Потребительские характеристики цветных цементов.

Рассмотрим потребительские характеристики цветных цементов,получаемых различными способами. Нормативно-техническая документация, такая какгосударственные стандарты, отраслевые, ведомственные и другие техническиеусловия (стандарты предприятия), отражает действительный уровень развитиятехники и технологии. Анализ данных сборника стандартов стран мира на цементы,издаваемого Европейской цементной ассоциацией, позволил установить наличиегосударственных стандартов на цветные цементы в трех странах: Россия, Болгария,Венгрия. Известно, что многие страны мира производят цветные цементы поотраслевым или фирменным стандартам, стандартизуя требования к пигментам дляцементов, как, например, в Великобритании (ВS 1014). Карта технического уровняцветных цементов в сравнении с патентной продукцией приведена в табл. 1.

Показатель	Ед. изм.	Принятые нормативные требования
		Россия ГОСТ 15825/ патент		Болгария БДС 12017		Венгрия MSZ 4702/5*2
1	2	3		4		5
1.1. Вид используемого портландцементного клинкера
Белый		Для цементов всей цветовой гаммы		Для цементов всей цветовой гаммы		Для цементов всей цветовой гаммы
Цветной		Не применяется		Нет данных		Нет данных
Рядовой отбеленный		Для цементов желто-красной гаммы и коричневого цвета		Не применяется		Не применяется
Рядовой		Для цемента черного цвета		Не применяется		Не применяется
1.2. Содержание портландцементного клинкера, не менее
1.2.1. Цветной портландцемент	%	80/*3		80		80
1.2.2. Цветной цемент	%	Не нормируется/60		60		60
1.3. Содержание красящих добавок, не более	%	15/10		15		15
1.3.1 Содержание органического пигмента, не более	%	0,5/*3		Не нормируется		Не нормируется
1.4. Содержание минеральных добавок, не более	%	6/40		20 в сумме с красящей добавкой		20 в сумме с красящей добавкой
1.5. Содержание специальных добавок, не более	%	2/*3		Не нормируется		Не нормируется
1.6. Содержание пластифицирующих и гидрофобизирующих добавок, не более	%	0,3/2,0		Не нормируется		Не нормируется
2. Классификация цементов по цвету		Красный, желтый, зеленый, голубой, розовый, коричневый и черный/белый		Красный, желтый, зеленый, голубой, розовый, коричневый и черный		Красный, желтый, зеленый, голубой, розовый, коричневый и черный
3.По физико-механическим свойствам
3.1. По механической прочности, не менее	МПа	Сжатие	Изгиб	Сжатие	Изгиб	Сжатие	Изгиб
Марка 25 7 сут.		Не нормируется		12	2	10	2
28 сут.		Не нормируется		25	4	25	4
Марка 35 1 сут.		Не нормируется		Не нормируется		12	2,5
3 сут.		Не нормируется	70 % от марки	14	3	Не нормируется
7 сут.		Не нормируется		Не нормируется		18	3,2
28 сут.		Не нормируется		35	5,5	35	5,5
Марка 300 3 сут.*4		16,2(165)	2,95(30)
28 сут.		29,4(300)	4,40(45)	Не нормируется		Не нормируется
Марка 400 3 сут.*4		22,6(220)	3,44(35)
28 сут.		39,2(400)	5,40(55)	Не нормируется		Не нормируется
Марка 500 3 сут.*4		27,5(280)	3,93(40)
28 сут.		49,0(500)	5,90(60)	Не нормируется		Не нормируется
3.2. По срокам схватывания	ч:мин
Начало, не ранее		0:45/0:30*5		0:45		0:60
Конец, не позднее		12:00/4:00*5		12:00		12:00
3.3. По тонкости помола остаток на сите 008, не более	%	10/4		15		Не нормируется
Удельная поверхность по Блейну, не менее	м2/кг	Не нормируется		Не нормируется		250*6	260*7
4. По химическому составу
4.1. Коэффициент насыщения (КН) клинкера, не менее		Не нормируется		Не нормируется		0,85
4.2. Содержание оксида магния (MgO) в клинкере, не более	%	5/*3		5		5
4.3. Содержание свободного оксида кальция (CaO своб.), не более	%	1,5/*3		Не нормируется		Не нормируется
4.4. Содержание ангидрида серной кислоты (SО3) в цементе, не более	%	3,5/*3		3,5/*3		Не нормируется
5. Белизна исходных материалов, менее	% абс.шк.	68		Не нормируется		Не нормируется
5.1. Белый портландцементный клинкер		40		Не нормируется		Не нормируется
5.2. Отбеленный рядовой портландцементный клинкер		68*8		Не нормируется		Не нормируется
5.3. Активные минеральные добавки		40*9		Не нормируется		Не нормируется
6. Номенклатура красящих добавок		Железная красковая гематитовая руда, желтый железо-окисный пигмент, голубой и зеленый фталоцианиновый пигмент, пероксид/желтый		Нет данных		Неорганические и органические синтетические пигменты и природные красковые руды (марганцевая руда, охра, мумия)
7. По декоративным характеристикам цементов
7.1. Оценка цветовых характеристик цементов		Визуальное сравнение с эталоном (цемент или цементная покраска)/ дифрактометр диффузного рассеяния (цемент)		Нет данных		Визуальное сравнение с эталоном
7.2. Нормативные требования к декоративным свойствам цементов		Цемент должен быть однородным по цвету и сохранять свой цвет при тепловлажностной обработке и воздействии ультрафиолетовых лучей/*3		Нет данных		Нет данных

