Применение пигментов

Окрашивание бетона

Обычный бетон имеет тусклый серый цвет. Однако, при добавлении небольшого количества красящих пигментов - небольшого как по массе, так и по цене - его внешний вид может измениться. В результате для полномочных проектных организаций становится обычным специфицировать использование окрашенных стройматериалов, чтобы помочь сохранить традиционный образ наших деревень и городов. Но вследствие того, что дефекты цвета или отделки легче увидеть на больших площадях окрашенного бетона и бетонной смеси, в их производстве требуется особая тщательность. Кроме того, необходимо понимание возможных проблем в использовании пигментов производителями бетона и растворов.

Различия в необработанных пигментных материалах и условиях производства могут влиять на цвет конечного продукта и его способности в течение длительного периода сохранять этот цвет.

Качественные пигменты не выгорают и не разрушаются щелочами, покупатель должен понимать и, следовательно, избегать условий, вызывающих явную потерю цвета. Особенно нужно поощрять более мелких производителей бетона и бетонной смеси к улучшению технического контроля.

Категории пигментов

Пигменты в целом можно разделить на две категории: натуральные и синтетические.

Натуральные пигменты - это руды: красные и желтые окиси железа, добываемые в Испании, Индии и Китае; умбра (коричневые), добываемая на Кипре; двуокись марганца, добываемая в России, Китае и Северной Африке. Хотя натуральные руды различаются по оттенкам, как песок и гравий, любые значительные отклонения в цвете исключаются. Вся продукция соответствует цветовым стандартам, принятым производителем.

Синтетические пигменты обычно производятся из солей железа, побочных продуктов сталелитейной промышленности или из стальных отходов, растворенных в кислоте и отстоявшихся. Цвета - красный, желтый, черный и коричневый (смесь 3-х предыдущих). В ходе производственного процесса тщательно контролируются допустимые отклонения, с тем, чтобы цвет соответствовал стандарту. Для окрашивания бетона и бетонной смеси можно использовать натуральные или синтетические пигменты или же их смесь.

Приготовление растворов

В течение последних 20 лет все чаще используется цветная бетонная смесь. Ключ к успешным результатам заключается в тщательном контроле.

По возможности необходимо придерживаться следующих правил:

  • взвешивать все ингредиенты
  • брать цемент в одном месте
  • соблюдать стандартное время смешивания
  • контролировать содержание воды, учитывая также ее содержание в песке и вяжущем материале
  • перед использованием другого цвета очистить все оборудование
  • избегать взбалтывания бетонной смеси
  • осторожно использовать добавки, которые могут влиять на окончательный цвет и другие свойства бетонной смеси.

Изменения цвета

Изменение цвета окрашенного или нейтрального бетона обычно вызвано появлением белого налета на поверхности или изменением ее текстуры. Первичное появление белого налета дает наибольший эффект. Растворимые в воде соли кальция во время высыхания попадают на поверхность, где вступают в реакцию с атмосферным углекислым газом, образуя на бетоне белую кристаллическую пленку. Сильнее всего реакция идет на раннем этапе. Вторичное появление белого налета - это следующая стадия отложения соли на поверхности, когда впитываемая дождевая вода растворяет остатки солей, которые опять-таки попадают на поверхность и превращаются в карбонат кальция.

Изменения текстуры поверхности зависят от степени влажности бетона в момент отделки. Если отделка выполняется тогда, когда бетон еще очень влажный и пластичный, то поверхность получается ровнее и в большей степени отражает свет, становясь, таким образом, светлее. До недавнего времени затвердевший бетон также был подвержен воздействию дождя, особенно ливня, который размывает мелкозернистые составляющие (в том числе и пигменты), изменяя текстуру и цвет поверхности.

Спецификация пигментов

Пигменты для портланд-цемента согласно BS 1014:1975: белый - двуокись титана; желтый - желтая окись железа; красный - красная окись железа; черный - черная окись железа и сажа; зеленый - зеленая окись хрома; коричневый - коричневая окись железа и умбра. Также утверждены голубые и зеленые фтолоцианиды. Эти пигменты можно смешивать для получения промежуточных оттенков, если их частицы сходны по размеру.

Основные требования к пигментам состоят в том, что они не должны содержать тяжелых металлов (таких как свинец и цинк, неблагоприятно влияющих на схватывание цемента), а также растворимых в воде веществ выше норм, указанных в BS 1014: 1975; они должны быть устойчивы к свету и щелочам, легко рассеиваться в воде и иметь стойкий оттенок. Пигменты, специфицированные в BS 1014: 1975, нерастворимы в воде и окрашивают бетон, покрывая все ингредиенты раствора. Густота цвета зависит от площади поверхности (эффективности процесса смешивания) и отделки поверхности, контролирующей поглощение и отражение света.

