Pigment oxidu železnatého a hydratace cementu: jeho vliv na dobu tuhnutí a pevnost

Krátkým shrnutím: Oxid železitý je jemný prášek, a jemné prášky soutěží se všemi ostatními složkami betonové směsi o vodu a přísady. Ve většině továren má tento jev jen malý vliv na dobu tuhnutí a pevnost ve 28 dnech, a příčina se často mylně připisuje pigmentu, zatímco skutečná příčina leží jinde. Proveďte jednu kontrolní směs a jednu barevnou směs ze stejného cementu, se stejným poměrem voda/cement a stejným způsobem dozrávání, a poté porovnejte dobu tuhnutí a výsledky zkoušek krychlí. Tato jediná dvojice směsí odpoví na otázku, kterou si váš zákazník ve skutečnosti klade.

Výrobní zařízení změní barvu v pátek a výsledky zkoušek krychlí v úterý jsou nižší. Nejprve se obviňuje pigment, protože je jedinou viditelně změněnou složkou. Někdy je to oprávněné. Často však ne.

Toto je to, co se ve skutečnosti děje v míchačce po přidání barvy.

Pigment je druhý prášek v přeplněném systému

Cementová zrna se hydratují a při tomto procesu spotřebují vodu a uvolňují teplo. Železitý oxid červený (Fe2O3) to nedělá. V systému portlandského cementu je chemicky neaktivní, a proto udržuje svou barvu po desetiletí.

To, co skutečně přináší, je povrch. Barvivo v typické dávce pro celistvě barevný beton přidává velké množství velmi jemných částic. Tyto částice vyžadují vodu a vyžadují ji v okamžiku, kdy je směs stále plastická. Výsledkem je obvykle mírný nárůst požadavku na vodu a plastická směs, která se při stejné soudržnosti jeví poněkud tužší.

Existuje ještě druhý efekt, který může zaskočit výrobní zařízení. Jemné povrchy barviva mohou odvést část přísady pro vzduchování nebo snižování obsahu vody dříve, než tato přísada dosáhne cementu. Dávka uvedená na vaší výrobní kartě je stále v bubnu. Menší část této dávky však skutečně působí.

Nejprve si toho všimnete u doby tuhnutí

Nastavení je tepelná a chemická událost. Trikalciumsilikát (C3S, hlavní fáze poskytující pevnost v portlandském cementu) začíná reagovat a pasta ztvrdne. Cokoli zpomaluje přístup vody k zrnům cementu, posouvá tu křivku doprava.

V praxi se barevná směs často nastavuje o něco později než referenční směs. Zpoždění o deset až dvacet minut je běžné a obvykle neškodné. Důležité je, zda je toto zpoždění konzistentní a zda se zvyšuje s rostoucím množstvím pigmentu.

Existují dva způsoby, jak to určit. Zkouška jehly Vicat (ASTM C191, zkouška pronikání do pasty) poskytuje v laboratoři přesné číselné hodnoty. Metoda odporu proti pronikání (ASTM C403, sonda zasunovaná do síťované malty) lépe funguje u skutečné směsi obsahující kamenivo. V obou případech stačí provést zkoušku na referenční i barevné vzorku ze stejné šarže cementu, abyste zjistili velikost posunu.

Oddělení pigmentu od všeho ostatního

Ztráta pevnosti má mnoho příčin. Mezi ně patří změny v dávkování cementu, vlhkost kameniva, tolerance dávkování, způsob dozrávání a teplota betonové směsi při lití. Pokud současně změníte jak pigment, tak složení směsi, nedozvíte se nic užitečného.

Udržujte kontrolní směs co nejvíce objektivní. Použijte stejný silos s cementem, stejný skladištní prostor pro kamenivo, stejný poměr voda/cement (w/c, tj. hmotnost vody dělená hmotností cementu) a stejnou šarži přísad. Měňte pouze pigment. Z obou směsí odlívejte zkušební válce, dozrávejte je vedle sebe a zkoušejte jejich pevnost v tlaku podle ASTM C39 po 7 a 28 dnech.

