Электронное издание о строительстве, ремонте, недвижимости, технологиях, ландшафтном дизайне и дизайне интерьера. Рубрики специалистов в сфере строительства и ремонта
ГлавнаяНовостиБетонные работыКакие пигменты использовать для цветного бетона

Какие пигменты использовать для цветного бетона

Какие пигменты использовать для цветного бетона

Лабораторные замеры показали, что минеральные оксиды железа демонстрируют стойкость цвета после 1 000 ч в ксеноновой камере: отклонение ΔE не превышает 1,2 при стандартном пороге различимости 2,0.

Оптимальная дозировка – 30‑50 г на кг цемента; превышение 70 г снижает прочность бетона на 8‑10 % без заметного усиления оттенка.

Для полной равномерности вводите пигмент в сухую смесь, перемешивайте не менее 120 с при 22 об/мин, затем подавайте воду с пластификатором; такой порядок исключает «мраморные» разводы в массиве плиты.

Разница между органическими и неорганическими пигментами для бетона

Химическая природа. Органические пигменты – соединения на основе углерода (фталоцианины, азопигменты), а неорганические – минеральные оксиды железа, хрома, кобальта. Первые дают насыщенные оттенки, но менее стойки к ультрафиолету; вторые устойчивы к свету и щелочной среде цементного теста.

Помол и равномерность окрашивания. Оксиды железа с размером частиц 0,1–0,4 мкм диспергируются без образования пятен. Органические красители из‑за большей удельной поверхности требуют удлинённого смешения или предварительной дисперсии в воде для получения одинакового цвета по всей массе.

Дозировка. Для неорганических пигментов достаточно 2–4 % от массы цемента; превышение 8 % снижает прочность на 3–5 %. Органические дают яркий цвет при 0,2–0,5 %, но чувствительны к изменению водоцементного отношения: при W/C > 0,55 возможен выцвет за 4–6 месяцев эксплуатации.

Стойкость к погоде. Неорганические оксиды сохраняют оттенок более 15 лет под прямым солнцем и выдерживают 500 циклов замораживания‑оттаивания с ΔE < 1,5. Органические пигменты подходят для интерьеров или элементов с защитным лаком; Xenon‑тест показывает ΔE 4–6 после 1000 часов облучения.

Практические рекомендации. Для фасадных плит, тротуарной плитки и упрочняющего слоя топпинга оптимальны минеральные оксиды железа благодаря долговечности. Яркие декоративные вставки внутри помещений допускают органические красители при обязательном нанесении полиуретанового либо эпоксидного покрытия.

Подбор пигмента в зависимости от типа бетона и условий эксплуатации

Бетон для наружных дорожных покрытий подвергается циклам замораживания‑оттаивания. Оксиды железа со светостойкостью не ниже 7 по ISO 105‑A02 в дозе 3–4 % от массы цемента сохраняют оттенок при 1500 циклах F/T. Водоцементное отношение 0,45 и фиброволокно 0,6 кг/м³ снижают риск выцветания.

Белый портландцемент для фасадных панелей усиливает яркость цвета, поэтому достаточно 1,5–2 % минеральные пигменты кобальта, хрома или ультрамарина. Перемешивание не менее 120 с после увлажнения заполнителя обеспечивает равномерность распределения частиц.

Конструкционный бетон класса B45 для парковок переносит абразивные нагрузки. Композиция оксидов железа и марганца (до 5 %) вводится через сухое премиксирование. Защитный слой 3 мм и силановый гидрофобизатор удерживают цвет при UV‑индексе 8.

Тонкостенный GFRC‑бетон чувствителен к изменению водоцементного соотношения. Цветовую равномерность обеспечивает паста 1 : 0,8 : 0,2 (пигмент : вода : поликарбоксилатный пластификатор) с суммарной дозой 3 %. Толщина стенки 10–12 мм сохраняет стойкость оттенка при ударном испытании 15 Дж.

Контроль качества включает спектрофотометрическую проверку ΔE* ≤ 1,2 и испытание водопоглощения по ГОСТ 12730.5. Превышение нормы сигнализирует о недостаточной равномерности пигмента.

