Oxid železitý ako pigment a hydratácia cementu: jeho vplyv na dobu tuhnutia a pevnosť

Krátko povedané: Oxid železitý je jemný prášok a jemné prášky sú v betónovej zmesi v súťaži so všetkým ostatným o vodu a prísady. V väčšine výrobných závodov je vplyv na dobu tuhnutia a pevnosť po 28 dňoch malý a chyba sa často pripisuje farbivu, hoci skutočná príčina leží inde. Pripravte jednu kontrolnú zmes a jednu zafarbenú zmes zo stejného cementu, rovnakého pomera voda/cement a rovnakého vytvrdenia, potom porovnajte dobu tuhnutia a výsledky kockových skúšok. Táto jediná dvojica zmesí odpovie na otázku, ktorú váš zákazník v skutočnosti kladiet.

V dávkovacom závode sa v piatok zmení farba a v utorok sa ukážu nízke výsledky kockových skúšok. Farbivo sa obviní ako prvé, pretože je to jediná viditeľná zmena. Niekedy je to spravodlivé. Často nie je.

Toto sa v skutočnosti deje v miešačke po pridaní farby.

Farbivo je druhý prášok v preplnenom systéme

Cementové zrná sa hydratujú a pri tom spotrebujú vodu a uvoľňujú teplo. Oxid železitý červený (Fe2O3) to nerobí. Je chemicky neaktívny v portlandskej cementovej sústave, preto udržiava farbu desiatky rokov.

To, čo však prináša, je povrch. Pigment v typickej dávke na celistvo sfarbený betón pridáva veľké množstvo veľmi jemných častíc. Tieto častice vyžadujú vodu a to v okamihu, keď je zmes ešte plastická. Výsledkom je zvyčajne malý nárast požiadavky na vodu a plastická zmes, ktorá sa pri rovnakej sprežite cíti mierne tuhšie.

Existuje druhý efekt, ktorý môže zaskočiť výrobné závody. Jemné povrchy pigmentu môžu odviesť časť vzduchového alebo vodoodpudivého prísadového prostriedku, skôr než sa dostane k cementu. Dávka, ktorú ste uviedli na výrobnej karte, je stále v miešačke. Menšia jej časť však vykonáva svoju funkciu.

Čas tuhnutia je prvým miestom, kde si to všimnete

Nastavenie je tepelná a chemická udalosť. Trikalciumsilikát (C3S, hlavná zložka portlandskeho cementu poskytujúca pevnosť) začína reagovať a tmel sa stuhuje. Akékoľvek faktory spomaľujúce prístup vody k zrnám cementu posúvajú túto krivku doprava.

V praxi sa pigmentovaná zmes často nastavuje o niečo neskôr ako referenčná zmes. Omeškanie o desať alebo dvadsať minút je bežné a zvyčajne neškodné. Dôležité je, či je tento posun konzistentný a či sa zväčšuje so zvyšujúcim sa množstvom pigmentu.

Rozhodnutie prinášajú dve metódy. Metóda ihly Vicat (ASTM C191, test prenikania ihly do tmelu) poskytuje v laboratóriu presné číselné hodnoty. Metóda odporu proti prenikaniu (ASTM C403, sonda zasúvaná do vysejanej malty) lepšie funguje pri skutočnej zmesi obsahujúcej štrk alebo piesok. V oboch prípadoch porovnanie referenčnej a pigmentovanej vzorky z rovnakej dávky cementu ukáže veľkosť posunu.

Oddelenie pigmentu od všetkého ostatného

Strata pevnosti má mnoho príčin. Zmeny v dávke cementu, vlhkosť prísad, tolerancia dávkovania, dozrievanie a teplota pri liatí všetky ovplyvňujú výsledok. Ak zmeníte súčasne pigment aj zmes, nič sa nedozviete.

Udržujte kontrolnú zmes objektívnu. Rovnaký silo s cementom, rovnaký skládkovací priestor so štrkom, rovnaký pomer vody ku cementu (w/c, teda hmotnosť vody delená hmotnosťou cementu), rovnaká dávka prísad. Menьте len pigment. Vytvorte valce z oboch zmesí, dozrievajte ich vedľa seba a skúšajte ich tlakom po 7 a 28 dňoch podľa ASTM C39.

Ak pigmentovaná zmes dosahuje nižšiu pevnosť ako kontrolná zmes v oboch vekoch a rozdiel sa navyšuje, ide o skutočný účinok a najprv treba preskúmať dávkovanie pigmentu. Ak sa výsledky oboch zmesí nachádzajú v rámci rozptylu vašich vlastných skúšok, pigment nie je príčinou problému a mali by ste sa zamerať na dozrievanie a vlhkosť.

