結(jié)合的方式對混凝土著色。需要與混凝土密實度相匹配，才能保證混凝土在老化過程中不褪色。在應(yīng)用到面層混合料時，應(yīng)控制摻加量，最小用量為3%。可以保證產(chǎn)品處在不利環(huán)境的條件中，例如環(huán)境使細顆粒老化,而導(dǎo)致著色度部分損失的情況， 碳黑顏料仍可使混凝土制品表面保持滿足設(shè)計要求的顏色。

2.3黑色氧化鐵顏料和碳黑顏料的混合

由于氧化鐵顏料的耐久性良好而碳黑顏料的具有優(yōu)良著色性能，因此出現(xiàn)了一種將以上兩種顏料混合的黑色顏料。這種混合顏料具有更好的使用效果，但選用時也需要進行嚴格地檢驗。著色深度是通過碳黑顏料的組分比例來確定的,但著色深度與組分比例之間并不是線性關(guān)系。混合顏料里，由于碳黑顏料只是占一部分，所以混合顏料的著色能力處于高質(zhì)量氧化鐵顏料與粗顆粒碳黑顏料之間。并且如果碳黑顏料的著色部分發(fā)生老化，就只有少量氧化鐵顏料的著色能夠保留下來。

2.4實現(xiàn)深藍黑色色彩

近年來，一些國外的公司研制出了新型黑色氧化鐵顏料，更為有效具且著色效果更佳。 新型的黑色氧化鐵顏料可表現(xiàn)出更為豐富的黑色色調(diào)，能夠使原本呈黃色色調(diào)的類無煙煤黑色混凝土制品呈現(xiàn)出藍灰色調(diào)，但新型的黑色氧化鐵顏料無法制得藍灰色黑色混凝土。藍灰色黑色混凝土只能以高價格的無機藍色顏料來配制，或者使用更低廉的藍色調(diào)氧化鐵顏料配制。

3 結(jié)束語

先進的黑色顏料包括黑色氧化鐵顏料和碳黑顏料等，都能夠使混凝土制品得到黑色的著色效果，具有實際應(yīng)用意義。在進行混凝土制品的著色時，可以利用各種顏料的各種性能，得到理想的應(yīng)用效果。顏料的最低摻加量，影響著混凝土制品的光學(xué)效果，決定了產(chǎn)品的美學(xué)效果、商業(yè)需求。同時，可以發(fā)現(xiàn)，使用氧化鐵顏料所獲得的不同色調(diào)的無煙煤顏色的混凝土制品，具有藍灰色調(diào)。而使用碳黑顏料的混凝土制品則能夠獲得細膩的深黑色、藍色，不過目前還無法實現(xiàn)。

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