Jestliže pevnost barevné směsi v obou termínech (po 7 i po 28 dnech) klesne pod úroveň kontrolní směsi a rozdíl se navíc zvětšuje, jedná se o skutečný vliv pigmentu a prvním parametrem, který je třeba zkontrolovat, je jeho dávka. Pokud se výsledky obou směsí pohybují v rámci běžného rozptylu vašich vlastních zkoušek, není pigment příčinou problému a měli byste se zaměřit na dozrávání a vlhkost.

Buďte upřímní i vzhledem k rozptylu. Dva válce nejsou důkazem. Betonárny, které diskutují o půl megapascalu na základě jediného kostky, obvykle diskutují o šumu.

Tři věci, které jsou důležitější než barva

Dávkování pigmentu podle hmotnosti, nikoli podle lžíce. Pigment zvážený s přesností na nejbližší kilogram pro dávku o objemu 2 m³ je v pořádku. Pigment přidaný lopatou není, a barevné odchylky, které z toho vyplývají, se obvykle připisují dodavateli.

Doba disperze. Pigment přidaný na konci cyklu a vyložený třicet sekund později se nikdy nedisperguje. Vznikají pruhy a směs se chová jinak než ta, kterou jste testovali v laboratoři. Umožněte plnou dobu míchání a sledujte vykládku.

Vždy provádět dozrávání. Barevný beton se posuzuje podle povrchu, a právě na povrchu se dozrávání projeví nejdříve. Pigmentovaná deska, která vysychá předčasně, vypadá skvrnitě a je často chybně interpretována jako vadný pigment. Ve většině případů tomu tak však není.

Tam, kde se závod dopouští chyby, je téměř vždy právě zde – v těchto třech bodech – a ne v bubnu s pigmentem.

Zkouška, která odpoví na otázku jediným nalitím

1. Použijte číslo šarže cementu, kterou skutečně budete zpracovávat, a udržujte kontrolní i zkouškové směsi na této jediné šarži.
2. Před zahájením práce pevně stanovte poměr voda/cement a dávku přísady na papíře a zaznamenejte požadovanou konzistenci (sledovanou hodnotu slumpu).
3. Připravte kontrolní směs bez pigmentu. Odlitte válce a změřte čas tuhnutí metodou Vicat nebo metodou průniku.
4. Připravte pigmentovanou směs ve výrobní dávce. Stejný cement, stejné kamenivo, stejný poměr voda/cement. Válce odlitte a změřte stejným způsobem.
5. Zaznamenejte hodnotu slumpu pro obě směsi. Pokud se změnila vodní náročnost, poznamenejte množství vody nebo přísady potřebné k obnovení požadované hodnoty slumpu.
6. Válce rozdrtíte ve 7 a 28 dnech. Výsledky uchovávejte spolu se záznamy o dávkách, nikoli v něčí poznámkovém bloku.
7. Pokud ve výrobě používáte více než jednu dávku pigmentu, opakujte zkoušku i pro horní hranici rozsahu. Účinek je závislý na dávce.
8. Uchovávejte si vzorek pigmentové šarže (schválený vzorek, který je uchováván pro porovnání) spolu se vzorkem cementové šarže, aby byly k dispozici důkazy pro případné spor v příštím roce.

Co vám pigmentový dodavatel v této situaci dluží

Dodavatel pigmentu nemůže říct, jak se jeho produkt chová ve vašem mísiči. Může vám sdělit jeho složení a může dodávat stejný produkt po celou dobu ve stejných šaržích, aby zůstaly platné vaše zkoušky.

Vyrábíme pigmenty oxidu železa již 26 let – červené (Fe2O3), žluté (α-FeOOH), černé (Fe3O4), hnědé a kompozitní zelené a modré stupně pro beton, malty, asfalt, nátěrové hmoty, plasty a pryž. Minimální objednávka činí 1 tunu (1 000 kg); zkušební množství lze odebrat ze stejné výrobní šarže, na kterou se vztahuje cenová nabídka, včetně čísla šarže a certifikátu analýzy.

Pokud hledáte konkrétní dobu nebo pevnost u barevné směsi, pošlete nám návrh směsi a šarži cementu, kterou právě používáte. Přizpůsobíme šarži pigmentu této směsi, takže jedinou proměnnou ve vašem pokusu bude právě ta, kterou jste chtěli testovat.

Kontakt: [email protected] | +86-13400211655