混凝土著色技術研究現狀

祝云，徐國棟，陳景，劉霞

（中建西部建設西南有限公司，四川 成都 610041）

0 引言

隨著建筑物生態環保、回歸自然、綠色低能設計理念的發展，與之理念相同的綠色混凝土制品逐漸在建筑行業興起，其中仿制、彩色、造型等裝飾混凝土發展和應用尤為突出。人們對混凝土外觀要求也越來越高，除造型設計外，色彩最能改觀混凝土的視覺效果。國內外對混凝土著色技術做了大量研究，以實際工程應用，證明了適用于裝飾混凝土的諸多種類著色劑及其著色技術。

1 混凝土著色技術研究現狀

目前，混凝土著色技術主要有無機顏料、彩色水泥、彩色骨料、化學著色劑及涂料等。

1.1 無機顏料

無機顏料是指其主要成分為一種或幾種無機氧化物復合的顏料，其中金屬構成了分子中的重要組成部份。從混凝土性質來看，混凝土用顏料應選擇親水性好、耐堿、耐酸、熱穩定性、抗凍性、易分散、不易褪色、對外界環境適應力強、對混凝土強度發展無明顯影響[1]?；炷劣脽o機顏料主要有以下幾種：氧化鐵、氧化鉻、鈦鎳黃、鈦鉻棕、鈷藍、鈷綠、銅鉻黑等，廣泛應用于生產屋面瓦、混凝土建筑磚、庭院砌塊、鋪地塊等。

無機顏料著色相對比較簡單，直接在混凝土加入顏料，攪拌混合均勻，成型、養護后可制備出彩色混凝土。但是，要注意顏料與水泥比例應嚴格控制，若選用外加劑應注意顏料與外加劑的相容性，以降低色斑或斑紋出現的概率。

混凝土在大氣、光熱等諸多環境因素下，表面會發生析霜，也稱泛堿現象。混凝土干燥硬化過程中發生水泥水化反應，生成水化硅酸鈣、鈣礬石、氫氧化鈣等強度發展物質。繼續干燥硬化，水分沿著孔隙向混凝土表面移動，在水分蒸發的過程中會帶出可溶性氫氧化鈣停留在表面，與空氣中二氧化碳接觸，生成白色碳酸鈣，即泛堿，反應式見式 (1)。

該白色結晶在彩色混凝土表面尤為明顯，為使混凝土表面更加美觀可采取一些措施來降低此現象發生的可能性：

（1）用水沖洗砂石表面，如有可能使用軟水[2]；

（2）引入引氣劑和防水劑，降低混凝土用水量的同時減少混凝土表面水分，增加混凝土的密實度，使混凝土表面更加光滑，色彩更加均勻。

無機顏料作為混凝土著色劑普遍應用于混凝土工程項目，如采用普通硅酸鹽水泥、無機顏料、普通骨料作為主要原材料，成功制備出可以大面積使用的C20～C60 水泥基彩色混凝土產品，并將其應用在成都音樂公園地坪，單次施工面積超過 1000m2。圖 1 為該工程彩色混凝土施工現場圖。

圖1 彩色混凝土施工

1.2 彩色水泥

彩色水泥用于整體著色混凝土，呈現出各種色彩、圖案、質感，模擬出自然材質、紋理，隨意刻畫出各種圖案，實現建筑與人文、自然環境和諧相處。普遍應用于裝飾室內外混凝土地面、墻面、景點，如園林、浮雕、廣場、人行道、停車場、建筑外墻、屋面等裝飾改造工程。

以彩色水泥為主要膠凝材料配制而成的混凝土為彩色混凝土，通常為滿足建筑藝術混凝土的要求，會加入白色水泥、彩色骨料和彩色顏料來調節彩色混凝土的色彩。改變骨料及顏料深淺，通過光影照射原理映射出不同視覺效果的彩色混凝土；采用適當模具成型，一定工藝方法，骨料裝飾形成手段，凸顯混凝土的線條和質感。

彩色水泥、粗骨料制備彩色透水混凝土多應用于路面，在海綿城市透水環保實用的基礎上增加裝飾美觀。

1.3 彩色骨料

彩色骨料本身有著與眾不同的天然色彩，將其用在裝飾混凝土中能巧妙地展示出渾然天成的效果。運用自身形態及光澤，可以實現人工無法雕琢的自然鋪面美感，無需多加裝飾就可實現與自然環境相結合的情景。一般將彩色骨料用于制備裝飾墻、板及露骨透水混凝土路面。

彩色混凝土骨料常見的為卵石、碎石、玻璃、再生磚等，用其制備的彩色露骨混凝土表層為在終凝前經水沖洗露出的彩色骨料，除保證色彩長久不褪還可對強光形成漫反射，減輕墻面及路面反射的強度。

1.4 化學著色劑

混凝土化學著色劑可以在混凝土內部及表面發生化學反應而形成一種永久性色彩，在例如家居仿海灘巖石著色混凝土地坪（圖 2）和保齡球館著色混凝土地坪等使用。它可以在預先處理過的表面使用，形成其他材料不可能有的獨特外觀。目前常用的化學著色劑分為兩種：混凝土離子著色劑和混凝土滲透著色劑。

