Оксид заліза як пігмент та гідратація цементу: вплив на термін схоплювання й міцність

Коротше кажучи: Пігмент оксиду заліза — це дрібний порошок, а дрібні порошки конкурують з усіма іншими компонентами бетонної суміші за воду та домішки. У більшості заводів вплив на термін схоплювання та міцність через 28 днів незначний і помилково приписується пігменту, тоді як справжня причина лежить десь інде. Проведіть один контрольний замішування та одне забарвлене замішування з одного й того самого цементу, однакового водно-цементного співвідношення та однакових умов твердіння, а потім порівняйте терміни схоплювання та результати випробувань кубиків. Ця єдина пара замішувань дасть відповідь на справжнє запитання вашого клієнта.

Бетонозмішувальний завод змінює колір у п’ятницю, а результати випробувань кубиків у вівторок виявляються нижчими за норму. Спочатку звинувачують пігмент, оскільки він є єдиним компонентом, чия зміна візуально помітна. Іноді таке звинувачення виправдане. Частіше — ні.

Ось що насправді відбувається в змішувачі під час додавання кольору.

Пігмент — це другий порошок у переповненій системі

Цементні зерна гідратуються й, роблячи це, поглинають воду й виділяють тепло. Оксид заліза червоний (Fe2O3) не робить ні того, ні іншого. Він хімічно інертний у системі портландцементу, саме тому його колір зберігається десятиліттями.

Те, що він додає, — це поверхня. Пігмент у типовій дозі для бетону з інтегральним фарбуванням додає велику кількість дуже дрібних частинок. Ці частинки прагнуть до води й прагнуть до неї в той момент, коли суміш ще пластична. У результаті зазвичай трохи зростає потреба у воді, а пластична суміш стає трохи жорсткішою при тій самій осадці.

Є ще один ефект, який «підловлює» виробників. Дрібні поверхні пігменту можуть поглинути частину повітровтягувального або водознижувального добавки, перш ніж вона досягне цементу. Доза, яку ви вказали в карті замішування, залишається в барабані. Але її ефективна кількість менша.

Саме час схоплювання — це те, що ви помічаєте першим

Налаштування — це теплова та хімічна подія. Трикальційовий силікат (C3S, основна фаза, що надає міцності портландцементу), починає реагувати, і паста загущується. Будь-що, що уповільнює доступ води до зерен цементу, зміщує цю криву праворуч.

На практиці забарвена суміш часто набирає твердості трохи пізніше, ніж контрольна. Затримка на десять–двадцять хвилин є типовою й зазвичай нешкідливою. Важливо, чи є таке зміщення стабільним і чи зростає воно зі збільшенням дози пігменту.

Існує два методи визначення цього. Метод голки Вікат (ASTM C191, випробування проникнення голкою у пасту) дає чітке числове значення в лабораторних умовах. Метод опору проникненню (ASTM C403, зонд, який вводять у просіяний розчин) краще підходить для реальної суміші з заповнювачем. Обидва методи, застосовані до контрольного зразка й забарвеного зразка з того самого партії цементу, вказують величину зміщення.

Відокремлення пігменту від усього іншого

Втрата міцності має багато причин. Варіації партій цементу, вологість заповнювача, похибки дозування, умови твердіння та температура укладання — усе це впливає на результат. Якщо ви змінюєте одночасно й пігмент, й склад суміші, ви нічого не дізнаєтеся.

Зберігайте контрольну суміш справжньою: той самий силос цементу, те саме сховище заповнювача, те саме співвідношення води до цементу (w/c — маса води, поділена на масу цементу), та та сама партія добавок. Змінюйте лише пігмент. Виготовте циліндри з обох сумішей, твердіть їх поруч одне з одним і випробуйте на стиск при 7 та 28 днях за стандартом ASTM C39.