Среднее количество пигмента составляет 5% при количестве цемента максимум 10%. При такой дозировке имеется небольшой неблагоприятный эффект на время затвердевания или прочность бетона на сжатие.

Физические свойства

Пигменты для бетона различаются по своим физическим свойствам, и это необходимо учитывать. Поглощение воды составляет 20-100 % от веса пигмента. Например, 100 частей красной окиси железа поглощают 25 частей воды до коагуляции, а 50 частей превращают ее в густую массу, тогда как желтая окись железа требует в 2-3 раза больше воды. Следовательно, может возникнуть необходимость изменить пропорции воды и цемента в соответствии с требованиями пигмента. Вообще чем больше удельный вес, плотность и размер частиц, тем меньше водопоглощение. Чтобы обеспечить стойкий цвет, пигменты нужно дозировать по весу, а не по объему.

Красящая способность пигмента зависит от размера частиц и площади поверхности, а также от чистоты самого пигмента. Чем больше частиц в единице веса, тем выше покрывающая способность и, следовательно, глубина оттенка при полном рассеивании. Однако, некоторые пигменты, состоящие из мелких частиц, полезно смешивать с крупнозернистым материалом, что способствует рассеиванию.

Влияние песка и других составляющих

Для устойчиво окрашенных материалов все ингредиенты нужно взвешивать. Песок и другие составляющие нейтрального цвета оказывают незначительное влияние на цвет конечного продукта, но окрашенные материалы можно использовать в дополнение к пигменту для получения разных оттенков цвета.

Строительные технологии в России

Сегодня в России значительная часть промышленно производимого раствора для жилищного строительства содержит пигменты, дополняющие оттенок кирпичей и придающие дому более привлекательный вид. В общественном секторе многие здания строятся из обычного серого бетона, но для улучшения их внешнего вида используются различные методы, включая окрашенные отлитые панели, подвергшиеся пескоструйной обработке или травлению кислотой для получения текстурированной отделки. В 70-е годы в Европе появились окрашенная брусчатка для дорог, дворов и пешеходных дорожек. С тех пор этот рынок значительно вырос. Доминирующими цветами являются красный и черный, но более привлекательны двухцветные покрытия. Хотя обожженные глиняные кирпичи все еще являются самым популярным материалом в жилищном строительстве, с появлением пигментных красителей возрастает использование бетонных кирпичей, кирпичей из извести и песка и отдельных бетонных блоков разнообразных цветов и текстур.

Автоматическое добавление пигментов

Сегодня окиси железа и другие пигменты для окрашивания бетона обычно добавляются одним из двух способов: гранулированные пигменты вдуваются в смесь, а порошковые пигменты размешиваются в воде. Гранулированные пигменты производятся в «непылеобразной» форме, при которой частицы временно образуют гранулы, а при контакте с песком, цементом и водой распадаются и рассеиваются в растворе. Гранулированные пигменты обычно дороже, но их преимущество в том, что они не образуют пыли.

Порошковые пигменты смешиваются на производстве или на участке. Качественная пигментная смесь состоит из самого пигмента, воды, дисперсионных реагентов, антипенных реагентов и биоцида. В зимний период для предотвращения затвердевания смеси добавляется гликоль или подходящий антифриз. Это делается на производстве или на участке, когда температура опускается ниже 10 гр. С. Ни одна из этих добавок никак не влияет на прочность конечного продукта и не обесцвечивает его. Кроме этих двух систем добавления пигментов, широко используются механические системы.

Строительство в Азии и на Ближнем Востоке

Используемые на Ближнем Востоке пигменты должны быть особенно устойчивы вследствие безоблачности, постоянного воздействия на окрашенные поверхности солнечного света и интенсивного ультрафиолетового излучения. Однако, есть масса примеров долговечности цвета даже в таких условиях - в Ширазе и других городах. Относительно недавно окрашенный бетон появился в Гонконге, и сейчас его можно увидеть в торговых кварталах, Каулун - парке и других местах. Красящие пигменты, дополняющие внешнюю отделку высотных зданий, должны получить широкое распространение в Гонконге.

В Великобритании цветные отлитые панели заменяют и имитируют более дорогой природный камень, тогда как в Гонконге, где акцент делается на возведении зданий в кратчайшие сроки при грубой отделке, почти нормой стала керамическая и стеклянная мозаичная плитка. Однако, новшества в использовании готовых бетонных секций при строительстве высотных зданий, повышающие скорость работ и снижающие затраты, могут решить традиционные для Гонконга проблемы внешней отделки. В Индонезии лучше осознают преимущества окрашенного бетона - там процветает производство цветной кровельной черепицы и брусчатки.