黑色混凝土制品研究新进展

（中铁建电气化局集团西安电气化制品有限公司 710000）

黑色混凝土制品研究新进展

党智刚

（中铁建电气化局集团西安电气化制品有限公司 710000）

文章综述了黑色混凝土制品的研究新进展。介绍了黑色混凝土制品的研究意义和基本概念。对黑色混凝土制品的最新研究内容及发展方向进行了说明。仔细介绍了几种黑色颜料的性质及应用情况并进行分析。并对黑色混凝土制品的研究进行了总结。

黑色混凝土；研究进展；颜料；氧化铁；碳黑；着色

建筑的观赏性是建筑设计的重要指标。随着经济的不断发展，在建筑技术不断发展同时,人民对建筑物的观赏要求亦越来越高，不仅要求坚固牢靠、功能完善，而且要求外形也应美观、多样。而构成大型建筑物、构筑物的基本的混凝土制品，作为目前使用最为广泛的建筑材料之一，也被要求与各种艺术、材料、技术相结合发展装饰性能。清水混凝土、露骨料装饰混凝土、装饰混凝土和彩色混凝土等新型混凝土制品由此营运而生。水泥混凝土材料制品也发展出多样的形态，成为建筑艺术的重要组成部分，其中黑色混凝土制品就是重要的一种。同时，国际上彩色建筑混凝土的设计越来越流行，而我国在这方面的研究应用尚处于初级阶段，缺少相关的研究成果，缺乏相关的工程实例。因此，对黑色混凝土制品进行研究应用有着很现实的意义。

1 黑色混凝土制品的基本概念

黑色混凝土制品就是一类黑色的装饰混凝土制品，属于彩色混凝土制品系列中的一种。彩色混凝土则是为了改变传统混凝土单调呆板的样式，提高的混凝土自身的装饰性能而逐渐发展出的一种新型装饰混凝土制品。

现代的常见的大型建筑物、构筑物大多是由混凝土构筑而成。但传统混凝土结构颜色相对单一、呆板、灰暗，因此为了使建筑物达到特定的的观赏效果，需要再进行一定的工序或单项工程对建筑物进行再次装饰，增加了工程量。例如建筑物外墙的装饰工程，在施工繁琐危险不便，需要在建筑物外墙搭建工作台，存在着环境及安全问题。在使用时维护难度大，破坏后修补费用昂贵。同时，许多外观装饰材料在长期的使用中，自身也会出现许多问题，如装饰材料的损坏、涂料掉色、材料的剥落飞溅等等。

因此可以使用彩色混凝土建造建造物，然后将建筑物或结构的表面暴露出来，利用彩色混凝土构筑物自然分色作为视觉景观，就能够使建筑的外观达到独特的美学效果，并且色彩的耐久性好。

对于黑色混凝土制品的研究，我国处于忽视阶段。国内学者大多关注于多种颜色彩色混凝土制品的配制与应用，缺少专门针对于黑色混凝土制品的研究成果。而在国外，“黑色混凝土是迷人的”的观念在近年来正在被人所接受，黑色混凝土制品开始占据着彩色混凝土制品的主导地位。

2 黑色混凝土制品研究新进展

黑色混凝土制品研究的重点在于颜色的配制，原材料、颜料、生产工艺、施工技术都会颜色产生影响。就现今黑色混凝土制品研究成果而言，有关颜料的研究是最有研究活力的方向。总的来说，彩色混凝土制品常用的着色方法有三种：添加颜料整体着色法、干撒彩色硬化剂表层着色法，还有利用化学反应染色法。而对于黑色混凝土制品的配制，则是使用添加颜料整体着色法进行制备，一般选用传统的氧化铁黑颜料，但在国外研究发展出一个针对黑色混凝土的新型颜料：非氧化铁类颜料，即碳黑颜料。