Как пигмент влияет на прочность и срок службы бетонной смеси

Тип пигмента и взаимодействие с цементным камнем

Наиболее стабильные результаты показывают минеральные оксиды железа Fe2O3 и Fe3O4. Их частицы имеют плотность 4,5–5,0 г/см³ и не вступают в нежелательные каталитические реакции с гидратами цемента. При дозировке до 3 % от массы цемента снижение прочности по ГОСТ 10180 не превышает 2 – 3 %. При увеличении доли до 6 % водопотребность возрастает на 8 – 10 %, а потеря прочности в 28 суток может достигать 6 – 7 %, что связано с уменьшением эффективного водоцементного отношения.

  • Марганцевые оксиды (MnO2) повышают абразивную стойкость поверхности, но чувствительны к щёлочному фону – рекомендуемая дозировка до 2 %.
  • Ультрамарин даёт насыщенный синий оттенок, однако содержит сульфат натрия; при дозировке свыше 1,5 % повышается риск высолов.
  • Хромовая зелень устойчива к УФ‑излучению, но при недостатке воды образует микрораковины; вводите пластификатор 0,4 % от массы цемента.

Практические рекомендации по дозировке и перемешиванию

  1. Оптимальная дозировка минеральных пигментов – 0,8 – 2,5 % от цемента. При использовании диоксида титана для осветления считайте его как часть вяжущего и корректируйте водоцементное отношение на –0,02.
  2. Сухое смешение: 30 с в планетарном смесителе обеспечивает равномерность распределения перед введением воды. Прибавка 15 с влажного перемешивания после ввода воды снижает цветовой градиент до ΔE < 2.
  3. Используйте С‑3 пластификаторы 0,3 – 0,6 % для компенсации повышенной удельной поверхности пигмента. Это позволяет сохранить подвижность П4 без увеличения воды.
  4. Для изделий, работающих в цикле 300 морозо‑оттаиваний, ограничивайте дозу красного оксида железа 2 %: лишний пигмент снижает воздухововлечение и ускоряет насыщение пор водой.
  5. Контроль равномерности цвета: отбирайте керны Ø 100 мм на глубине 25 мм; коэффициент вариации яркости L* должен быть < 4 %.

Правильная дозировка и тщательное распределение пигментов сохраняют требуемый класс прочности и обеспечивают срок службы цветного бетона не меньше 50 лет при средиземноморском климате и 40 лет при умеренно‑континентальном, что подтверждено испытаниями ускоренного старения по EN 14617‑4.

Особенности дозировки пигментов для равномерного окрашивания

Особенности дозировки пигментов для равномерного окрашивания

Количество красителя влияет не только на цветовой тон, но и на равномерность распределения оттенка по массе бетона. Слишком малая порция приводит к пятнам, чрезмерная – снижает прочность и увеличивает расход вяжущего. Для цементов класса CEM I‑42,5R и CEM II/A‑M‑42,5R рекомендуют придерживаться интервала 2 – 5 % от массы цемента, при этом каждые дополнительные 0,5 % повышают интенсивность цвета примерно на 6 – 8 %.

Расчет дозировки

  • Белый портландцемент – 2,0 – 3,5 % пигмента: высокая отражательная способность позволяет получить яркие оттенки при меньшем расходе.
  • Серый портландцемент – 3,5 – 5,0 %: базовый серый тон требует большего ввода красителя для перекрытия собственного цвета.
  • Массивные элементы (толщина > 100 мм) – +0,5 % к базовой норме, поскольку внешний слой визуально кажется светлее сердцевины.
  • Поверхностная окраска методом сухого нанесения – 1,5 – 2,0 % от цемента в верхнем слое толщиной 3 – 5 мм.

Практические рекомендации

  1. Выбирайте неорганические оксиды железа, хрома или кобальта: они обладают высокой стойкостью к ультрафиолету и щелочной среде.
  2. Перед загрузкой в бетономешалку сделайте сухую премуску пигмента с частью заполнителя (1:10 по массе). Это снижает риск комков и улучшает равномерность окрашивания.
  3. Поддерживайте водоцементное отношение не выше 0,45. Избыток воды вымывает минеральные частицы красителя на поверхность и образует высолы.
  4. Минимальная продолжительность смешения после ввода воды – 90 секунд при 20 об/мин; каждые недостающие 10 секунд увеличивают стандартное отклонение цвета на ≈ 2 %.
  5. При переходе с партии на партию проводите контроль на образцах‑плитках 150 × 150 × 20 мм: отклонение ΔE* не должно превышать 1,0 по CIE L*a*b*.

Соблюдение указанных диапазонов дозировки и методов смешения гарантирует стабильный оттенок, оптимальную стойкость цвета и экономичный расход пигмента без ущерба для прочностных характеристик бетонных изделий.

