黑色早强混凝土

黑色早强混凝土是一种特殊的混凝土，通过添加黑色颜料和早强成分，具有快速硬化和特定的表观需求。广泛应用于抢修工程、表观路面、防滑地面等场景。下面从成品材料的构成、特点、施工工艺、场景和操作要点五个方面进行具体分析:

第一，成品材料的构成

地基结构胶凝成品材料

普通硅酸盐类物质水泥水泥（P·O 42.5/52.5）：需要满足GB的地基结构强度 175-2007标准。

硫酸性物质盐类物质水泥水泥（R·SAC）：在-5℃~35℃的环境下，加快早期强度发展，7天抗压强度可达40~60。 MPa。

铝酸性物质盐类物质水泥（CA）：适用于加热或快速修复，每天强度可达30~50。 MPa，但是后期强度倒缩需要控制。

黑色颜料

氧化铁黑（Fe₃O₄）：最为常用，环境耐受性强，掺量比例一般为水泥质量的5%~10%，需要满足GB/T 1863-2008标准。

炭黑：着色力强，但需要控制粒径(D50≤20 μm）防止分散不均。

复合颜料：氧化铁黑+少量氧化铬绿色（Cr₂O₃），可以将颜色调整到深灰色或纯黑色。

早强剂

无机类：氯化钙（CaCl₂，1%~2%的掺量比例)、硫酸性物质钠（Na₂SO₄，0.5%~1.5%的掺量比例。

有机物：三乙醇胺（TEA，0.02%~0.05%的掺量比例)、甲酸钙(1%~3%的掺量比例)。

Na等复合早强剂₂SO₄+TEA+硅酸钠，能协同促进水化作用。

骨料

粗骨料：粒径5~20 mm连续级配，含泥量≤1%，压碎值≤15%。

细骨料：中砂(细模2.3~3.0)，含泥量≤3%，Cl-含量≤0.06%。

特殊骨料：黑色玄武岩碎石(粒径5~10 mm）可以提高整体黑色效果。

外加剂

减水剂：聚羧酸性物质为减水剂(掺量比0.1%~0.3%)，水胶比降至0.35~0.40。

防冻剂：适用于低温环境(如-10℃)，常用硝酸钠+尿素复合防冻剂。

消泡剂：有机硅类消泡剂(掺量0.01%~0.03%)，消除搅拌产生的气泡。

特点二、特点

早强特性

抗压强度为1天：≥20 MPa(硫铝酸性物质盐类水泥基)，≥15 MPa(普通水泥+早强剂)。

抗压强度为3天：≥30 MPa，满足通车或承载要求。

抗压强度为28天：≥50 MPa(C50级)，相当于普通混凝土。

黑色表观

色差控制：ΔE≤3(与标准色板相比)，需要通过分光光度计进行检测。

环境耐受性：经过500小时人工加速老化试验（GB/T 1865-2009），色差ΔE≤5。

工作特性

坍落度：120~160 mm(泵送混凝土)，扩展程度≥450 mm(自流平混凝土)。

凝固时间：初凝≥1小时，终凝≤6小时(20℃环境)。

持久性

抗渗等级：≥P8（GB 适用于有防水要求的结构，50164-2011。

抗冻性能：F300(快冻法，GB/T 适用于严寒地区的50082-2009。

耐磨性能：磨坑长度≤30 mm（GB/T 适用于重载路面的16925-1997。

第三，施工工艺

配合比设计

例子配方(C40早强黑色混凝土)：

成品材料使用量（kg/m³）

硫酸性物质盐类物质水泥水泥 400

氧化铁黑 30

早强剂（Na₂SO₄） 6

碎石（5~20 mm） 1100

中砂 700

水 150

减水剂 1.2

搅拌工艺

进料顺序：骨料→水泥→颜料→早强剂→水+减水剂(搅拌)≥3分钟）。

操作要点：

应提前与水泥干混合，防止结块。

严格控制水胶比、误差≤±0.02。

浇筑与振捣

分层浇筑：每层深度≤300 mm，间隔时间≤初凝时间。

振捣方式：插入式振捣器(间距3000 mm，快插慢拔)或平板振捣器(表面平整)。

表面处理：初凝前用木抹擦平，最终凝结前用铁抹压光，消除色差。

养护方法

常温保养：涂塑料薄膜+湿麻袋，保持表面湿润≥7天。

低温保养：采用电热毯或蒸汽保养，温度控制在20。±2℃，保养时间≥3天。

热量保养：防止阳光暴晒，涂覆遮阳网，定期喷水降温。

在场景中使用

抢修工程

机场跑道修复：交通需要在2小时内开放，使用硫铝酸盐类物质水泥基黑色混凝土。

桥梁伸缩缝修复：使用C50早强黑色混凝土，24小时强度35小时超过MPa。

表观性路面

黑透水混凝土：加入黑色颜料+透水骨料，孔隙率为15%~20%，适用于公园步道。

彩色沥青替代：黑色混凝土+彩色密封剂，成本降低30%~50%。

防滑地面

黑色压花混凝土：表面撒黑色石英砂(粒径0.3~0.6 mm），压纹深度3~5 mm。

地下车库坡道：加入黑色防滑颗粒(如氧化铝陶瓷珠)，摩擦系数≥0.6。

特殊结构

核电站屏蔽墙：黑色混凝土+重骨料(铁矿石)，密度≥3.5 t/m³，用于辐射保护。

声屏基础结构：黑色混凝土与周围环境融为一体，减少视觉污染。

操作要点五

颜料分散：需要高速搅拌（≥600 rpm）或者加入分散剂(如六偏磷酸钠)，确保一致着色。

早期强化剂腐蚀破坏性：氯化钙早期强化剂可引起钢筋腐蚀，需要控制掺量比例或改用无氯早期强化剂。

温度控制：硫铝酸性物质盐类物质水泥混凝土施工温度宜为5~30℃，防止因热导致假凝或低温导致缓凝。

色差控制：同一项目需要使用同一批颜料和水泥，以防止不同批次的色差。

耐久性验证：在氯盐类物质环境或冻融作用区域，需要通过试验验证抗腐蚀破坏和抗冻性能。