2.1氧化铁颜料的研究

氧化铁颜料属于传统的常用颜料。在选择黑色颜料时，基本问题就是混凝土制品颜色的耐久性。氧化铁颜料和碳黑颜料都有良好的抗碱性能和抗紫外线辐射性能。对着色的耐久性而言，混凝土基体中颜料的固结相当重要。氧化铁颜料是以机械结合的方式附在混凝土材料的孔隙处，除此之外，还能通过静电作用与混凝土的成分相结合。而且在国外彩色混凝土对氧化铁颜料是有标准惯例的，并且被大量工程应用所确认。在这方面，最新的成果在2015年，德国Huntsma颜料公司经过研究发现，当使用氧化铁颜料配制深黑色混凝土制品时，最大掺加比例选取常常会影响许多问题。同时在生产实践中发现，氧化铁颜料最大的掺加量为 5%，如果使用更大掺加量将产生更多更复杂的问题。 例如混凝土制品的抗盐冻性能和抗冻融循环等性能会减弱。因此建议，生产企业在使用时，要进行内部的试配试验。同时工程实践中发现，在使用氧化铁颜料时，用最小掺量即 3%，可得到发蓝光黑色的中间色泽。而使用 5%的传统氧化铁颜料时，会出现泛黄的类无烟煤的颜色。

2.2碳黑颜料的研究

相比较氧化铁颜料，碳黑颜料对深黑色混凝土的着色效果要为优良，碳黑颜料对光的吸收率可高达 99.8%。甚至传统的氧化铁颜料在用量高达8%时，即白水泥的基准时，也表现不出碳黑颜料所表现出的那种色彩和色深细微的差别。就耐久性而言，碳黑颜料则只是使高质量的粗颗粒物以机械结合的方式对混凝土着色。需要与混凝土密实度相匹配，才能保证混凝土在老化过程中不褪色。在应用到面层混合料时，应控制掺加量，最小用量为3%。可以保证产品处在不利环境的条件中，例如环境使细颗粒老化,而导致着色度部分损失的情况， 碳黑颜料仍可使混凝土制品表面保持满足设计要求的颜色。

2.3黑色氧化铁颜料和碳黑颜料的混合

由于氧化铁颜料的耐久性良好而碳黑颜料的具有优良着色性能，因此出现了一种将以上两种颜料混合的黑色颜料。这种混合颜料具有更好的使用效果，但选用时也需要进行严格地检验。着色深度是通过碳黑颜料的组分比例来确定的,但着色深度与组分比例之间并不是线性关系。混合颜料里，由于碳黑颜料只是占一部分，所以混合颜料的着色能力处于高质量氧化铁颜料与粗颗粒碳黑颜料之间。并且如果碳黑颜料的着色部分发生老化，就只有少量氧化铁颜料的着色能够保留下来。

2.4实现深蓝黑色色彩

近年来，一些国外的公司研制出了新型黑色氧化铁颜料，更为有效具且着色效果更佳。 新型的黑色氧化铁颜料可表现出更为丰富的黑色色调，能够使原本呈黄色色调的类无烟煤黑色混凝土制品呈现出蓝灰色调，但新型的黑色氧化铁颜料无法制得蓝灰色黑色混凝土。蓝灰色黑色混凝土只能以高价格的无机蓝色颜料来配制，或者使用更低廉的蓝色调氧化铁颜料配制。

3 结束语

先进的黑色颜料包括黑色氧化铁颜料和碳黑颜料等，都能够使混凝土制品得到黑色的着色效果，具有实际应用意义。在进行混凝土制品的着色时，可以利用各种颜料的各种性能，得到理想的应用效果。颜料的最低掺加量，影响着混凝土制品的光学效果，决定了产品的美学效果、商业需求。同时，可以发现，使用氧化铁颜料所获得的不同色调的无烟煤颜色的混凝土制品，具有蓝灰色调。而使用碳黑颜料的混凝土制品则能够获得细腻的深黑色、蓝色，不过目前还无法实现。

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