Автор: Популярный строительный материал – бетон и цементный раствор, приготовленный на обычном портландцементе, после высыхания приобретает светло-серый оттенок. В некоторых случаях требуется, чтобы конструкция или изделие из цемента имело декоративный «разноцветный» вид.
Для придания декоративности используют цветной цемент – добавляют в раствор специальные искусственнее или натуральные красители.
Цветные добавки в цемент
Все цветные добавки подразделяются на три основные категории: жидкие, полужидкие и сухие колеры. Выбирая вариант категории следует принимать во внимание условия эксплуатации изделий.
Самый оптимальный вид красителя для всех условий эксплуатации – порошкообразный (сухой) колер, который отлично окрашивает конструкцию, не выгорает под воздействием ультрафиолета солнечных лучей, не вымывается осадками и при этом не вступает в химическую реакцию с затворителем (водой).
Читайте также: Выбираем щебень для фундамента из бетона
Сухой материал для окрашивания бетона может иметь как природное, так и искусственное происхождение. В обоих случаях колеры представляют собой состав из тонкодисперсных порошков оксидов различных металлов.
Разница состоит в том, что природные красители получают методом измельчения сырья добытого рудным способом, а во втором в качестве сырья выступают отходы и побочные продукты металлургической промышленности.
Широко применяемые стандартные расцветки колеров:
- Черный (сажа или черный оксид железа).
- Белый (двуокись титана).
- Красный (чистый оксид железа).
- Коричневый (смесь красного и черного оксидов железа или умбра).
- Желтый (гидрат оксида железа).
- Зеленый (оксид хрома).
- Голубой (фталоцианин меди).
Торговые сети предлагают огромный выбор компаний производителей колеров, с помощью которых можно изготовить цветной бетонный раствор различных оттенков. В рамках этой статьи ознакомим чистюлей с самыми популярными брендами:
- «BAYFERROX», производство Company LanXESS (Германия). Красители этого бренда лидируют по всем показателям, обладают отличной износостойкостью, характеризуются отсутствием пылевидных фракций, а также содержат в своем составе специальные вещества (диспергаторы) обеспечивающие наиболее равномерное окрашивание конструкции. В числе недостатков высокая стоимость.
- «Ярославский Пигмент» (Российская Федерация). Компания выпускает пигменты в широкой гамме цветов: красный, коричневый, оранжевый, зеленый, белый, черный, синий. При этом колеры «Ярославского Пигмента» отличаются доступной стоимостью, экологичностью, стойкостью к вредным факторам (ультрафиолет, щелочи, высокая температура, атмосферное воздействие), отличной укрывистостью и окрашивающей способностью.
- «PRECOLOR A.S.» (Чехия). Компания предлагает неограниченную гамму цветов. При этом пигменты «PRECOLOR A.S.» обладают стойкостью цвета, экологически безопасны для людей и животных и соответствуют европейским стандартам качества.
- «CATHAY Pigments Group» (Гонконг, Китай). Колеры этого бренда обладают отличной укрывистостью, стойкостью к вредным факторам и насыщенностью цвета.
Жароупорный бетон на портландцементе с добавками
В портландцементном клинкере находятся также двух- и однокальциевый ферриты 2СаО- Fe203(C2F) и СаО Fe203(CF).
В цементном клинкере помимо C4AF присутствует также новый минерал, состав которого выражается формулой: 46СаО 16А1203 7Fe263.
В наибольшем количестве в состав портландцементного клинкера входят трех- и двухкальциевый силикаты, в сумме они составляют обычно 70—80%.’ Остальные 20—30% составляют прочие материалы, собирательно называемые минералами-плавнями.
В настоящее время под общим названием портландцемент подразумевается группа вяжущих, свойства которых в зависимости от содержания в клинкере тех или иных минералов меняются в широких пределах.
