Пигменты для окрашивания бетонов

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, т.к. 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.
  • Укрывистостью называют способность пигмента при равномерном нанесении на одноцветную поверхность делать ее цвет невидимым. 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.
  • 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).
Выбор подходящего сырья

Цветные пигменты

Пигменты для окраски бетона не должны вступать в реакцию с цементом и терять цвет под действием света и погодных явлений, они должны быть устойчивы по отношению к агрессивной среде, создаваемой сильнощелочным цементным вяжущим. Пигменты не должны растворяться в воде для растворения. Этим требованиям соответствуют неорганические оксидные пигменты.
 
Цемент
До настоящего времени не имеется данных о несовместимости цемента и оксидных пигментов. Поэтому для производства цветных бетонов могут без ограничения использоваться все типы цементов. Собственный цвет цемента оказывает влияние на цвет готового изделия: серый цвет цемента приглушает все цвета и оттенки, поэтому при окраске бетона, который производится на основе обычного портландцемента, бывает невозможно добиться такой яркости и сочности цвета, которые достигаются при использовании белого цемента. Поэтому для производства бетона светлых тонов, а также зеленого бетона рекомендуется использовать белый цемент.
Степень насыщенности и чистоты цвета, которая достигается благодаря применению белого цемента, зависит и от самого пигмента. В том случае, если речь идет о черном пигменте, то окрашенный им бетон на основе серого цемента, практически не отличается от окрашенного им же бетона, в состав которого входит белый цемент. В случае использования темно-коричневого или красного пигмента это отличие является незначительным. Что касается желтого и синего пигментов, то в данном случае это отличие значительно. Чем выше степень чистоты желаемого оттенка, чем он светлее, тем выше необходимость использования белого цемента.
Различные виды цемента имеют, как правило, различные оттенки серого цвета. Даже цвет цементов одного типа различается в зависимости от завода-производителя. Эти различия могут проявиться на окрашенном бетоне, причем бетон, окрашенный в светлые тона, более чувствителен к подобным изменениям, чем бетон, окрашенный в более темные тона.
Таким образом, бетонные детали, образующие оптически цельную поверхность (например: фасады зданий, тротуарная плитка) должны быть изготовлены из цемента одного типа, произведенным одним и тем же цементным заводом.
 

Заполнители
При добавлении пигмента в бетон окрашивается только цементный камень: он покрывается тонким слоем частиц пигмента. Окрашивание заполнителя играет  для последующего общего впечатления второстепенную роль. Под влиянием погодных явлений заполнитель медленно обнажается, в связи с этим изменяется зрительное впечатление при взгляде на бетонную поверхность. Это изменение будет малозаметным, если собственная окраска заполнителя не сильно отличается от цвета цементного камня.

Зависимость цвета бетона от его состава

Расход пигмента

Требуемое количество пигмента, вводимое в бетонную смесь, определяется желаемым цветом и экономической целесообразностью. Увеличение количества пигмента на первом этапе приводит к линейному увеличению интенсивности окрашивания. При дальнейшем увеличении количества пигмента наступает момент, когда цвет пркращает меняться. Таким образом, увеличение количества используемого пигмента становится с этого момента нецелесообразным.
Определение диапазона насыщения зависит, в том числе, и от бетона; однако в среднем в случае применения китайских пигментов, отличающихся высокой красящей способностью, их количество не должно превышать 5 % от массы цемента. В случае использования пигментов с более низкой окрашивающей способностью граница насыщения достигается при добавлении значительно большего количества пигмента, однако возрастание количества пигмента в бетоне больее чем на 5% может привести к излишнему увеличению мелкой фракции, увеличению водопотребности бетонной смеси и к ухудшению технологических свойств бетона (снижению прочности, морозостойкости и т.д.)
Слабо окрашенный бетон, пастельные тона при использовании белого цемента 1 - 2 кг на 100 кг
Средняя интенсивность окрашивания цемента 3 - 4 кг на 100 кг
Интенсивный окрас цемента 5 -кг на 100 кг
 
Соотношение воды и цемента
Избыток воды затворения испаряется из бетона и оставляет пустоты в виде мелких пор. Эти поры рассеивают падающий свет и таким образом просветляют бетон. Чем выше величина водоцементного отношения, тем более светлым кажется бетон.
Если сравнивать оттенки разных видов бетона, резко отличающихся друг от друга содержанием воды (например, брусчатку, изготовленную методом вибропрессования или брусчатку, изготовленную методом вибролитья), то при одинаковом количестве использованного пигмента цвет сравниваемых образцов будет различен.
 
Содержание цемента
При окраске бетона окрашивается не заполнитель, а цементное вяжущее, которое покрывает отдельные зерна заполнителя. Поэтому чем больше мы <разбавляем> цветное цементное вяжущее заполнителем, тем менее насыщенным становится конечный цвет бетона. Поэтому при одинаковом уровне пигментирования, который рассчитывается в процентах в расчете на вес цемента, бетон с высоким содержанием цемента имеет значительно более интенсивную окраску, нежели чем бетон с низким содержанием цемента.