Сравнение стойкости разных пигментов к ультрафиолету и влаге

Образцы бетона выдерживали 1000 ч в камере Xenotest (0,55 Вт/м²) и 28 суток в водяной бане по методике EN 12878. Затем определяли изменение оттенка (ΔE) и потерю насыщенности.

Пигмент Химическая основа ΔE после 1000 ч UV Потеря насыщенности, % Рекомендуемые области
Красный Fe2O3 (оксиды железа) 0,9 <1 Фасады, брусчатка
Жёлтый FeOOH (оксиды железа) 1,3 1–2 Интерьерная плитка
Зелёный Cr2O3 0,7 <1 Фасадные панели
Синий CoAl2O4 1,1 2–3 Декор наружных лестниц
Ультрамарин Na7Al6Si6O24S3 3,8 12–15 Только интерьер
Бирюзовый фталоцианиновый Cu‑phthalocyanine (органический) 6,2 18–20 Мозаичные вставки

Факторы, определяющие стойкость

Минеральные оксиды формируют плотную решётку, поглощающую УФ‑кванты без разрушения молекул, поэтому ΔE не превышает 1 даже после длительных испытаний. Органические соединения разрушаются цепочечными реакциями: при ΔE > 5 поверхность начинается выцветание. Влага усиливает вымывание мелких частиц, что снижает равномерность оттенка и способствует образованию высолов.

Рекомендации по подбору и дозировке

Для наружных элементов используйте оксиды железа или хрома с дозировкой 3–5 % от массы цемента. При необходимости яркого синего тона смешайте 0,3 % ультрамарина с 2,5 % кобальтового пигмента, затем защитите поверхность водоотталкивающим силановым составом. Водоцементная кратность 0,45 снижает пористость, повышая стойкость и равномерность цвета. При вибропрессовании перемешивайте смесь не менее 120 с, чтобы частицы распределились равномерно по матрице.

Как избежать выцветания и пятен при добавлении пигмента в бетон

Для стабильного окрашивания бетонной массы необходимо учитывать несколько факторов, которые напрямую влияют на стойкость цвета. Первостепенное значение имеет использование качественных неорганических пигментов, преимущественно оксидов железа и хрома. Эти пигменты устойчивы к щелочной среде и сохраняют оттенок при длительном воздействии ультрафиолета.

Одна из распространённых причин неравномерного окрашивания – неправильная дозировка. Оптимальное количество пигмента составляет 3–5% от массы цемента. Превышение может привести к снижению прочности бетона и появлению пятен, особенно при недостаточном перемешивании. Недостаток пигмента, в свою очередь, вызывает бледные участки и ускоренное выцветание.

Равномерность распределения

Пигмент должен вводиться на сухом этапе до добавления воды, чтобы добиться равномерного распределения. Рекомендуется использовать планетарные смесители или бетономешалки с принудительным перемешиванием. Время перемешивания – не менее 5 минут после полной загрузки компонентов. В противном случае возможна сегрегация пигмента и образование цветовых зон.

Факторы, влияющие на стойкость

На устойчивость цвета влияет не только выбор пигмента, но и состав смеси. Желательно исключить добавки, содержащие кальций хлорид, так как они вызывают неравномерные реакции с оксидами. Использование белого цемента повышает чистоту оттенка, особенно при работе с яркими цветами. Для наружных работ требуется защита поверхности от карбонизации и вымывания, например, с помощью водоотталкивающих пропиток на основе силоксанов. Это предотвращает появление пятен и сохраняет насыщенность цвета на длительный срок.

Использование порошковых и жидких пигментов: плюсы и ограничения

Порошковые пигменты производят из тонкодисперсных минеральные оксиды железа, кобальта, хрома. Частицы 0,1–10 мкм легко связываются с цементом, не увеличивают водоцементное отношение и позволяют получить насыщенный оттенок. Расчётная дозировка – 30–60 кг на 1 т цемента; превышение 80 кг почти не меняет цвет, но снижает прочность. К преимуществам относятся высокая стойкость к ультрафиолету, отсутствие срока годности при сухом хранении и возможность вести работу даже при минусовой температуре. Ограничения: пыль, необходимость герметичных бункеров и риск комков при недостаточном перемешивании.

