不同颜色的染料对混凝土质量有哪些影响?

2021年08月04日

近日,西交利物浦大学的研究人员完成了一项针对彩色建筑混凝土的研究,结果显示绿色水泥所含的杂质会导致多孔、质量下降,而红色、蓝色着色剂则几乎对质量没有影响。

该项研究由西交利物浦大学土木工程系毕业生Mehreen Heerah、化学系Graham Dawson博士以及摩洛哥穆罕默德六世大学综合理工学院(Mohammed VI Polytechnic University)的Isaac Galobardes博士共同完成。

Dawson博士表示,彩色混凝土由于视觉上更吸引人,常用来替代灰色混凝土,例如西班牙巴塞罗那的市法院(Ciutat de la Justícia)建筑。人们对彩色混凝土的需求与日俱增,因此该项研究具有重要意义。

“研究中所使用的红色和蓝色颜料,其特性在已有的文献中已有论述。然而,针对绿色着色剂的研究并不多见。”Dawson博士说。

Heerah介绍道,“红色、蓝色着色剂的研究结果,与我们的预期非常接近。但我们没想到的是,绿色着色剂对砂浆的性能影响如此之大。我们当初的设想是,与红色、蓝色相比,绿色着色剂对混凝土强度的提升效果会更好。”

这是因为产品中使用的绿色着色剂是基于氧化铬,在水化时会增加混合物的强度。

那么,为什么绿色混凝土的质量反而更差呢?Dawson博士表示,原因在于其原料中含有有害杂质。

“生产着色剂需要化学物质。”他解释道,“有时,简单的化学成分及其不同组合,就可以使着色剂呈现不同颜色。”

使绿色混凝土质量下降的有害杂质是白云母,该矿物常用于生产其他工业用途的绿色着色剂。当与水泥水化时,白云母会大量产生一种成分,导致水泥过度多孔,从而降低强度和使用寿命。

“然而,其他研究发现,使用仅含氧化铬(III)而不含白云母的绿色着色剂时,没有不利影响。”Heerah补充道。

本次研究所使用的水泥样品是用三种不同的着色剂——蓝色铝酸钴、绿色氧化铬和红色氧化铁,以三种不同的比例——1%、5%和10%制成的。研究人员测试了两种不同类型的水泥,以了解这些混合物及其副产品对混凝土性能的影响。

研究表明,水化产物的形态和动力学影响样品的抗压强度。其中,蓝色和红色着色剂可以与硅酸盐水泥(国际上称为波特兰水泥)和复合硅酸盐水泥一起使用,而不会削弱混凝土的强度;而绿色着色剂会导致样品性能不佳。

该项研究成果于近期发表于爱思唯尔旗下期刊《建筑材料案例研究》(Case Studies in Construction Materials)

(记者:Robert Fraass 翻译:韩香音 编辑:石露芸 图片来源:Maike und Björn Bröskamp from Pixabay)

2021年08月04日

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