圖2 家居仿海灘巖石著色混凝土地坪

1.4.1 混凝土離子著色劑

混凝土離子著色劑，顧名思義，離子與混凝土中礦物質發生化學反應，生成顯色物質，形成性能穩定的彩色結構，且具有抗老化、色澤穩定自然、不褪色、與環境適應力強的特點。常用的離子著色劑主要成分有金屬離子、氧化劑、潤濕劑等，廣泛用于混凝土制品及室內外地坪著色。

采用噴灑著色方式將混凝土離子著色劑噴在成型好的混凝土表面，隨著著色劑與混凝土接觸，一方面中和改變混凝土表面堿性環境，減小著色劑與混凝土的表面張力，促進氧化劑與混凝土堿性礦物質氫氧化鈣發生化學反應，增加著色劑在混凝土表面的穩定性，降低脫色掉色概率；另一方面著色劑中氧化劑（本文以過氧化氫為例）以微弱的電離常數電離出部分電子，此時的氧化劑充當配位體，電子轉移，吸引金屬離子與氧化劑發生絡合反應，生成性質穩定的絡合物融合在混凝土表面，從而形成性質穩定的彩色混凝土[3]。反應方程式為：

著色施工方式：

（1）混凝土必須干燥，著色前先將其表面打磨平整、清理干凈。（2）為防止顏色混雜，在非著色部位做好保護措施。（3）大面積著色用噴，小面積著色可以使用刷子，以畫圈形式涂刷。（4）著色反應為2～8h。（5）待著色反應完成，可用 2% 小蘇打水溶液噴灑以中和反應多余著色劑，并用高壓水槍沖洗。（6）如果需要進行密封固化處理，可在著色劑完全干燥后（24h 以上，低溫環境適當延長干燥時間）進行。（7）風、雨、高溫天氣禁止施工。

1.4.2 混凝土滲透著色劑

混凝土滲透著色劑是一種以有機顏料和滲透劑為主要成分，能有效滲透至混凝土表層和內部，形成顏色豐富、色彩絢麗的穩定結構的著色劑。具有良好的抗紫外線能力及耐磨性能，廣泛用于混凝土制品及室內外地坪著色[4]。

采用同樣著色方式將混凝土滲透著色劑噴灑在需著色混凝土表面，著色劑在向四周擴散的同時向混凝土內部滲透；在滲透劑的作用下，混凝土表面張力降低，著色劑流動阻力減小，滲透更加順暢，著色更加均勻、穩定。

著色施工方式：

（1）混凝土必須干燥，著色前先將其表面打磨平整、清理干凈。（2）為防止顏色混雜，在非著色部位做好保護措施。（3）著色劑噴涂均勻后，若要繼續重復噴灑加重顏色，需著色劑完全干燥（24h 以上，低溫環境適當延長干燥時間），方可進行第二次著色，以達到最佳著色效果。（4）待著色劑完全干燥后，用高速拋光機將混凝土表面拋磨干凈，打磨至設計要求的光澤度。（5）如果需要進行密封固化處理，可在著色劑完全干燥后（24h 以上，低溫環境適當延長干燥時間）進行。（6）風、雨、高溫天氣禁止施工。（7）應定期打蠟維護，保持著色地坪的長久性和美觀性。

1.5 涂料

混凝土著色涂料主要為乳膠、橡膠、聚氨酯、環氧類等涂料，顏色選擇范圍較寬，層次豐富[5]，以墻體、板面飾面著色為主。針對我國空氣、水等環境因素，宜選用防水、耐化學性強、附著力強、耐老化、耐玷污、施工性能好、綠色環保的水性聚氨酯涂料[6] 來涂刷混凝土外墻。若著色結構為地下室、室內等紫外線光照較少的混凝土結構，則可以選擇防腐性、附著性強的水性環氧涂料。

涂料攪拌均勻，采用涂刷方式噴涂在混凝土需著色面，彰顯出涂料的本身色。另一方面，涂料滲透擴散到混凝土結構內，將其毛細孔隙堵塞，在成膜過程中相互交聯，保證完美的涂層質量，有效屏蔽外界銹蝕鋼筋、碳鋼等不利因素引發的混凝土腐蝕，對混凝土基材表面起到加固作用[7]，延長混凝土的壽命，提高混凝土的耐久性。但是，涂料著色混凝土經過一段時間的風吹雨淋，面層易脫落、褪色，影響著色效果。

涂刷施工方式：

（1）涂料在使用前必須徹底攪拌均勻。（2）混凝土表面打磨平整、清理干凈（增加涂料附著力）。（3）為防止顏色混雜，在非著色部位做好保護措施。（4）嚴格控制涂刷厚度，以防止超過“起泡極限”。（5）保證良好的通風及消防措施（涂料中溶劑均易燃燒）。

2 結語

混凝土著色應根據實際著色部位、面積、材料、外界條件等因素來考慮，不同條件選擇不同著色劑以及著色技術來進行。特別地，若要設計仿制海灘、風化侵蝕等特殊效果的混凝土著色造型，以混凝土化學著色劑選擇為先，在模具澆筑技術配合的情況下，可以輕易得到設計所需要著色效果。