Состав бетона. 
Декоративные бетоны

Декоративный бетон состоит из цемента, воды, крупного и мелкого заполнителя, красителей и присадок. Варьируя эти составляющие, можно получить бетон, имеющий необходимые качества и свойства.

Пигменты

В технологии получения декоративных сухих строительных смесей и цветных бетонов основной объём потребления составляют неорганические пигменты. В строительной индустрии почти все применяемые неорганические пигменты представляют собой соединения железа. Такие пигменты окрашены: при наличии в них катиона Fe²⁺ (очень слабого хромофора) — в светлый зеленовато-желтый цвет, а при наличии катиона Fe³⁺(сильного хромофора) — в буро-красный или желто-бурый цвет. Совместное присутствие ионов Fe²⁺ и Fe³⁺ вызывает сине-черное окрашивание. Это является причиной существования целого класса неорганических красящих веществ — железоокисных пигментов, имеющих широкую цветовую гамму. Между химическим составом и цветом железоокисных пигментов существует определенная зависимость, а именно:

• · желтые пигменты являются гидратами оксида трехвалентного железа Fe₂O₃· Н₂О
• · красные — оксидами трехвалентного железа Fe₂O₃
• · черные — ферритами железа Fe₃O₄ (FeO· Fe₂O₃)
• · коричневые — смесью желтых и красных пигментов

Пигмент, поступающий на рынок, под названием «зеленый железоокисный пигмент» представляет собой продукт помола механической смеси, состоящей из 90% желтого железоокисного пигмента и 10% голубого фталоцианинового пигмента. Химический состав пигмента обусловливает такие его свойства, как термостойкость, коррозионную и химическую устойчивость, цвет. Железоокисные пигменты обладают высокой укрывистостью и красящей способностью, они устойчивы к действию света, солей, слабых кислот и щелочей. Благодаря этим свойствам, железоокисные пигменты обеспечивают стойкое окрашивание продуктов гидратации портландцемента. Эти свойства обусловливают повсеместное применение железоокисных пигментов для производства декоративных сухих строительных смесей, цветного цемента и декоративных бетонов. Для получения сухой смеси заданного эталона цвета железоокисные пигменты вводят в количестве 3 — 15% от веса цемента. Уменьшение этой концентрации вызывает снижение интенсивности окраски смеси. Дисперсность железоокисных пигментов во много раз выше дисперсности портландцемента, поэтому увеличение указанной концентрации приводит к резкому повышению водопотребности смеси (до 32%), что способствует повышению пористости цементного камня и сопровождается сбросом прочности при затвердевании камня на 20% и выше.

Введение

железоокисных пигментов в сухую строительную смесь в указанных пропорциях не оказывает существенного влияния на сроки схватывания цемента и кинетику нарастания прочности, если цемент является нормально схватывающимся. При этом начало схватывания наступает не ранее 45 минут, а конец — не позднее 10 часов с момента затворения.

Интенсивность окраски сухой смеси и декоративного бетона напрямую зависит от концентрации пигмента. На рисунке наглядно проиллюстрирована эта зависимость. Как правило, чем выше красящая способность пигмента, тем меньше его потребуется для получения сухой смеси или декоративного бетона с заданной интенсивностью окраски.

Эффективность применения пигментов с высокой красящей способностью зависит от технологических характеристик оборудования, используемого для производства декоративных сухих строительных смесей и бетонов. Для достижения высокой степени гомогенизации малого количества пигмента в большой массе смеси требуется энергонапряжённое оборудование с высокой скоростью перемешивания. Следует также принимать во внимание то, что пигмент окрашивает только цементное вяжущее, а не наполнитель и заполнитель. Поэтому при одинаковом количестве пигмента, которое рассчитывается на весовую часть цемента, сухая смесь с высоким содержанием цемента будет иметь большую интенсивность окраски, чем сухая смесь с низким содержанием цемента. Для получения декоративных сухих строительных смесей и бетонов при использовании комбинированного окрашивания несколькими пигментами предпочтительно смешивать пигменты разных цветов до получения необходимого оттенка перед их добавлением в цемент. В противном случае для получения гомогенной равномерно окрашенной смеси потребуется больше времени.

Введение

пигментов в состав цемента при его помоле вызывает уменьшение механической прочности цементного камня на 15 — 20%. Однако испытания показали, что светостойкость и прочность камня, полученного из декоративного цемента, выше по сравнению с аналогичным камнем, изготовленным из механической смеси цемента и пигмента.

Рис. 1 Накраски желтых железоокисных пигментов

На рис. 1. представлены накраски желтых железоокисных пигментов, все они отличаются характерным охристым оттенком в чистом тоне (содержание белого пигмента TiO₂ равно 0), исключение составляет лишь желтый железоокисный пигмент Шанхайского пигментного завода марки S 960, он имеет ярко выраженный красно-оранжевый оттенок. При разбеле до 40 раз все пигменты, кроме S 960 переходят в чистый светло-желтый тон. Именно такой оттенок при прочих равных условиях будет иметь сухая смесь, изготовленная с применением желтых железоокисных пигментов и высококачественного белого портландцемента первого сорта.

Сухая смесь на основе пигмента марки S 960 будет иметь персиковый оттенок.

Рис. 2 Накраски красных железоокисных пигментов

На рис. 2 представлены накраски красных железоокисных пигментов. Среди отечественных пигментов наибольшей интенсивностью обладает ярославский пигмент, что подтверждается его меньшей дисперсностью (R₀₀₆₃=0,05%, R₀₀₄₅=0,16%). Это свидетельствует о высоком качестве данного пигмента. Он обладает рН равным 6,6 и небольшой укрывистостью 12 г/м².

Ему чуть уступает в качестве пигмент Челябинского ЛКЗ, имеющий менее интенсивную окраску, большую укрывистость (15,7 г/м²) и более кислую реакцию рН (5,9).

Китайские пигменты представлены тремя марками S 120, S 130 и S 190. Две последние марки обладают удовлетворительным качеством и хорошими цветовыми характеристиками при гарантированном эталоне цвета, дельта Е = 1.

Чешский пигмент обладает лучшей красящей способностью среди всех представленных железоокисных пигментов, он обеспечит наиболее интенсивную окраску цементного продукта при меньшем расходе на весовую часть цемента, дельта Е = 1.

Рис. 3 Накраски коричневых железоокисных пигментов

Рис. 4 Накраски черных железоокисных пигментов

Рис. 5 Накраски зеленого железоокисного пигмента

Коричневые, черные и зеленые пигменты, присутствующие на рынке, обладают высоким качеством, все они могут быть использованы для получения сухих смесей и бетонов. Здесь можно отметить лишь несколько лучшие цветовые характеристики китайских пигментов по сравнению с чешскими, они имеют более насыщенный тон и лучшие технические показатели.

Таким образом, анализируя основные свойства железоокисных пигментов, можно сделать заключение об их пригодности для получения декоративных сухих строительных смесей и бетонов.