Buďte uprimní aj vo vzťahu k rozptylu. Dva valčeky nie sú dôkaz. Závody na výrobu betónu, ktoré diskutujú o pol megapascalových rozdieloch na základe jediného kockového vzorky, zvyčajne diskutujú o šume.

Tri veci, ktoré majú väčší význam ako farba

Dávkovanie pigmentu podľa hmotnosti, nie podľa lyžice. Pigment odvážený s presnosťou na najbližší kilogram pre dávku 2 kubické metre je v poriadku. Pigment pridaný lopatou nie je, a následná farebná variabilita sa zvyčajne pripisuje dodávateľovi.

Čas disperzie. Pigment pridaný na konci miešacieho cyklu a vypustený o tridsať sekúnd neskôr sa nikdy nedisperguje. Vznikajú pruhovité škvrny a zmes sa správa inak ako tá, ktorú ste testovali v laboratóriu. Poskytnite plný čas na miešanie a pozorujte vypúšťanie.

Vždy vytvrdzovanie. Farbivý betón sa posudzuje podľa povrchu, a povrch je miesto, kde sa prvé prejaví vytvrdzovanie. Farbivá doska, ktorá sa vysuší skoro, vyzerá nejednotne a často sa chyblivo interpretuje ako chyba pigmentu. Vo väčšine prípadov však taká chyba neexistuje.

Tam, kde sa závod dopúšťa chyby, je takmer vždy práve tu – v týchto troch položkách – a nie v bubne s pigmentom.

Skúška, ktorá odpovedá na otázku jedným naliatim

1. Použite číslo šarže cementu, ktorú skutočne použijete, a udržiavajte kontrolnú i skúšobnú zmes na tej istej šarži.
2. Pred začatím pevne stanovte pomery vody ku cementu a dávkovanie prísad na papieri a zapíšte si cieľovú hodnotu spreženia.
3. Pripravte kontrolnú zmes bez pigmentu. Odliate cylindrické vzorky a zaznamenajte údaje z testu Vicat alebo penetrácie.
4. Pripravte zafarbenú zmes v produkčnej dávke. Použite rovnaký cement, rovnaké prísady a rovnaký pomer vody ku cementu. Odliate cylindrické vzorky a zaznamenajte údaje rovnakým spôsobom.
5. Zaznamenajte spreženie oboch zmesí. Ak sa zmenila požiadavka na vodu, poznačte si, koľko vody alebo prísad bolo potrebné na obnovenie cieľového spreženia.
6. Rozlámte cylindrické vzorky po 7 a 28 dňoch. Výsledky uchovávajte spolu so záznamami o dávkach, nie v niečom človeku notebooku.
7. Ak v produkcii používate viac ako jednu dávku pigmentu, opakujte skúšku na hornom konci rozsahu. Účinok je závislý od dávky.
8. Uchovajte si vzorku pigmentovej dávky (schválenú vzorku, ktorá sa uchováva na porovnanie) spolu s vzorkou cementovej dávky, aby ste mali dôkazy pre prípadné sporové situácie v nasledujúcom roku.

Čo vám pigmentový dodávateľ v tomto prípade dlží

Dodávateľ pigmentov nemôže vám povedať, ako sa jeho produkt správa vo vašom miešači. Môže vám uviesť zloženie produktu a zabezpečiť, že vám bude dodávať rovnaký produkt dávka za dávkou, aby vaše skúšobné testy zostali platné.

Vyrábame pigmenty oxidu železa už 26 rokov – červené (Fe2O3), žlté (α-FeOOH), čierne (Fe3O4), hnedé, ako aj kompozitné zelené a modré triedy pre betón, malty, asfalt, nátery, plasty a gumu. Minimálna objednávka je 1 tona (1 000 kg); skúšobné množstvá možno odobrať zo stejnej výrobnej dávky, na ktorú sa vzťahuje ponúka, vrátane čísla dávky a certifikátu analýzy.

Ak sledujete určitý časový parameter alebo pevnosť farebnej zmesi, pošlite nám návrh zmesi a dávku cementu, ktorú používate. Prispôsobíme dávku pigmentu tejto zmesi, takže jedinou premennou vo vašom pokuse bude práve tá, ktorú ste chceli testovať.

Kontakt: [email protected] | +86-13400211655