|
|
Это гидравлические вяжущие
вещества, получаемые путем совместного тонкого измельчения белого или
цветного цементного клинкера, активной минеральной добавки — белого
диатомита, гипса й пигмента или краековой руды. Цветной клинкер можно
измельчать и без пигмента. Получают его в результате обжига до спекания (или
плавления) сырьевой смеси надлежащего состава и охлаждения в условиях,
обеспечивающих его отбеливание и изменение цвета.
По ГОСТ 15825—80 цветной цемент должен содержать не менее
80% клинкера, не более 6% диатомита и не более 15% минерального
синтетического или природного пигмента, пигментного сырья или краековой руды.
Органического пигмента должно быть не больше 0,5% массы клинкера. В цветной
цемент можно вводить также пластифицирующие добавки или гидрофобизующие в
количестве не более 0,3% массы цемента в пересчете на сухое вещество.
Пигменты и пигментное сырье должны обладать
щелочестойкостью, светостойкостью и не содержать вредных для прочности и
морозостойкости цементного камня примесей. При измельчении цемента
одновременно можно применять не более двух пигментов. В цветные цементы,
предназначенные для покрасок, следует вводить стеарат кальция не более 1% или
хлористый кальций не более 2% массы цемента. Существуют утвержденный эталон,
а также специальная шкала на цементы следующих цветов: светло-желтый, желто-
золотистый, оранжевый, светло-розовый, розовый, красный, светло- и
темно-коричневые, зеленый, голубой и черный.
Окраска природных минералов объясняется в большинстве
случаев присутствием в составе минерала элементов красителей, называемых
хромофорами. Имеются минералы, окраска которых не связана с их химическим
составом и обусловлена содержанием в виде изоморфной примеси иона-хромофора.
Хромофорами являются Fe, Са, Ni, Мп, Cr, Ti, Си и др. Первое место среди
хромофоров занимает железо в виде оксида F3+. Оно придает цементу интенсивный
цвет — красный, бурый, желтый; ион F2+ дает зеленоватые н голубоватые цвета.
Окраска хрома обусловлена присутствием преимущественно трехвалентного Сг3+. В
зависимости от особенностей кристаллической структуры минерала трехвалентный
хром может придавать ему изменчивый цвет от красного до изумрудно-зеленого.
Минеральные синтетические и природные пигменты, пигментное
сырье и красковые руды, за исключением марганцовых и хромистых, являются
преимущественно железоокс'идиыми. Большинство органических пигментов не
обладает щелочестойкостью. Исключение составляют голубой и зеленый
фталоцианиновые красители, характеризующиеся высокой стойкостью к щелочам,
кислотам и атмосферным реагентам. Они обладают сильной красящей способностью,
позволяющей получать цементы чистого и яркого цвета.
П. И. Боженов и Л. И. Холопова [14] разработали способ
окрашивания самих клинкерных минералов путем введения малых количеств
красителя. В результате исследований ими установлено, что для получения
цветных клинкеров необходимо в маложелезистую сырьевую смесь до обжига
вводить один из оксидов или соединений хрома, марганца, кобальта и никеля
(0,05% — 1 % ). При применении оптимального количества оксидов марганца, хрома
или никеля наиболее эффективно окрашиваются белитовые клинкеры. Белит
обладает высокой восприимчивостью к окраске, поскольку в его кристаллическую
структуру может входить хромофор. Характерно, что алит воспринимает окраску
лишь в отдельных случаях, например при добавке соединений кобальта.
На Щуровском заводе обжигали зеленый клинкер1 из
маложелезистой сырьевой смеси, в которую вводились добавки боя
хромомагнезитового кирпича. Содержание красящих оксидов в клинкере
составляло: Сг20з—1,19% и Fe203 — 0,75%). Клинкер охлаждался в воде по
технологии, принятой при производстве белого цемента. Полученный цемент
обладал интенсивной зеленой окраской и повышенной прочностью на сжатие.
Следует указать на то, что четкое представление о цвете
цемента, полученного из окрашенного клинкера, можно получить при его
твердении. Гидратация окрашенных клинкерных зерен вызывает заметное изменение
цвета, на поверхности цементных зерен появляются гелевидные и
субмикрокристаллические гидратные новообразования, окрашенные даже если они
содержат очень малые количества железистых соединений. Вызывают изменение
цвета пропаривание и автоклавная обработка, после чего он становится
устойчивым. Наиболее цветоустойчивы в этих условиях твердения бели- товые
цементы. Алитовые высокоалюминатные цементы при гидратации хуже сохраняют
окраску, которую придают им слабо гидратнрованные окрашенные зерна менее
активного белита.
Чтобы цвет цементов, полученных из окрашенных клинкеров
был более интенсивным, П. И. Боженов и Л. И. Холопова предложили ««подкрашивать»
их, вводя в состав цемента при его помоле соответствующие по цвету
щелочестойкие железооксидные либо фта- лоцианиповые пигменты (0,05—3%)• Такие
цементы должны твердеть преимущественно в нормальных атмосферных условиях.
Интересные опыты проведены на Опытном заводе Гипроцемента по прокрашиванию
клинкера белого цемента в водных растворах солей металлов и некоторых
органических красителей, образующих с гидроксидом кальция твердеющего цемента
нерастворимые цветные лаки. Этим способом можно также повысить интенсивность
цвета цемента из окрашенного клинкера. По предложению С. С. Черепов- ского и
О. К. Алешиной, клинкер охристого цвета' можно получать путем отбеливания в
слабо восстановительной газовой среде клинкера с относительно высоким
содержанием оксида железа 0,8—2,5%. Цветные цементы разделяются на марки 300,
400, 500 (ГОСТ 15825—80). Производство их организовано на трех цементных
заводах.
Электроплавленые цветные цементы по технологии НИИЦемента
получают путем расплавления ферро- хромовых или доменных шлаков. Смесь
феррохромо- вого шлака и извести расплавляют в трехфазной электродуговой
полупроизводственной печи. При 2223 К расплав выпускают из печи, он быстро
заполняет изложницу, где и охлаждается. Проводилась также опытная грануляция
расплава [45]. Из-за преобладавших в печи при высоких температурах
восстановительных процессов клинкер содержал до 0,16% оксида железа (II) и до
0,34% оксида хрома. Интересно, что в процессе плавки происходило
восстановление оксида магния и его возгонка. В результате содержание MgO в
клинкере снижалось с 8 до 4%. Коэффициент отражения медленно охлажденного
клинкера составлял 60—78%, а гранулированного па 5—6% ниже, причем клинкер
приобретал зеленоватый оттенок.
Поскольку электроплавленые шлаки содержат хром, их можно
использовать в качестве окрашивающей добавки для получения цемента зеленого
цвета при применении маложелезистого клинкера. Электроплав- лсные цементы
несколько отличаются от белых цементов, полученных спеканием. Нормальная
густота этих цементов на 4% ниже, чем у цемента Щуровского завода. Испытания
образцов цементов двухгодичного Срока твердения показали непрерывный рост их
прочности. Для них предпочтителен водный режим твердения. Они характеризуются
также меньшей усадкой и вполне удовлетворительной морозостойкостью.
|