Цветные цементы
Цветные цементы на сегодняшний день, как в отечественной, так и в зарубежной практике получаются главным образом совместным помолом белого клинкера с пигментами. К качеству последних в этих условиях предъявляются весьма жесткие требования. Они должны обладать:
а) большой красящей способностью, позволяющей вводить их в минимальных количествах, обеспечивая тем самым сохранение прочности цемента и не создавая значительной надбавки к его стоимости;
б) высокой стойкостью к действию щелочей, солнечному облучению и атмосферным влияниям;
в) отсутствием вредных примесей, отрицательно влияющих на физико-механические свойства цементного теста и затвердевшего камня или образующих высолы на его поверхности:
г) широкой цветовой палитрой и невысокой стоимостью.
Перечисленным требованиям отвечает ряд минеральных и органических пигментов, а также некоторые железосодержащие, так называемые красковые, руды. В частности, из минеральных синтетических пигментов наиболее доступны и перспективны для применения в цементной промышленности — железоокисные. Они бывают желтого, вишнево-красного, коричнево-красного и черного цветов. В желтых пигментах носителем окраски является трехводный гидрат окиси железа. Красный железоокисный пигмент представляет собой почти чистую окись железа, черный — содержит соединение FeO Fe203, соответствующее магнетиту.
Все железоокисные пигменты получаются осаждением гидрата окиси железа из железного купороса и последующим прокаливанием осадка при температуре от 473 до 1173 К. Путем введения в процессе осаждения гидрата окиси железа некоторых добавок придают железоокисным соединениям различные оттенки. Красный железоокисный пигмент, так называемый редоксайд, содержит около 95% РегОз. Он характеризуется большой красящей способностью, щелоче- и светостойкостью. При добавке 0,2-0,5% редоксайда цемент окрашивается в ощутимые розовые тона; предельное его содержание в цементе, обеспечивающее получение интенсивного терракотового цвета, составляет 5%. Стоимость 1 т редоксайда 800 руб. Его выпускают заводы в Челябинске, Ростове-на-Дону, Владимире и др.
Желтый железоокисный пигмент также отличается высокой щелоче- и светостойкостью, но термическая стойкость его ограничена, так как выше 473 К происходит отщепление воды, и цвет пигмента изменяется — он краснеет. Содержание его в цементе может колебаться в пределах 1-9%, стоимость 1 т составляет 240 руб. Вырабатывается этот пигмент ярославским заводом «Победа рабочих» и др.
Черный железоокисный пигмент содержит 18-26% FeO и 72- 74% РегОз. Он нерастворим в щелочах, обладает свето- и атмос-феростойкостью, но характеризуется меньшей красящей способностью, чем другие черные пигменты, и наиболее эффективно используется в сочетании с ними или же для получения серого цвета.
Одним из древнейших черных пигментов является сажа. Ее основная составляющая — углерод, содержание которого достигает 92-95%. В лакокрасочной промышленности применяется специальная высокодисперсная сажа, полученная от сжигания газообразных продуктов.
Сажа обладает высокой красящей способностью, устойчива к щелочам и кислотам, свето- и атмосферостойка. Недостаток сажи — гидрофобность, затрудняющая ее смешивание с окрашиваемым материалом, что требует предварительной обработки пигмента специальными поверхностно-активными веществами.
Для окрашивания цемента в зеленый цвет используется окись хрома СГ2О3, получаемая путем прокаливания хромпика К2СГ2О7 в восстановительной среде при температуре 1073-1173 К.
Окись хрома имеет темно-зеленый цвет, иногда с оливковым или синеватым оттенком. Она вполне щелоче- и светостойка, но в щелочной среде способна при 873 К переходить в Сг03, изменяя при этом цвет на желто-бурый. Пигмент обладает низкой красящей способностью, его минимальное содержание в зеленом цементе 3-5%. Хорошим, но более дорогим зеленым пигментом является изумрудная зелень, обладающая красивым изумрудно-зеленым цветом. Она достаточно щелочестойка и устойчива к действию солнечного света, атмосферных факторов и агрессивных газов.
Из органических пигментов подавляющее большинство отличается низкой светостойкостью, теряя цвет уже при 10-15-часовом ультрафиолетовом облучении. Исключение составляют голубой и зеленый фталоцианиновые пигменты, обладающие высокой устойчивостью к солнечному свету, атмосферным воздействиям, щелочам и кислотам.
Эти пигменты открыты в 30-х годах нашего века. Они являются производными фталоцианина и близки по составу к природному красящему веществу хлорофиллу, придающему зеленый цвет растениям. Зеленый и, в особенности, голубой фталоцианиновые пигменты обладают исключительно высокой красящей способностью, вызывая интенсивное окрашивание цемента при добавке к нему в количестве 0,1-0,3%. Однако дефицитность и высокая стоимость их (цена 1 т голубого пигмента приблизительно равна 4000, зеленого 8000 руб.) на сегодняшний день ограничивают возможность применения этих пигментов при массовом выпуске цветных цементов.
Из природных минеральных пигментов для окрашивания цемента находят применение охра, сурик и марганцевые руды.
Железоокисная охра состоит в основном из гидратов окиси железа- гетита и лимонита. В лучших ее образцах количество доходит до 65-78%, т. е. по красящей способности такой природный пигмент не уступает синтетическому железоокисному. Среднее содержание в охристых рудах — примерно 50%. Их совместный помол с цементным клинкером позволяет получить насыщенный желтый цвет при добавке не менее 7% пигмента.
Природный красный пигмент — сурик железный, добываемый в Кривом Роге, содержит в основном гетит. Количество в нем колеблется в пределах 65-75%. В молотом виде из-за чешуйчатого строения частиц этот пигмент обладает большой красящей способностью. Цвет его красный и терракотовый. При добавке сурика в количестве от 1 до 10% можно получить цементы широкой гаммы розовых и красных тонов.
К группе природных черных пигментов относится пиролюзит — обогащенная марганцевая руда, состоящая почти целиком из двуокиси Мп. Наиболее качественные марганцевые руды разрабатываются в Грузии (Чиатурское месторождение). Добавка к клинкеру 10-15% позволяет получить цемент черного цвета без снижения его прочности.
