Пігменти для фарбування бетонів

Пігменти - це сухі фарбувальні порошки, які є також наповнювачами системи, нерозчинні у воді, маслі і інших розчинниках. Залежно від походження пігменти класифікуються на мінеральні та органічні, а за способом отримання - на природні і штучні.
 
Властивості пігментів
 
Пігменти мають певний колір, тому що здатні вибірково відбивати промені денного світла. Коли на пігмент падає промінь світла, то частина променистої енергії поглинається, а інша відбивається, фарбуючи пігмент у колір відбитих променів. Пігмент, що відбиває майже усе падаюче на нього світло, здається білим, а пігмент, який поглинає усі падаючі на нього промені - чорним.
 
Хімічний склад пігменту обумовлює його основні характеристики: термостійкість, корозійну і хімічну стійкість, колір.
  • Вкриваючою здатністю називають властивість пігменту при рівномірному нанесенні на одноколірну поверхню робити її колір невидимим. Найкраща вкриваюча здатність досягається при використанні часток пігменту 0,2...10 мкм. Ця властивість визначається у грамах пігменту, необхідного для того, щоб зробити невидимим колір поверхні, що фарбується площею 1 квадратний метр. Вкриваючу здатність вважають гарною, якщо вона становить 20-60 г/м2.
  • Дисперсність пігменту впливає на усі його основні властивості. Чим тонше частинки, тим вище вкриваюча і фарбувальна здатності пігменту. Полідисперсний складу пігменту дозволяє отримати щільне покриття при мінімальних витратах сполучного.
  • Фарбувальна здатність - здатність пігменту передавати свій колір суміші з білим пігментом.
  • Маслоємність - це здатність часток пігменту утримувати на своїй поверхні певну кількість масла. Виражається у грамах на 100г пігменту і коливається зазвичай від 40 до 100. Оскільки вартість сполучного масла (оліфи) зазвичай вище, ніж пігменту, більш економічни пігменти - пігменти з малою маслоемкость. Крім того, чим менше сполучного потрібно для отримання фарби малярської консистенції, тим більш довговічним буде покриття.
  • Світлостійкість характеризується здатністю пігменту зберігати свій колір при дії ультрафіолетових променів. Більшість природних пігментів - світлостійкі, деякі органічні пігменти знебарвлюються в процесі експлуатації.
  • Лугостійкість необхідна, тому що деякі пігменти змінюють свій колір при зіткненні з лужними розчинами (цементні системи). Їх не застосовують для виготовлення кольорових складів, що наносяться на поверхню бетону. Лугостійкими є майже усі природні пігменти, а також багато штучних пігменти (титанові білила, оксид хрому, органічні пігменти).

Вибір відповідної сировини
 
Кольорові пігменти
Пігменти для фарбування бетону не повинні вступати у реакцію з цементом і втрачати колір під дією світла і погодних/сезонних явищ, вони повинні бути стійкі до агресивного середовища, що створюється лужним цементним в'яжучим. Пігменти не повинні розчинятися у воді для розчинення. Усім цим вимогам відповідають неорганічні оксидні пігменти.
 
