Пигменты - это сухие красящие порошки, являющиеся такженаполнителями системы, нерастворимые в воде, масле и других растворителях. Взависимости от происхождения пигменты классифицируются на минеральные и органические, а по способу получения - на природные и искусственные (Табл.1). Для получения природных минеральныхпигментов производят механическую обработку природных материалов: помол, просевили отмучивание.

Таблица 1

Классификация пигментов по природе происхождения

Искусственные минеральные пигменты получают путем термическойобработки минерального сырья. Например, жженые охра, умбра.

Помимотрадиционных сухих порошковых пигментов получают пигменты в видепаст-концентратов, эмульсий и микрокапсул. Запрещено применение токсичныхпигментов, содержащих в в своем составе, например, свинец.

1.Свойства пигментов

Пигменты обладают определенным цветом, т.к. они способныизбирательно отражать лучи дневного цвета. Когда на пигмент падает световойлуч, то часть лучистой энергии поглощается, а другая отражается, окрашиваяпигмент в цвет отраженных лучей. Пигмент, отражающий почти весь падающий нанего свет, кажется белым, а пигмент, поглощающий падающие на него световые лучи- черным.

Химический состав пигмента обуславливает его главныесвойства: термостойкость, коррозионную и химическую устойчивость, цвет.Содержание водорастворимых солей в пигментах должно быть минимальным, т.к. поддействием воды они вымываются.

Дисперсность пигмента влияет на все его основные свойства. Чем тоньше частицы, тем выше укрывистость и красящая способность пигмента. Полидисперсный состав пигмента позволяет получитьплотное покрытие при минимальном расходе связующего.

Укрывистостью называют способность пигмента при равномерном нанесении на одноцветнуюповерхность делать невидимым цвет последней. Наилучшая укрывистость достигаетсяпри использовании частиц пигмента 0,2 - 10 мкм. Укрывистость выражается в граммахпигмента, необходимой для того, чтобы сделать невидимым цвет закрашиваемойповерхности площадью 1 квадратный метр. Укрывистость пигментов считают хорошей,если она составляет 20-60 г/кв.м.

Например, у железного сурика она составляет 35г/кв.м., а у охры - 180 г/кв.м.

Красящаяспособность - способность пигмента передавать свой цвет смеси с белым пигментом.

Маслоемкость- это способность частиц пигмента удерживать на своей поверхности определенноеколичество масла. Выражается она в граммах на 100 г пигмента и колеблетсяобычно от 40 до 100. Поскольку стоимость связующего масла (олифы) обычно выше ,чем пигмента, более экономичны пигменты с малой маслоемкостью. Кроме того, чемменьше связующего требуется для получения краски малярной консистенции, темболее долговечным будет покрытие.

Светостойкостьхарактеризуется способностью пигмента сохранять свой цвет при действииультрафиолетовых лучей. Большинство природных пигментов - светостойки,некоторые органические пигменты обесцвечиваются в процессе эксплуатации.

Щелочестойкость нужна, т.к. некоторые пигменты изменяют свой цвет при соприкосновении с щелочными растворами (цементные системы). Их не применяют для изготовления красочных составов, наносимых на поверхность бетона. Щелочестойкими являются почтивсе природные пигменты, а также многие искусственные пигменты (титановыебелила, оксид хрома; органические пигменты <алый> и <оранжевый>).

2.Выбор подходящего сырья

2.2 Цветные пигменты

Пигменты для окраски бетона не должны вступать в реакцию сцементом и выцветать под действиемсвета и погодных явлений, они должны быть устойчивы по отношению к агрессивнойсреде, создаваемой сильнощелочным цементным вяжущим. Пигменты не должнырастворяться в воде для растворения. Этим требованиям соответствуютнеорганические оксидные пигменты.

2.3 Цемент

До настоящего времени не имеется данных о несовместимостицемента и оксидных пигментов. Поэтому для производства цветных бетонов могутбез ограничения использоваться все типы цементов. Собственный цвет цементаоказывает влияние на цвет готового изделия: серый цвет цемента приглушает всецвета и оттенки, поэтому при окраске бетона, который производится на основеобычного портландцемента, бывает невозможно добиться таких яркости и сочности цвета, которыедостигаются при использовании белого цемента. Поэтому для производства бетонасветлых тонов, а также зеленого бетона рекомендуется использовать белый цемент.

Степеньнасыщенности и чистоты цвета, которая достигается благодаря применению белогоцемента, зависит и от самого пигмента. В том случае, если речь идет о черномпигменте, то окрашенный им бетон на основе серого цемента, практически неотличается от окрашенного им же бетона, в состав которого входит белый цемент.В случае использования темно-коричневого или красного пигмента это отличиеявляется незначительным. Что касается желтого и синего пигментов, то в данномслучае это отличие значительно. Чем выше степень чистоты желаемого оттенка, чемон светлее, тем выше необходимость использования белого цемента.

