Декоративные бетоны на основе цветных цементов

Массовое строительство по типовым проектам предъявляет особые требования к отделочным материалам. Чтобы обеспечить большое разнообразие отделки фасадов, материалы должны быть декоративны, причем непременным условием их применения является долговечность, невысокая стоимость, а также технологичность, в частности способность хорошо воспринимать тепловлажностную обработку. Последнее условие диктуется требованиями заводского производства крупноразмерных индустриальных изделий. В значительной степени всем этим требованиям отвечают цветные цементы.

В Ленинграде в течение ряда лет разрабатывается новый способ изготовления цветных клинкерных цементов, названных так в отличии от смешанных цветных цементов, получаемых добавкой пигментов к готовому белому портландцементу.

Сущность этого способа заключается в добавке к сырьевой шихте соединений некоторых металлов, окрашивающих цементный клинкер в процессе его обжига. Подбором состава и количества красящей добавки, а также варьированием минералогического состава и условий обжига глинксоа можно достигнуть разнообразной и интенсивной окраски при незначительном расходе «красителя».

Ленинградским опытным института Гипроцемент, к нашему времени отработана технологии изготовления цветных клинкерных ментов четырех цветов: зеленого, зелено-голубого, песочно-желтого.

Они могут быть получены на основе дешевых и доступных красящих добавок — отходов хромомагнезита, хромовой и марганцевой руд, колчеданных огарков. Стоимость окрашенных цементов не намного превышает стоимость обычных портландцементов. С 1963 г. такие цементы выпускаются Ленинградским опытным заводом Гидроцемента и уже использованы для отделки ряда здании в Ленинграде.

Данные полу заводских опытов по получению клинкерных цветных цементов проверены также на Щуровскон цементном заводе, где в 1963—1966 гг. были выпущены промышленные пар ни цемента: зеленого, зелено-голубого и

черного цветов. Марочная прочность цветных цементов из этих партий составляла более 300 кг/см2, что на 1 — 2 марки превышает прочность обычно выпускаемого Щуровскнм заводом белого цемента. Эти эксперименты показали реальную возможность планового заводского производства цветных клинкерных цементов без существенного изменения принятой на Щуровском заводе технологии.

Вопросы организации производства таких цементов тесно связаны с перспективой их использования в строительстве. Наиболее эффективным и технологически оправданным является применение цветных цементов (в том числе и клинкерных) в составе отделочных форм. выполняемых непосредственно в процессе заводского изготовления изделий и деталей.

Подбор составов декоративных крупно- и мелкозернистых бетонов на основе цветных клинкерных цементов н разработка способа их нанесения на изделия проводились в лаборатории бетона и железобетона ЛенЗНИИЭП.

Особенностью проектирования составов цветных бетонов является необходимость обеспечить, помимо конструктивных, технологических н экономических характеристик, еще и заданные декоративные свойства материала — его цвет и фактуру. Практика показывает, что декоративный эффект в отделке цветным бетоном во многом зависит от гранулометрического состава заполнителя.

Оптимальный зерновой состав, обеспечивающий наименьшую пустотность смеси, подбирался нами из расчета заполнения пустот в каждой фракции следующей, более мелкой фракцией.

В частности для декоративного бетона с наибольшим размером фракций 5 мм наилучшим является следующий состав: 2,5--5 мм — 42%, 1,2—2,5 л 24%, 0,6—1,2 мм—12%, 0.3—0.6 мм — 22%. Мелкие фракции получены дроблением крупного запотнителя, причем применение зерен мельче 0,3 мм нежелательно, так как это снижает декоративный эффект бетона.

В опытах были подобраны составы декоративных бетонов на клинкерных цементах четырех цветов с марочной прочностью 450—480 кг/см и определены их основные физико-механические свойства В качестве заполнителя применялись мрамор, карельский гранит п угловскш известняк, а так цветной стеклянный бой

Результаты испытаний проверенных образцов из цветных бетонов в соотношении цемента и мраморной крошки

Влияние соотношения цемент заполнитель также изучалось в бетонах, изготовленных на различных видах цемента и заполнителя. Оптимальными являются соотношения от 1 : 3 до 1 : 4.

Исследование влияния вида заполнителя на физико-механические свойства цветных бетонов показало, что наилучшими прочностными характеристиками при наименьшем водопоглощенин об та тают бетоны на мраморной крошке.

Введение в бетонную смесь цветного стекла в количестве 10% от веса заполнителя не ухудшает физико-механических свойств бетона. Присутствие же стекла в количестве 20—30%. не вызывая заметного уменьшения прочностных показателен бетона, значительно снижает его морозостойкость

Помимо описанных выше беспесчаных цветных бетонов, им путь максимальной насыщенные цвета цементных прожилок н наилучшем обрабатываемости поверхности, можно рекомендовать также составы с применением в качестве мелкого заполнителя кварцевого песка с соотношением: цемент:песок:крупный заполнитель =1:1:2 и 1:1:3. Применение таких составов позволяет сэкономить цемент н частично отказаться от трудоемкой операции дробления заполнителя на мелкие фракции.

С целью изучения свойств этих бетонов была поставлена серия опытов. В качестве крупного заполнителя для бетона применялись колгинский мрамор, карельский гранит доломитизированный гатчинский известняк и бои красного кирпича. Песок применялся местный, Неболчинского месторождении, с модулем крупности — 0,93.

В табл. 2 приведены физико-механические свойства декоративных бетонов на зеленом цементе и различных видах заполнителя, при этом цифрой 1 обозначен беспесчанын бетон с соотношением цемент : заполнитель= 1:3, а цифрой 2 — бетон с песком с соотношением 1 1 2. Свойства бетона исследовались в различных условиях твердения: при нормальном, пропаривании по режиму 3+8+2 ч и автоклавной обработке при 8 атм по режиму 2+ 8+3 ч.

Сравнение результатов, приведенных в табл. 2, показывает, что частичная замена дробленого заполнителя кварцевым песком почти во всех случаях увеличивает прочностные показатели бетона. Исключение составляют образцы на мраморной крошке.


Следует отметить, что степень отрицательного влияния песка на декоративные свойства бетона обусловливается цветом цемента. Так, например, в бетонах па основе желтого цемента песка практически не изменились, при применении черною цемента песок несколько осветляет общем тон II, наконец, у бетонов на зеленом н голубом цементах наблюдается потемнение окраски с одновременным ее пожелтением.

При оценке эффективности тепловой обработки для цветных бетонов необходимо учитывать также и ее влияние на их цвет, обусловленное интенсивным выделением СаО при гидратации трехкальциевого силиката. С этой целью производилось измерение количественных цветовых характеристик цементов до гидратации и в различных условиях твердения (на фотоэлектрическом колориметре непосредственного отсчета, марки КНО-3).

Результаты измерения показывают, что нормальное твердение и пропаривание обеспечивают примерно одинаковую сохранность цвета, а автоклавная обработка вызывает довольно значительное его ослабление.