Пигменты для окрашивания бетонов и тротуарной плитки
Пигменты — это сухие красящие порошки, являющиеся также заполнителями системы, нерастворимые в воде, масле и других растворителях.
В зависимости от происхождения пигменты классифицируются на минеральные и органические, а по способу получения — на природные и искусственные.
Свойства пигментов
Пигменты обладают определенным цветом, поскольку они способны избирательно отражать лучи дневного цвета. Когда на пигмент падает световой луч, то часть лучистой энергии поглощается, а другая отражается, окрашивая пигмент в цвет отраженных лучей. Пигмент, отражающий почти весь падающий на него свет, кажется белым, а пигмент, поглощающий падающие на него световые лучи — черным.
Химический состав пигмента обуславливает его главные свойства: термостойкость, коррозионную и химическую устойчивость, цвет. Содержание водорастворимых солей в пигментах должно быть минимальным, т.к. под действием воды они вымываются.
Укрывистостью называют способность пигмента при равномерном нанесении на одноцветную поверхность делать невидимым цвет последней. Очень важным показателем при выборе пигмента является его укрывистость. Укрывистость выражается через расход весового количества пигмента на единицу поверхности (г/м2). Практически, чем меньше укрывистость пигмента, тем меньше его потребуется для получения цветной сухой смеси и бетона с заданной интенсивностью цвета. Таким образом, укрывистость определяет экономическую эффективность использования того или иного пигмента. Наилучшая укрывистость достигается при использовании частиц пигмента 0,2 — 10 мкм. Укрывистость выражается в граммах пигмента, необходимой для того, чтобы сделать невидимым цвет закрашиваемой поверхности площадью 1 квадратный метр. Укрывистость пигментов считают хорошей, если она составляет 20-60 г/кв.м.
Дисперсность пигмента влияет на все его основные свойства. Чем тоньше частицы, тем выше укрывистость и красящая способность пигмента. Полидисперсный состав пигмента позволяет получить плотное покрытие при минимальном расходе связующего.
Красящая способность — способность пигмента передавать свой цвет смеси с белым пигментом. Интенсивность (или красящая способность) пигмента определяется его способностью передавать при смешении свою окраску другим веществам с той или иной насыщенностью тона.
Маслоемкость — это способность частиц пигмента удерживать на своей поверхности определенное количество масла. Выражается она в граммах на 100 г пигмента и колеблется обычно от 40 до 100. Поскольку стоимость связующего масла (олифы) обычно выше, чем пигмента, более экономичны пигменты с малой маслоемкостью. Кроме того, чем меньше связующего требуется для получения краски малярной консистенции, тем более долговечным будет покрытие.
Светостойкость характеризуется способностью пигмента сохранять свой цвет при действии ультрафиолетовых лучей. Большинство природных пигментов — светостойки, некоторые органические пигменты обесцвечиваются в процессе эксплуатации.
Щелочестойкость необходима, т.к. некоторые пигменты изменяют свой цвет при соприкосновении со щелочными растворами (цементные системы). Их не применяют для изготовления красочных составов, наносимых на поверхность бетона. Щелочестойкими являются почти все природные пигменты, а также многие искусственные пигменты (титановые белила, оксид хрома; органические пигменты).
В технологии получения декоративных цветных бетонов основной объем потребления составляют неорганические пигменты. Пигментами называются продукты, придающие изделию цвет, при этом находящиеся в системе в твердой фазе (в виде частиц) и не вступающие в химические реакции с носителем. В строительной индустрии почти все применяемые неорганические пигменты представляют собой соединения железа. Совместное присутствие разных соединений железа является причиной существования целого класса неорганических красящих веществ — железоокисных пигментов:
Желтые — пигменты являются гидратами оксида железа.
Красные — оксидами железа.
Черные — ферритами железа.
Коричневые — смесью желтых и красных пигментов.
Пигмент, поступающий на рынок, под названием «зеленый железоокисный пигмент» представляет собой продукт смеси, состоящий из желтого и голубого пигмента.
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.
Для получения сухой смеси заданного эталона цвета железоокисные пигменты вводят в количестве 3-15 от веса цемента. Дисперсность железоокисных пигментов во много раз выше дисперсности портландцемента, поэтому увеличение 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. Следует так же 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.
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.
При выборе железоокисных для окрашивания бетонов необходимо в первую очередь обращать внимание на показатель рН водной суспензии пигмента. Величина рН используется как мера контроля среды: кислотности, нейтральности или щелочности. Кислая среда отвечает рН"7, нейтральная отвечает рН=7, а щелочная среда отвечает рН"7. Практически все железоокисные пигменты получают осаждением солей железа. Реакция идет в кислой среде при показателе рН, равном 3,5-4.
Качественные пигменты в процессе производства проходят многоступенчатую отмывку водой от остатков кислоты, при этом конечный продукт имеет слабокислую или нейтральную реакцию среды (рН=6-7). Только такие пигменты можно использовать при производстве декоративных бетонов. При меньшем значении рН пигмент будет вступать в реакцию кислотноосновного взаимодействия с продуктами гидратации портландцемента при его твердении, так как цементное тесто имеет щелочную реакцию среды (рН=9,5-11).
