Заполнители из природного камня
Использование в составе декоративного бетона природного песка и крошки из декоративно окрашенных горных пород целесообразно в тех случаях, когда эти породы являются доступными местными материалами.
Естественные пески могут быть белого цвета (наиболее чистые кварцевые разновидности) или же, в зависимости от присутствия окислов железа, марганца и др., желтого, красного, коричневого и черного. При этом необходимо отметить, что наиболее светлые кварцевые речные пески обычно бывают мелкозернистыми, т. е. их применение в составе бетонной смеси требует повышенного расхода цемента и даже в этом случае не обеспечивает получения бетона высоких марок.
Более крупные горные пески содержат частицы полевого шпата и темно окрашенных минералов и, хотя позволяют достигнуть в бетоне высокой прочности, часто непригодны по цвету (особенно для декоративных бетонов светлых оттенков). Это заставляет использовать в бетонной смеси искусственные пески, получаемые дроблением светлых или однотонно окрашенных пород мрамора, известняка, доломита. Такие искусственные пески можно точно подобрать по цвету и зерновому составу, к тому же они часто являются отходами камнеобрабатывающей промышленности, т. е. в этих условиях мало отличаются по стоимости от природных.
Кроме обычного стандартного песка крупностью от 0,15 до 5 мм, в состав бетонной смеси иногда вводится минеральная мука из мрамора, известняка, туфа и др. Добавка мраморной муки крупностью менее 0,15 мм в количестве 10-20% от массы мелкого заполнителя позволяет повысить плотность искусственного камня, улучшить его цвет и обрабатываемость (особенно при шлифовке и полировке).
В качестве крупного заполнителя декоративного бетона может использоваться как естественный гравий (окатанная галька светлых тонов широко применяется для офактуривания стеновых панелей во Франции фирмой «Камю»), так и дробленая каменная крошка из некоторых изверженных и метаморфических пород. Дробление такой крошки лучше осуществлять в молотковых дробилках, чем в щековых, так как последние придают частицам ле-щадную форму.
Наиболее эффективным является применение мраморов, плотных известняков и других относительно мягких пород, при достаточной прочности обеспечивающих хорошее сцепление частиц каменной крошки с цементными прослойками и, как следствие высокую морозостойкость бетона. Основное требование к такому заполнителю заключается в равномерности окраски. Особенно она необходима при изготовлении однотонных бетонов белого и черного цветов.
Палитра заполнителя из естественного камня в ряде случаев может быть расширена его термической обработкой — обжигом в пределах температур 1173-1473 К. Происходящее при этом изменение цвета является результатом, с одной стороны, выгорания органических примесей, с другой — изменения валентности содержащихся в породе красящих окислов, в основном железа.
Так, известен способ получения термолита — продукта обжига опоковидных пород. Этот материал выдерживает 25-35 циклов МРЗ и имеет прочность при сжатии 40,0-100,0 МПа. Обладая довольно значительной пористостью, он хорошо сцепляется с цементным камнем, создавая с ним прочный монолит.
Исследованиями, выполненными в Харьковском политехническом институте установлено, что из месторождений таких пород наилучшими являются Фокинское месторождение Брянской области (серо-зеленый трепел), Журавлевское, близ Харькова (глинистый диатомит), месторождение обогащенной С02 опоки в районе Саратова. В зависимости от содержания Ре20з термолит при обжиге принимает окраску белую, розовую, оранжевую, коричневую и черную (в присутствии глауконита).
По окрашиванию песка и крупного заполнителя имеются разработки лабораторий Дальневосточного политехнического института. Материалами для силикатного покрытия служат минеральные пигменты (сурик, охра, окись хрома и др.), растворимое стекло (калиевое и натриевое) и закрепители пленки — хлористый кальций и хлористый аммоний.
В зависимости от требуемой интенсивности окраски расход пигмента колеблется от 10 до 20% от массы жидкого стекла. Расход же последнего при окрашивании песка составляет 5% от его массы, при окрашивании гравия или щебня он значительно меньше.
Покрытие заполнителя для бетона керамическими глазурями и эмалями широко применяется за рубежом. Так, например, в США такие покрытия наносятся на щебень из обожженной глины. В Австралии проводились опыты по окрашиванию каменной крошки из базальта, гравия (морской гальки) и кварца глазурями, содержащими в качестве красителей: окись хрома (зеленый цвет), окись кобальта (голубой), двуокись марганца (пурпурный), окись железа (красный), окись меди (голубой) и др. Их содержание составляло от 4 до 8%. Толщина глазурного покрытия составляла от 0,05 до 0,1 мм, при этом расход глазури на окрашивание 1 кг заполнителя в зависимости от крупности его зерна колебался от 20 до 31,5 кг.