Примечания:

*1. Испытание механической прочности при использованииоднофракционного песка.

*2. Испытание механической прочности при использованииполифракционного песка.

*3. Патент соответствует требованиям ГОСТ 15825.

*4. По патенту № 2094403.

*5. Для цветного литьевого портландцемента спластифицирующей добавкой.

*6. Для марки 25.

*7. Для марки 35.

*8. При производстве зеленого, голубого и розового цементов.

*9. При производстве цементов желто-красной гаммы,коричневого и черного.

Анализируя значения базовой номенклатуры показателейкачества цветных цементов по стандартам стран, следует отметить:

– Цветные цементы имеют те же классификационныепризнаки и терминологию, что и общестроительные, и отличаются отпоследних только декоративными свойствами.

– Вещественный состав цветных цементовварьируется в широких пределах: российский ГОСТ предусматривает содержаниепортландцементного клинкера не менее 80 %, стандарты Болгарии и Венгрии — неменее 60 %, патент — не менее 60 %, то есть предусматривается более широкоеприменение активных и инертных минеральных добавок с рациональнымиспользованием активности портландцементного клинкера за счет тонкогоизмельчения цемента.

– Стандарты стран нормируют тонкость помола цемента,контролируемую по удельной поверхности методом Блейна. Значение удельнойповерхности колеблется в пределах от 250 до 260 м2/кг. ГОСТ РФ не предъявляеттребований к удельной поверхности, нормируя остаток на сите № 008, который недает полной характеристики гранулометрического состава цемента.Механоактивированный цветной цемент имеет удельную поверхность от 600 до 900м2/кг по методу адсорбции аргона и превышает требования государственногостандарта ГОСТ 15825 по тонкости помола (проход через сито № 008 от 96 до 98,5%).

– Применение цветных цементов в качестве отделочногоматериала диктует необходимость нормирования его прочности в ранние сроки—1, 3 и 7, а не 28 сут. ГОСТ РФ, в отличие от стандартов Болгарии иВенгрии, не нормирует прочность цветного портландцемента в ранние сроки. Покинетике набора прочности механоактивированный цветной цемент превышает рядовыепоказатели. В 3-суточном возрасте при нормальном твердении он имеет прочностьпри сжатии 57–78 %, а при изгибе — 70–84 % от марочной прочности, то есть имеетотпускную прочность.

– Белизнапортландцементного клинкера идобавок для цветного портландцемента нормирована только в ГОСТ РФ, стандартыБолгарии и Венгрии не нормируют этот показатель, а требуют соответствия цветаутвержденным эталонам.

– Цветовая гамма цветных цементов во всехрассмотренных странах ограничена узким кругом применяемых красящих добавок.Механоактивированные цветные цементы отличает широкая цветовая гамма непривычноярких и чистых оттенков. Окрашенные гидросиликаты проявляют высокую стойкость кодновременному воздействию тепла, влаги и солнечного света.

– Методы испытаний цветных цементов негармонизированы по странам: ГОСТ 10178 предусматривает портландцемент ишлакопортландцемент, а значит, и для цветных цементов, применение Европейскихнорм на методы испытания прочности цементов. Однако, учитывая спад производствадекоративных цементов в России, отсутствие серийного производства цветныхцементов, прогрессирующее удорожание топливно-энергетических ресурсов,нецелесообразно вести переоснащение заводских лабораторий новым оборудованием.

Основы производства и твердения цветных портландцементовподробно рассмотрены в трудах ученых разных стран мира [1–5, 7, 8].