Рис.1 Влияние цвета цемента на цвет бетона

Белый цемент Серый цемент

Различныевиды цемента имеют как правило различные оттенки серого цвета. Даже цвет цементов одного типа различаетсяв зависимости от завода-производителя. Эти различия могут проявиться наокрашенном бетоне, причем бетон, окрашенный в светлые тона, более чувствителенк подобным изменениям, чем бетон, окрашенный в более темные тона.

Таким образом,бетонные детали, образующие оптически цельную поверхность (например: фасадызданий, тротуарная плитка) должны быть изготовлены из цемента одного типа,произведенным одним и тем же цементным заводом.

2.4 Заполнители

При добавлении пигмента в бетон окрашивается только цементныйкамень: он покрывается тонким слоем частиц пигмента. Окрашивание наполнителяиграет поэтому для последующего общего впечатления второстепенную роль. Подвлиянием погодных явлений заполнитель медленно обнажается, в связи с этимизменяется зрительное впечатление при взгляде на бетонную поверхность. Этоизменение будет малозаметным, если собственная окраска заполнителя не сильноотличается от цвета цементного камня.

Рис.2 Влияниецвета заполнителя на оттенок бетона

Светлые добавки Темные добавки

3. Зависимость цвета бетона от его состава

3.1 Расход пигмента

Требуемоеколичество пигмента вводимое в бетонную смесь определяется желаемым цветом иэкономической целесообразностью. Увеличение количества пигмента на первом этапеприводит к линейному увеличению интенсивности окрашивания. При дальнейшемувеличении количества пигмента наступает момент, когда цвет перестает меняться,изменение его интенсивности перестает быть хоть сколько-нибудь значимым. Такимобразом увеличение количества используемого пигмента становится с этого моментаэкономически невыгодным.

Определение диапазона насыщения зависит в том числе и от бетона; однаков среднем в случае применения чешских пигментов, отличающихся высокой красящейспособностью, их количество не должно превышать 5 % от массы цемента. В случаеиспользования пигментов с более низкой окрашивающей способностью границанасыщения достигается при добавлении значительно большего количества пигмента,однако возрастание количества пигмента в бетоне больше 5% может привести кизлишнему увеличению мелкой фракции, увеличению водопотребности бетонной смесии к ухудшению технологических свойст бетона (снижению прочности,морозостойкости и т.д.)

Таблица 2

Ориентировочное количество пигмента,вводимое в бетонную смесь

Для черных и коричневых пигментов более характерны нижние пределы приводимых цифр, а для желтых, зеленых и, особенно, синих - верхние. Для красных бетонов более характерны средние величины из приводимого диапазона.

Рис.3Соотношение уровня пигментирования и цвета бетона

2% 4% 6% 8%

3.2 Соотношение воды и цемента

Избыток воды затворения испаряется из бетона и оставляет пустотыв виде мелких пор. Эти поры рассеивают падающий свет и таким образомпросветляют бетон. Чем выше величина водоцементного отношения, тем более светлымкажется бетон.

Если сравнивать оттенки разных видов бетона, резко отличающихся друг от друга содержанием воды (например брусчатку , изготовленную методом вибропрессования или брусчатку, изготовленную методом вибролитья), то при одинаковом количестве использованного пигмента цвет сравниваемых образцов будет различен.

Рис.4 Влияниеводоцементного фактора на цвет бетона

В/Ц 0,3      В/Ц 0,35     В/Ц 0,4

Непигментированный бетон Непигментированный бетон

3.3 Содержание цемента

При окраске бетона окрашивается не заполнитель, а цементное вяжущее, которое покрывает отдельные зерна заполнителя. Поэтому чем больше мы <разбавляем> цветное цементное вяжущее заполнителем, тем менее насыщенным становится конечный цвет бетона. Поэтому при одинаковом уровне пигментирования, который рассчитывается в процентах в расчете на вес цемента, бетон с высокимсодержанием цемента имеет значительно более интенсивную окраску, нежели чембетон с низким содержанием цемента.

Рис.5 Влияние содержания цемента на цвет бетона

4%     4%     4%

330 кг/м3 450 кг/м3

4. Приготовление бетона

4.1Дозирование компонентов

Состав цветных бетонов следует сохранять постоянным. Точностьдозировки пигментов, цемента, наполнителя и воды должна быть не ниже +5%.

4.2 Перемешивание

При приготовлении цветных бетонов использование смесителейгравитационного действия нежелательно (смесители, работающие по принципусвободного падения смеси).

Для качественного распределения пигмента в бетоне более подходятсмесители принудительного действия.

Время введения пигмента в смеситель имеет большое значение дляокончательного результата перемешивания. Наиболее успешной зарекомендовала себяследующая схема:

1-й этап: предварительноесухое перемешивание пигмента и заполнителя 15-20 секунд;

2-й этап: дальнейшееперемешивание после добавления цемента 15-20 секунд;

3-й этап: перемешиваниепосле добавления воды затворения 1-1,5 минуты.

Особенно важным является этап перемешивание пигмента изаполнителя, при этом собственная влажность заполнителя благотворно влияет нарезультат перемешивания.

