Окрашивание цементно-песчаных смесей

Для окрашивания цементно-песчаной смеси, предназначенной для формования с использованием интенсивных способов уплотнения, обычно применяются минеральные, реже органические (фталоцианиновые) пигменты.
Количество пигмента существенно различается в зависимости от вида и порядка его введения в бетонную смесь.
Нормативные документы, определяющие количество пигмента, необходимое для окрашивания бетонной смеси, выпущены более 30 лет назад и практически не менялись, несмотря на появление иных технологий перемешивания, уплотнения цементно-песчаных смесей и введения в них пигментов.
По существу, производители изделий из цветных бетонов при отсутствии рекомендаций вынуждены самостоятельно искать пути получения качественного окрашивания.
Небольшое количество пигмента в общем объеме смеси (обычно менее 3%), высокая дисперсность материала, а также обычно принимаемый порядок его введения в бетонную смесь как отдельного, дозируемого в смеситель компонента приводит к низкому качеству окрашивания: неравномерности тона, отдельных включений неперемешанного пигмента, значительных отличий в цвете изделий одной партии и др.
Минеральные пигменты, представляющие собой тонкодисперсные порошки, очень гигроскопичны, и в результате соприкосновения с атмосферным воздухом, как правило, агрегируются, образуя флокулы, которые при традиционных способах перемешивания цементно-песчаных смесей не разрушаются в бетономешалке, попадая в тело бетона. С одной стороны, это снижает прочность бетона, с другой, при попадании флокул на поверхность изделия пигмент растворяется от атмосферных осадков, образуя раковины и каверны.
Таким образом, очевидна необходимость реализации мероприятий для повышения равномерности распределения пигмента в бетонной смеси. Это не только повышает качество окрашивания и улучшает прочностные и структурные характеристики бетона, но и сокращает расход пигмента для достижения заданной интенсивности цветного тона.
С целью повышения равномерности введения пигмента в цементно-песчаную смесь возможна реализация следующих приемов:
— использовать смесители (с агломераторами), обеспечивающие перемешивание в микрообъемах;
— производить загрузку материалов в смеситель в следующей. Последовательности: цемент — пигмент — песок — вода с химдобавками. Подачу песка следует производить после смешивания цемента с пигментом в течение 2 мин, после подачи песка — перемешивание в течение 2 мин, подача воды с химдобавкой не менее 1 мин под давлением из трубы, расположенной по периметру смесителя. После введения воды — перемешивание в течение 1,5-2 мин;
— изготавливать маточную смесь цемента с пигментом (2/3:1) в специальном смесителе интенсивного перемешивания (виброактиватор, турбулентная мешалка). Время перемешивания зависит от типа смесителя и составляет от 1 до 3 мин. Порядок введения исходных материалов в бетономешалку принудительного перемешивания: цемент — маточная смесь — песок — вода с химдобавками;
— приготовить суспензию пигмента в воде с использованием, например, смесителя пропеллерного типа, время перемешивания — не менее 5 мин для бетономешалки с объемом выхода не более 1,0 м3. Подача исходных материалов: цемент — песок — водная суспензия пигмента. Продолжительность перемешивания сыпучих компонентов — 1,5-2,0 мин, после завершения введения суспензии — не менее 3 мин.
Для повышения эффективности окрашивания целесообразно:
— просеять пигмент, высушенный до остаточной влажности не более 1 %, на виброгрохоте с размером ячеек 0,315 мм;
— для дезагрегирования флокул пигмента пропустить его, например, через электромагнитный измельчитель.

В таблицах 5.2-5.4 приведены результаты экспериментальных работ на красном пигменте, оценивающих влияние на качество окрашивания различных способов его введения в жесткие цементно-песчаные смеси.
Анализ данных табл. 5.2 показывает, что введение пигментов совместно с водой затворения позволяет лишь ограничено улучшить окрашивание цементно-песчаной смеси.
Результаты экспериментов, приведенные в табл. 53. и 5.4. показывают, что просев пигмента через сито с отверстиями 0,315 мм (остаток 5 % по массе) позволяет улучшить окрашивание бетона и исключить вкрапления комков пигмента на поверхности изделий. Просеянный пигмент предпочтительно перемешивать вначале с песком, затем с цементом.
При изготовлении маточной смеси с использованием шаровых, электромагнитных мельниц рекомендуемое соотношение Ц:Пг = 3/4:1. Увеличение времени совместного помола цемента с красителем позволяет сэкономить до 25 % красителя. При наличии мельницы достаточной производительности целесообразно весь объем используемого цемента домалывать вместе с пигментом, получая окрашенный цемент за одну операцию.
Проверка результатов экспериментальных работ производилась на вибропрессующем оборудовании, предназначенном для изготовления тротуарных плит из песчаного бетона (табл. 5.5).
Таким образом, предварительный просев пигмента через сито 0,315 мм исключает попадание в бетонную смесь агрегированных зерен, которые затем видны на поверхности изделий.
Применение просеянного минерального пигмента, использование турбулентного смесителя и введение пигмента с использованием маточной смеси позволяет достичь удовлетворительного качества окрашиваемого бетона при использовании отечественных пигментов.