О механизме связывания воды при гидратации цветных цементовимеются различные точки зрения, однако все они сходятся на том, что основнуюроль играет силовое поле притяжения вблизи поверхности минеральных частиц. СогласноВ. Н. Юнгу формирование коагуляционной структуры цементного геля сопровождаетсясжатием (контракцией) его объема. Это явление возникает через 10–15 мин послезатворения цемента водой, достигает своего максимума в стадии завершениякоагуляционного структурообразования и затем экспоненциально убывает в процессеформирования и упрочнения кристаллогидратной структуры цветного цементногокамня (микробетона).

Механизм контракции цементного геля обусловлен следующимифизико-химическими процессами: достижением полного смачивания частиц ивыделением (вытеснением) с их поверхности адсорбированного воздуха; сорбциейводы поверхностью и наружными порами смачиваемых частиц, сопровождающейся болееплотной упаковкой ориентированных молекул пленочной воды; образованием ионнойсреды вокруг частиц цемента (в результате поверхностного растворениясоставляющих минералов), ведущим к увеличению количества связанной воды;изменением плотности частиц цемента и воды при образовании кристаллогидратов.Из сказанного ясно, что при затворении цемента водой возникают сложныефизико-химические явления, сопутствующие процессу образования связаннойструктуры цементного геля. Интенсивность протекания процесса и прочностьструктурных связей определяются многими факторами, зависящими от минералогическогосостава цемента, наличия в нем разного рода добавок (присадок), способовприготовления и уплотнения цементного геля.

Качество декоративных портландцементов, выпускаемых внастоящее время промышленностью, еще не отвечает высоким требованиям, которыепредставляет к ним строительная индустрия.

Цветные цементы склонны к усадочным явлениям, что вызываетнеобходимость изготавливать растворы и бетоны на качественных заполнителях приотносительно меньших удельных расходах цемента. Возникновение в процессетвердения усадочных деформаций и микротрещин, через которые происходит миграциягидроксида кальция на поверхность и последующая карбонизация, способствуеттечению высолообразования. Высолообразование цементного камня изпортландцемента — процесс диффузионный, определяется не содержанием в цементеводорастворимых солей и извести Ca(ОН)2, а плотностью цементного камня. Цветныешлакопортландцементы не дают высолов, однако их производство ограниченоналичием отбеленных промышленных шлаков. Установлена взаимосвязь процессавысолообразования с условиями гидратации цемента. Выявлено, что повышениевлажности и температуры среды твердения свыше 40 C усиливаетвысолообразование. Наибольшее количество высолов образуется в первую неделютвердения декоративного цемента. Определенное влияние на процессвысолообразования оказывает минералогический состав клинкера. Увеличение вцементном клинкере содержания С2S (КН<0,85 при n = 3,6) или С3S (КН = 0,90при n<2,5) способствует снижению высолообразования. Еще большее снижениевысолообразования достигается при повышении плотности цементного камня сувеличением содержания силикатов (n > 3,6 при КН = 0,90).

Исследованием диффузии гидроксида кальция с помощью методамеченых атомов установлено, что процесс высолообразования определяетсяспособностью гидроксида кальция перемещаться в цементном камне. В связи с этимэффективным является способ снижения высолообразования за счет уменьшенияподвижности гидроксида кальция, что достигается введением в цементкремнийсодержащих добавок. Также снижает высолообразование уплотнениецементного камня. Уменьшение макропористости на 2–3 % снижает высолообразованиена 35–50 %.

Эффективность гидравлических добавок обусловлена не толькоих активностью, но и влиянием на плотность цементного камня.

Введение кремнийорганических соединений типаполиорганилсилоксановых жидкостей при помоле клинкера белого портландцемента,интенсифицируя этот процесс на 10–25 %, позволяет получить цемент повышенныхвысолостойкости, гидрофобности и механической прочности. С уменьшением длиныцепи органического радикала наблюдается некоторое повышение эффективностидействия за счет лучшей адсорбции на цементных частицах. Комплексная добавкаускоряет процесс твердения цементного камня, повышает его плотность испособствует образованию гидроксида кальция в активном аморфном состоянии, чтои повышает высолостойкость цемента. Также повышается морозостойкость,механическая прочность цементного камня (на 10–20 %), снижается пористость (на3 %), гидрофобность, вдвое уменьшается водопоглощение. С введением пигментовснижается плотность цементного камня и усиливается образование высолов в видебелых налетов, которые видны на цветной поверхности.

На портале allbeton представлена сокращенная версия данной статьи. С полным вариантом Вы можете ознакомиться на портале cement.allbeton:

http://cement.allbeton.ru/articles/?action=showproduct&id=116&parent=14&start=1