5. Дальнейшая обработка

5.1Уплотнение

Плотность бетона не оказывает заметного влияния на его цвет.Однако плохо уплотненный пористый бетон имеет большую тенденцию к появлениювысолов в процессе эксплуатации и хранении, чем более плотный.

Появление высолов может сильно изменить внешний вид цветногобетона, что является наиболее частой причиной рекламаций.

Появление высолов происходит, когда гидроксид кальция Са(ОН)2,который образуется в процессе взаимодействия цемента с водой, выходит наповерхность с водой, проникающей через капилярные поры бетона и образуетнерастворимое соединение - карбонат кальция СаСО3.

Карбонат кальция образует белую пленку на поверхности бетона,изменяя тем самым его цвет.

Пигменты не оказывают никакоговлияния на появление высолов, но белая пленка СаСО3 будет более заметна наокрашенном, нежели чем на натуральном сером или даже на белом бетоне.

Процесс высолообразования достигает своего максимума через годэксплуатации и сходит на нет через два года после начала эксплуатации. Исчезновение высолов связано с тем, чтонаходящийся на поверхности бетона карбонат кальция вступает в медленнопротекающую реакцию с растворенным в воде углекислым газом и превращается вгидрокарбонат, растворимый в воде, который смывается осадками.

Полностью устранить высолообразование невозможно, однако егоможно выдерживать в приемлемых границах за счет хорошего уплотнения бетона.

Рис.6 Исчезновение известкового высаливания

Атмосферное воздействие на протяжении 1 года 14 дней орошения

5.2Твердение бетона

Различные условия твердения весьма часто являются причинойизменения цвета. На этот процесс оказывают влияние два условия. Первым из нихможно объяснить появление высолов либо за счет очень быстрого испарения воды,использованной для затворения бетона, либо за счет конденсации воды наповерхности бетона.

Другим условием являются температура и объем воды, оказывающиевлияние на размер кристаллов гидросиликата кальция, образующихся в ходевзаимодействия цемента с водой. При этом существует определеннаязакономерность: более высокие температуры твердения вызывают образование болеемелких игольчатых кристаллов. Более сильное рассеивание света мелкимиигольчатыми кристаллами приводит в свою очередь к тому, что оттенок этогобетона кажется более светлым, нежели оттенок такого же бетона, твердениекоторого происходило при более низкой температуре.

Разница в цвете становится явной, когда разница температурстановится значительной: например бетон который твердел в пропарочной камерепри температуре 65-70 °С, сравнивается с бетоном, твердение которогопроисходило при комнатной температуре.

Поэтому при твердении бетонов следует соблюдать следующиеусловия:

1. Температураи влажность воздуха должны быть по возможности постоянными. Для достижениятакого результата твердение лучше проводить в закрытой камере для твердения.

2. Влажностьвоздуха должна быть высокой, следует избегать воздействия сквозняков. Испарениеводы следует держать на минимальном уровне, что позволит с одной стороныпредотвратить высолообразование, а с другой послужит для улучшения условийтвердения бетона.

3. Входе твердения вода не должна попадать на поверхность бетона. Это, например,может произойти при обработке холодного бетона в теплой и влажной пропарочнойкамере, когда влага сконденсируется на поверхности бетона. Кроме того влагаможет капать на поверхность бетона с потолка камеры твердения.

5.3Хранение готовой продукции

Этот пункт наиболее важен при изготовлении малогабаритныхбетонных деталей, таких, например, как тротуарная плитка, которая послетвердения хранятся пакетами. При хранении на открытом воздухе без защитной оболочки,дождевая вода проникает между плитками. Кроме того, между плитками можетконденсироваться влага прибольшой разнице дневных и ночных температур. Этонеизбежно приводит к обесцвечиванию и к потере товарног вида изделия.

Плитки, собранные в палеты, можно защитить от попадания на нихдождевой воды путем оборачивания пакетов защитной пленкой. Это следует сделатьзаранее, не дожидаясь, пока на плитках начнет конденсироваться влага. Устранитьэто затруднение помогает перфорации пленки на боковых поверхностях. Лучше всегооборачивать только верхние слои плиток. Кроме того, в качестве защиты можетпослужить прокладывание упаковочной бумагой между слоями плиток. В этом случаеможно отказаться от оборачивания пакетов пленкой.

Выводы

Из вышеприводимого материала можно сделать несколькозаключений, без учета которых невозможно производство качественного цветногобетона:

1. Использовать оксидные пигменты, не вступающие в реакцию с цементом.

2. Неменять тип цемента и поставщика цемента в ходе выполнения всего заказа.

3. Учитыватьсобственный цвет заполнителей.

4. Погрешностьв дозировании не должна превышать +5%.

5. Предварительноперемешивать пигмент и заполнитель, при работе использовать бетоносмесительпринудительного действия.

6. Хорошоуплотнять смесь.

7. Твердениебетона должно происходить при повышенной влажности воздуха, без сквозняков ибез конденсации воды.

8. Прихранении готовых бетонных изделий предохранять их от попадания воды.

Предоставлено компанией TROTUAR.RU
и журналом 'Строительство'-Информационный бюлетень.

Дата публикации 22.11.02