Якщо забарвлена суміш показує нижчу міцність порівняно з контрольною на обох термінах, а різниця зростає, це справжній ефект, і першим, що слід перевірити, є дозування пігменту. Якщо ж результати двох сумішей знаходяться в межах звичайного розсіювання ваших власних випробувань, пігмент не є причиною проблеми — шукайте причину у режимі твердіння та вологості.

Будьте чесними також щодо розсіювання. Два циліндри — це не доказ. Заводи змішування, які сперечаються про півмегапаскаля з окремими кубиками, зазвичай сперечаються про шум.

Три речі, що важливіші за колір

Дозування пігменту за вагою, а не ложкою. Пігмент, зважений із точністю до кілограма для партії об’ємом 2 кубічних метри, є прийнятним. Пігмент, доданий лопатою, — ні, і виникаючі відтінкові відхилення зазвичай приписують постачальникові.

Час диспергування. Пігмент, введений наприкінці циклу й вивантажений через тридцять секунд, ніколи не диспергує повною мірою. Ви отримуєте смуги, а також суміш, поведінка якої відрізняється від тієї, що була протестована в лабораторії. Надайте повний інтервал перемішування й спостерігайте за вивантаженням.

Завжди проводьте процес твердіння. Кольоровий бетон оцінюють за поверхнею, а саме на поверхні перш за все проявляється ефект твердіння. Колірна плита, що висихає занадто рано, виглядає плямистою й сприймається як дефект пігменту. Зазвичай це не так.

Те, що завод робить неправильно, майже завжди стосується саме цих трьох елементів, а не барабана з пігментом.

Випробування, яке відповідає на запитання за один замішувальний цикл

1. Використовуйте номер партії цементу, яку ви дійсно будете використовувати виробничо, і зберігайте контрольну та випробувальну суміші на цій самій партії.
2. Заздалегідь, ще до початку роботи, зафіксуйте на папері водно-цементне співвідношення та дозу домішки й запишіть бажане значення осідання конуса.
3. Приготуйте контрольну суміш без пігменту. Відлийте циліндри й виміряйте час схоплювання за методом Вікат або глибину проникнення.
4. Приготуйте забарвлену суміш у виробничій дозі. Використовуйте той самий цемент, ті самі заповнювачі й те саме водно-цементне співвідношення. Відлийте циліндри й виміряйте так само.
5. Запишіть значення осідання конуса для обох сумішей. Якщо потреба у воді змінилася, вкажіть, скільки води або домішки знадобилося, щоб відновити бажане осідання конуса.
6. Розламайте циліндри на 7-й та 28-й добі. Зберігайте результати разом із записами про партії, а не в чийсь записнику.
7. Якщо ви використовуєте виробництві більше ніж одну дозу пігменту, повторіть випробування на верхньому кінці діапазону. Ефект залежить від дози.
8. Зберігайте зразок партії пігменту (затверджений зразок, який зберігається для порівняння) разом із зразком партії цементу, щоб у наступному році аргументи мали під собою доказову базу.

Що постачальник пігментів зобов’язаний надати вам у цьому випадку

Постачальник пігментів не може пояснити, як його продукт поводиться у вашому мішалці. Він може повідомити вас про склад свого продукту та гарантувати однаковий склад партії за партією, щоб ваші випробування залишалися валідними.

Ми виробляємо пігменти оксиду заліза вже 26 років: червоні (Fe2O3), жовті (α-FeOOH), чорні (Fe3O4), коричневі, а також композитні зелені й сині марки для бетону, розчину, асфальту, фарб, пластмас і гуми. Мінімальне замовлення — 1 тонна (1000 кг); пробні партії можуть бути взяті з тієї самої виробничої партії, на яку посилається комерційна пропозиція, разом із номером партії та сертифікатом аналізу.

Якщо ви шукайте певний час або міцність для кольорового бетону, надішліть нам проект суміші та партію цементу, яку ви використовуєте. Ми підберемо партію пігменту під неї, щоб єдиною змінною у вашому випробуванні була саме та, яку ви планували перевірити.

Контакт: [email protected] | +86-13400211655