Цемент
До теперішнього часу немає даних про несумісність цементу і оксидних пігментів. Тому для виробництва кольорових бетонів можуть без обмеження використовуватися всі типи цементів. Власний колір цементу впливає на колір готового виробу: сірий колір цементу приглушує всі кольори і відтінки, тому при забарвленні бетону, який проводиться на основі звичайного портландцементу, буває неможливо домогтися такої яскравості і соковитості кольору, які досягаються при використанні білого цементу. Тому для виробництва бетону світлих тонів, а також зеленого бетону рекомендується використовувати білий цемент.
Ступінь насиченості і чистоти кольору, яка досягається завдяки застосування білого цементу, залежить і від самого пігменту. У тому випадку, якщо мова йде про чорні пігменти, то забарвлений ними бетон на основі сірого цементу, практично не відрізняється від пофарбованого бетону, до складу якого входить білий цемент. У разі використання темно-коричневого або червоного пігменту ця відмінність є незначною. Що стосується жовтого і синього пігментів, то в даному випадку ця відмінність значна. Чим вище ступінь чистоти бажаного відтінку, чим він світліше, тим вище необхідність використання білого цементу.
Різні види цементу мають, як правило, різні відтінки сірого кольору. Навіть колір цементів одного типу розрізняється залежно від заводу-виробника. Ці відмінності можуть проявитися у пофарбованому бетоні, причому бетон, пофарбований у світлі тони, більш чутливий до подібних змін, ніж бетон, пофарбований в більш темні тони.
Таким чином, бетонні деталі, що утворюють оптично цільну поверхню (наприклад: фасади будівель, тротуарна плитка) повинні бути виготовлені з цементу одного типу, виробленим одним і тим же цементним заводом.
 
Заповнювачі
При додаванні пігменту в бетон забарвлюється тільки цементний камінь: він покривається тонким шаром частинок пігменту. Фарбування заповнювач грає для подальшого загального враження другорядну роль. Під впливом погодних явищ заповнювач повільно оголюється. У зв'язку з цим змінюється враження при огляді бетонної поверхні. Ця зміна буде малопомітною, якщо власне забарвлення заповнювача не сильно відрізняється від кольору цементного каменю.
 
Залежність кольору бетону від його складу

Витрата пігменту
Необхідна кількість пігменту, що вводиться в бетонну суміш, визначається бажаним кольором і економічною доцільністю. Збільшення кількості пігменту на першому етапі призводить до лінійного збільшення інтенсивності фарбування. При подальшому збільшенні кількості пігменту настає момент, коли колір припиняє змінюватися. Таким чином, збільшення кількості пігменту стає з цього моменту недоцільним.
Визначення діапазону насичення залежить, в тому числі, і від бетону. Проте у середньому випадку при застосуванні китайських пігментів, що відомі високою фарбувальною здатністю, кількість фарбника не повинна перевищувати 5% від маси цементу. У разі використання пігментів з більш низькою фарбувальною здатністю межа насичення досягається при додаванні значно більшої кількості пігменту, однак зростання цієї кількості у бетоні більше ніж на 5% може призвести до зайвого збільшення дрібної фракції, збільшення водонеобхідності бетонної суміші, і до погіршення технологічних властивостей бетону (зниження міцності, морозостійкості і т.д.)
Не інтенсивно пофарбований бетон, пастельні тони при використанні білого цементу: 1 - 2 кг на 100 кг;
Середня інтенсивність фарбування цементу 3 - 4 кг на 100 кг;
Інтенсивний забарвлення цементу 5 -кг на 100 кг.
 
Співвідношення води і цементу
Надлишок води замішування випаровується з бетону і залишає порожнечі у вигляді дрібних пір. Ці пори розсіюють падаюче світло і таким чином прояснюють бетон. Чим вище величина водоцементного відношення, тим більш світлим здається бетон.
Якщо порівнювати відтінки різних видів бетону, що різко відрізняються один від одного вмістом води (наприклад, бруківку, виготовлену методом вібропресування і бруківку, виготовлену методом вібролиття), то при однаковій кількості використаного пігменту колір порівнюваних зразків буде різний.
 
Вміст цементу
При фарбуванні бетону фарбується не заповнювач, а цементне в`яжуче, яке покриває окремі зерна заповнювача. Тому чим більше ми <розбавляємо> кольорове цементне в`яжуче заповнювачем, тим менш насиченим стає остаточний колір бетону. Тому при однаковому рівні пігментації, яка розраховується у відсотках у розрахунку на вагу цементу, бетон з високим вмістом цементу має значно більш інтенсивне забарвлення, аніж бетон з низьким вмістом цементу.