Для самых разнообразных по химическому составу лортландцемантных клинкеров соотношение между минералами-силикатами и минералами-плавнями сохраняется практически постоянным и составляет в среднем 75:25. К минералам-силикатам относятся трех- и двухкальциевые силикаты (C3S; <-S); к минералам-плавням относятся трехкальциевый алюминат (OA), четырехкальциевый алюмоферрит (C4AF), двух- и однокальциевый ферриты (C2F; CF). Учитывая, что в портландцементном клинкере других алюминатов по сравнению с С3А содержится относительно мало, а также и то, что ферриты обычно связаны в аллюмоферритах, в основу классификации было положено соотношение минералов-плавней С3А и C4AF.
Помимо указанных минералов, в портландцементном клинкере содержится стекловидная фаза. При этом чем быстрее идет процесс остывания клинкера, тем больше образуется в нем стекловидной фазы. Количественное определение стекла в клинкере сложно и недостаточно точно.
Свойства портландцементов изменяются в широких пределах в зависимости от минералогического состава клинкера. Так, например, высокоалюминатные портландцементы характеризуются сравнительно большой скоростью нарастания прочности с повышенным тепловыделением. Белитовые портландцементы, наоборот, сравнительно медленно твердеют с малым выделением тепла.
Условия твердения затворенного водой портландцемента характеризуются тем, что реакции протекают в присутствии воды, насыщенной Са(ОН)2. Типичными реакциями являются реакции, протекающие с присоединением воды: реакции гидратации, если присоединение воды идет без распада основного вещества, и реакции гидролиза, когда присоединение воды сопровождается распадом исходного вещества. Обе эти реакции, протекающие при твердении цемента, принято обобщенно называть гидратацией.
Скорость гидратации зерен портландцементного порошка зависит от химико-минералогического состава клинкерных зерен, их размеров, температуры твердения, величины водоцементного отношения и ряда других факторов.
Наиболее быстро гидратирующимся минералом портландцементного клинкера является трехкальциевый алюминат, за ним идет четырехкальциевый алюмоферрит, далее трехкальциевый силикат и, наконец, двухкальциевый силикат.
Читайте также: Монолитный арболит: свойства материала и особенности его применения
Не останавливаясь на последовательности развития процессов гидратации, отметим лишь, что в результате в цементном камне портландцемента образуются следующие гидраты:
при гидратации трехкальциевого силиката—Са(ОН)2 и 2СаО•Si02•nН20, при гидратации двухкальциевого силиката—2СаО•Si02•nН20.
При гидратации алюминатов возможно образование следующих гидроалюмипатов:
ЗСаО•Аl2()3•6H2 О при гидратации ЗСаО•А1203 и 5СаО•ЗА1203;
3СаО•Аl2О3•12H20 — при гидратации ЗСаО•А1203;
2СаО•Аl2О3•(7 — 9) H2О — при гидратации 5СаО•ЗА1203 [с выделением А1(ОН)3];
4CaO•А1203•12Н20 —при гидратации ЗСаО•А1203 в растворах Са(ОН)2 концентрации выше 1,08 г/л.
Из гидроалюминатов кальция наиболее устойчивым является шестиводный гидрат, который становится основным гидроалюмина-|ом этой группы при высокой температуре.
В результате гидратации четырехкальциевого алюмоферрита образуется трехкальциевый гидроалюминат и однокальциевый гидроферрит. При гидратации C4AF в насыщенных растворах Са(ОН)2 возможно повышение основности этих гидроалюминатов и гидроферритов.
Известны два основных направления, объясняющие сущность процесса формирования цементного камня
Процесс образования портландцементного камня объясняется тем, что клинкерные соединения обладают в воде большей растворимостью,бчем продукты их гидратации. Поэтому негидратированные минералы постепенно превращаются в менее растворимые и, следовательно, устойчивые продукты гидратации. Второе основное положение той теории сводится к тому, что продукты реакции выделяются в виде опутанных игольчатых кристаллов, образующих так называемый кристаллический сросток. Это и придает затвердевшей массе высокую прочность.
Причиной твердения портландцемента считал образование студней-гелей, получающихся в результате гидратации зерен портландцемента. С течением времени рыхлые и неплотные гели становятся все более и более плотными, отчасти в результате высыхания, а главным образом вследствие так называемого «внутреннего отсасывания», заключающегося в том, что еще нетронутые, более глубокие слои клинкерных зерен продолжают гидратироваться за счет присоединения воды, «отсасываемой» из ранее образовавшихся масс геля.
