黑色混凝土制品研究新進(jìn)展

（中鐵建電氣化局集團(tuán)西安電氣化制品有限公司 710000）

黑色混凝土制品研究新進(jìn)展

黨智剛

（中鐵建電氣化局集團(tuán)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(jìn)展。介紹了黑色混凝土制品的研究意義和基本概念。對(duì)黑色混凝土制品的最新研究?jī)?nèi)容及發(fā)展方向進(jìn)行了說(shuō)明。仔細(xì)介紹了幾種黑色顏料的性質(zhì)及應(yīng)用情況并進(jìn)行分析。并對(duì)黑色混凝土制品的研究進(jìn)行了總結(jié)。

黑色混凝土；研究進(jìn)展；顏料；氧化鐵；碳黑；著色

建筑的觀賞性是建筑設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，在建筑技術(shù)不斷發(fā)展同時(shí),人民對(duì)建筑物的觀賞要求亦越來(lái)越高，不僅要求堅(jiān)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(yíng)運(yùn)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(shí)，國(guó)際上彩色建筑混凝土的設(shè)計(jì)越來(lái)越流行，而我國(guó)在這方面的研究應(yīng)用尚處于初級(jí)階段，缺少相關(guān)的研究成果，缺乏相關(guān)的工程實(shí)例。因此，對(duì)黑色混凝土制品進(jìn)行研究應(yīng)用有著很現(xiàn)實(shí)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(lèi)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(jiàn)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(duì)單一、呆板、灰暗，因此為了使建筑物達(dá)到特定的的觀賞效果，需要再進(jìn)行一定的工序或單項(xiàng)工程對(duì)建筑物進(jìn)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(xiǎn)不便，需要在建筑物外墻搭建工作臺(tái)，存在著環(huán)境及安全問(wèn)題。在使用時(shí)維護(hù)難度大，破壞后修補(bǔ)費(fèi)用昂貴。同時(shí)，許多外觀裝飾材料在長(zhǎng)期的使用中，自身也會(huì)出現(xiàn)許多問(wèn)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(lái)，利用彩色混凝土構(gòu)筑物自然分色作為視覺(jué)景觀，就能夠使建筑的外觀達(dá)到獨(dú)特的美學(xué)效果，并且色彩的耐久性好。

對(duì)于黑色混凝土制品的研究，我國(guó)處于忽視階段。國(guó)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(zhuān)門(mén)針對(duì)于黑色混凝土制品的研究成果。而在國(guó)外，“黑色混凝土是迷人的”的觀念在近年來(lái)正在被人所接受，黑色混凝土制品開(kāi)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(jìn)展

黑色混凝土制品研究的重點(diǎn)在于顏色的配制，原材料、顏料、生產(chǎn)工藝、施工技術(shù)都會(huì)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?？偟膩?lái)說(shuō)，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(duì)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(jìn)行制備，一般選用傳統(tǒng)的氧化鐵黑顏料，但在國(guó)外研究發(fā)展出一個(gè)針對(duì)黑色混凝土的新型顏料：非氧化鐵類(lèi)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(shí)，基本問(wèn)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(duì)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(jī)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(guò)靜電作用與混凝土的成分相結(jié)合。而且在國(guó)外彩色混凝土對(duì)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(rèn)。在這方面，最新的成果在2015年，德國(guó)Huntsma顏料公司經(jīng)過(guò)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(shí)，最大摻加比例選取常常會(huì)影響許多問(wèn)題。同時(shí)在生產(chǎn)實(shí)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(wèn)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(huì)減弱。因此建議，生產(chǎn)企業(yè)在使用時(shí)，要進(jìn)行內(nèi)部的試配試驗(yàn)。同時(shí)工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，在使用氧化鐵顏料時(shí)，用最小摻量即 3%，可得到發(fā)藍(lán)光黑色的中間色澤。而使用 5%的傳統(tǒng)氧化鐵顏料時(shí)，會(huì)出現(xiàn)泛黃的類(lèi)無(wú)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(duì)深黑色混凝土的著色效果要為優(yōu)良，碳黑顏料對(duì)光的吸收率可高達(dá) 99.8%。甚至傳統(tǒng)的氧化鐵顏料在用量高達(dá)8%時(shí)，即白水泥的基準(zhǔn)時(shí)，也表現(xiàn)不出碳黑顏料所表現(xiàn)出的那種色彩和色深細(xì)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(jī)械結(jié)合的方式對(duì)混凝土著色。需要與混凝土密實(shí)度相匹配，才能保證混凝土在老化過(guò)程中不褪色。在應(yīng)用到面層混合料時(shí)，應(yīng)控制摻加量，最小用量為3%?？梢员ＷC產(chǎn)品處在不利環(huán)境的條件中，例如環(huán)境使細(xì)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(mǎn)足設(shè)計(jì)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(shí)也需要進(jìn)行嚴(yán)格地檢驗(yàn)。著色深度是通過(guò)碳黑顏料的組分比例來(lái)確定的,但著色深度與組分比例之間并不是線性關(guān)系?；旌项伭侠?，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(lái)。

2.4實(shí)現(xiàn)深藍(lán)黑色色彩

近年來(lái)，一些國(guó)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(lèi)無(wú)煙煤黑色混凝土制品呈現(xiàn)出藍(lán)灰色調(diào)，但新型的黑色氧化鐵顏料無(wú)法制得藍(lán)灰色黑色混凝土。藍(lán)灰色黑色混凝土只能以高價(jià)格的無(wú)機(jī)藍(lán)色顏料來(lái)配制，或者使用更低廉的藍(lán)色調(diào)氧化鐵顏料配制。

3 結(jié)束語(yǔ)

先進(jìn)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(shí)際應(yīng)用意義。在進(jìn)行混凝土制品的著色時(shí)，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(shí)，可以發(fā)現(xiàn)，使用氧化鐵顏料所獲得的不同色調(diào)的無(wú)煙煤顏色的混凝土制品，具有藍(lán)灰色調(diào)。而使用碳黑顏料的混凝土制品則能夠獲得細(xì)膩的深黑色、藍(lán)色，不過(guò)目前還無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

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