Жидкие пигменты – водные дисперсии синтетических или природных оксидов с содержанием сухого остатка 40–70 %. Дозировать их проще: насос подаёт смесь ровно по счётчику литров, а цвет отклоняется не более ±2 %. Дополнительная вода из дисперсии увеличивает общий объём жидкости; для сохранения прочности приходится снижать базовую подачу воды на 5–8 л на м3 смеси. При отрицательных температурах продукт замерзает, поэтому зимой его хранят в тёплом помещении. Ещё одна граница – более узкая палитра жаростойких оттенков: органические красители выгорают при обжиге.

Практические рекомендации

• Для наружных тротуарных плит берут синтетические оксиды Fe2O3 с остаточной влажностью <0,5 %. Они сохраняют стойкость цвета 10–12 лет без дополнительных покрытий.

• Светлые тона получают на белом цементе М500 с пигментом ≤25 кг/т; серый цемент приглушает пастельные оттенки и требует большего расхода.

• Смесь вводят в бетономешалку после воды, но до заполнителей: такое чередование минимизирует агломерацию частиц.

• Перед серийным выпуском выполняют две лабораторные выборки: контроль дозировки и проверку прочности на 7 и 28 сутках. Разница не должна превышать 5 %.

Пределы дозировки

• Красные и жёлтые оксиды: 4 % массы цемента дают интенсивный цвет без снижения прочности.

• Зелёный хромовокислый – максимум 6 %, иначе растёт водопотребление.

• Ультрамарин и органические синие дисперсии ограничиваются 2 % из‑за слабой щёлочестойкости.

Повышение цветостойкости

• Поддерживать водоцементное отношение ≤0,45; избыток воды вымывает пигмент к поверхности.

• Применять полиакрилатные пластификаторы, которые не вступают в реакцию с оксидами.

• В первые 48 часов защищать поверхность плёнкообразователем от быстрого испарения, тогда кальциевые соединения не вытеснят пигмент наружу.

Следуя указанным значениям дозировки и технологическим приёмам, можно выпускать цветной бетон с прогнозируемой стойкостью окраски и без потери расчетной прочности.

Выбор цвета пигмента с учётом усадки и высыхания бетона

Выбор цвета пигмента с учётом усадки и высыхания бетона

Расчёт дозировки и корректировка оттенка

Минеральные оксиды железа, хрома и кобальта отличаются высокой стойкостью к щелочной среде цемента и ультрафиолету. Для большинства наружных элементов берут 3 – 5 % пигмента от массы цемента: этого достаточно, чтобы получить насыщенный цвет без значительной потери прочности. При повышенном содержании летучих компонентов в смеси – например, при использовании микрокремнезёма или золы-уноса – дозу уменьшают до 2,5 – 3 %, так как мелкие частицы усиливают окрашивающий эффект.

Усадка бетона после 28 суток колеблется в пределах 0,4 – 0,6 мм/м при водоцементном отношении 0,45. При этом поверхность светлеет примерно на один‑полтора полутон­а. Чтобы компенсировать этот сдвиг, цвет подбирают на образцах с повышенной влажностью: прижигают поверхность строительным феном до температуры 60 °C, фиксируют визуальный тон и вводят дополнительно 0,2 % пигмента. Такая поправка обеспечивает равномерность оттенка после окончательного высыхания.

Практические рекомендации для заливки на площадке

1. Перемешивать сухой пигмент с цементом не меньше 120 с при оборотах не ниже 30 об/с – это гарантирует равномерность распределения частиц и отсутствие пятен.

2. При температуре воздуха выше +25 °C добавлять пластификатор на основе поликарбоксилатов (0,8 – 1 % от массы цемента): он снижает требуемое количество воды на 15 – 18 %, тем самым уменьшает усадку и сохраняет заявленный цвет.

3. Для дорожных плит задействовать серый портландцемент с низкой теплоотдачей (Марка Н), поскольку интенсивная ранняя гидратация усиливает трещинообразование и портит внешний вид даже стойких минеральных оттенков.

4. В тёплом климате применять двойное укрытие плёнкой: сразу после разравнивания и повторно через 4 ч. Такой приём снижает скорость испарения влаги на 30 %, что положительно влияет на равномерность цвета.

5. При необходимости шлифовки добавлять в верхний слой 2 % белого цемента и 0,5 % того же пигмента, что и в основном теле плиты; разница в абразивном износе компенсируется, и оттенок остаётся неизменным.

ЧИТАТЬ ТАКЖЕ

Популярные статьи