Рассмотренные теории не объясняют процессов твердения всех нижущих веществ, твердеющих с присоединением воды.
Цветной цемент своими руками
Приготовить цветной бетон или цветной раствор можно своими силами. Основное условие – соблюдать пропорции и применять чистый белый песок и чистую воду. Чтобы получить высокий насыщенный цвет при минимальном количестве добавленного пигмента, следует использовать белый портландцемент.
Серый общестроительный портландцемент «глушит» яркость оттенков, придавая изделиям пастельные тона. Стоит заметить, что использование белого портландцемента значительно увеличивает себестоимость конечного изделия.
Читайте также: Механизм твердения бетона при отрицательных температурах. Критическая прочность бетона
Судите сами, средняя стоимость 50-килограмового мешка белого цемента колеблется от 700 до 1044 рубля, в то время как мешок обычного цемента стоит от 290 до 345 рублей за один мешок массой 50 кг.
Далее мы расскажем, как сделать цветной раствор цемента для строительства садовых дорожек, небольших площадок, тротуаров и других малонагруженных конструкций:
- Пропорции компонентов: портландцемент 1 часть, белый очищенный песок 2,5 части, промытый гранотсев 4 части, чистая вода 0,3 части, колер 5-10% от массы цемента. Практический совет! Существует предел насыщения цвета. Другими словами, существует определенный порог количества добавляемого колера, когда добавление очередной порции уже не влияет на яркость оттенка. Более того, это ведет к увеличению себестоимости и вредному явлению – оттягиванию влаги (в некоторых случаях это ухудшит качество изделия). Указанное выше процентное содержание красителя, и есть так называемый «порог».
- Качественный цветной строительный материал получится при условии равномерного перемешивания компонентов. Поэтому для приготовления цветного бетона следует использовать бетоносмеситель. Сначала в бетономешалку загружают песок и гравий. Перемешивают и вводят цемент. Опять перемешивают и добавляют краситель. Бетономешалку оставляют включенной до тех пор, пока перемешиваемая масса не приобретет равномерную окраску.
- Добавление воды производится небольшими порциями при одновременном перемешивании компонентов. Вода добавляется до получения требуемой консистенции бетона (раствора).
- Цветной бетон (раствор) готов к использованию.
Специальные виды цемента.
• Белый портландцемент получают помолом маложелезистого отбеленного клинкера, приготовленного по специальной технологии, предотвращающей его загрязнение, с необходимым количеством гипса и небольшой добавкой диатомита. По степени белизны белый цемент подразделяют на три сорта: высший, БЦ-1, БЦ-2. Коэффициенты яркости соответственно 80, 76, 72 %. За 100% принят коэффициент яркости сернокислого бария.
• Цветные портландцементы получают совместным помолом белого клинкера, гипса и пигмента. Содержание минерального синтетического или природного пигмента не должно превышать 15%,а органического пигмента – 0,3% от массы цемента. Белый и цветные цементы предназначены для получения цветных бетонов, архитектурных деталей, облицовочных плит, проведения отделочных работ.
• Напрягающий цемент получают совместным помолом портландцементного клинкера и напрягающего компонента, который включает в себя глиноземистый шлак или другие алюмосодержащие вещества, гипс и известь. Он обладает способностью значительно расширяться в объеме(до 4%) после достижения цементным камнем сравнительно большой прочности 15-20 МПа, что позволяет применять этот цемент для изготовления самонапряженного железобетона, в котором арматура получает предварительное напряжение вследствие расширения бетона. Напрягающий цемент и бетоны на его основе обладают высокими прочностью, водо и газонепроницаемостью.
Его целесообразно применять для изготовления самонапряженных железобетонных труб, покрытий дорог и аэродромов, тоннелей и других подобных конструкций. При этом следует учитывать
быстрое схватывание такого цемента (начало 2 мин, конец – 6 мин), а также необходимость применения специальных режимов твердения, обеспечивающих расширение цемента лишь после достижения бетоном прочности, необходимой для заанкеривания арматуры.
• Расширяющиеся или безусадочные цементы применяют для приготовления водонепроницаемых бетонов. Особенностью этих цементов является наличие составляющих, увеличивающихся в объеме в результате физико-химических процессов, происходящих при твердении цемента.
• Кислотоупорный цемент применяют для изготовления кислотостойких или жаростойких бетонов.
Этот цемент состоит из тщательно перемешанного молотого кварцевого песка и кремнефтористого натрия, его затворяют на жидком стекле (Na2O(K2O)*nSiO2 ). Для получения необходимой консистенции жидкое стекло разбавляют водой.
Строй-мат / 28 Белые и цветные портландцементы
28 Белые и цветные портландцементы.
Цветные и белый портландцементы — это разновидности обычного портландцемента, имеющие различные цвета. Белый портландцемент получается из клинкера, содержащего малое количество окиси железа. Цветные портландцементы получаются, в зависимости от цвета, из белого и светлых тонов клинкера путем его измельчения в сочетании с добавлением красящего пигмента. Также цветной портландцемент получается из окрашенного при обжиге клинкера. Минеральный пигмент в составе цветного цемента не должен превышать 10%, а органический — 0,3%.
Химический состав белого цемента отличается от состава обычного портландцемента высоким содержанием 5Ю2 (23,4- 25,5%), А12Оз (5,5-7%) и малым количеством окислов железа. Содержание в составе окислов железа влияет на цвет портландцементного клинкера, и белого в том числе.
Белый портландцемент (ГОСТ 965-41) получают, беря для приготовления клинкера чистый известняк и белые глины, свободные от окиси железа и марганца. К готовому клинкеру при помоле добавляют:
а) гипс для регулирования сроков схватывания и твердения;
б) активные минеральные добавки (не менее 5% и не более 10%);
в) инертные добавки — известняки, кварцевый песок (не более 10%) ;
г) пластифицирующую или гидрофобную добавку (не более 0,2%).
Для того чтобы в цемент не попало железо, мельницы для помола клинкера облицовывают внутри каменными плитами или плитами из стали повышенной твердости. Мелющие шары тоже делают из камня или из стали высокой твердости.
Белый портландцемент выпускается трех сортов в зависимости от степени белизны: БЦ-1, БЦ-2 и БЦ-3. Сорта определяют сравнением белизны цемента с эталонной при помощи специальной цветовой шкалы. По прочности белый цемент делится на марки 250, 300, 400. Тонкость помола этого цемента должна быть такой, чтобы через сито № 90 (4900 отв/см2) проходило цементного порошка в количестве не менее 85% веса пробы, взятой для просеивания.
Требования к схватыванию белого портландцемента:
начало схватывания — не ранее чем через 30 мин.,
конец схватывания — не позднее чем через 12 час. после начала затворения.
Белый портландцемент — это декоративный вяжущий материал, предназначенный для архитектурно-отделочных, штукатурных, скульптурных и покрасочных работ; из него также изготовляют строительные детали. Добавлением к белому цементу щелочестойких красящих веществ (пигментов) можно получать цветные цементы любой окраски.
Читайте также: Дом из газобетона или каркасный дом? Что лучше?
Белый цемент перевозят и хранят в четырех- пяти- и шестислойных мешках из непропитанной бумаги. Нельзя допускать его увлажнения и загрязнения всякого рода примесями. Белый цемент применяют также для цветных цементнобетонных дорожных покрытий, например на площадях у монументальных сооружений.
Цветной цемент получают на основе белого портландцементного клинкера путем совместного помола с пигментами различных цветов, например с охрой, железным суриком, окисью хрома. Можно также получать цветные цементы смешиванием белого цемента с пигментами.
Применение цветных цементов, способствующее архитектурно-декоративному оформлению сооружений, имеет большое значение в индустриальной отделке крупноэлементных зданий. Эти цементы применяют также для цветных цементнобетонных дорожных покрытий, например на площадях у монументальных сооружений. Кроме перечисленных, имеются еще некоторые специальные сорта портландцемента, например тампонажный, для производства асбестоцементных изделий.
