Jan Přikryl Anorganické pigmenty, technologie výroby barevných betonů

ÚVOD Beton v architektuře  Výborný konstrukční materiál  Uniformita / fádnost  Suroviny  Možnosti technologie Pigmenty  Jeskynní malby  Přírodní pigmenty – kopané (hlinky, rudy, zeminy)  Pigmenty syntentické (vyšší čistota) tis. let př. n.l., jeskyně Chauvet, Ardeche, Francie

BARVA A JEJÍ NOSITEL Munsellův systém 1. systém pro kategorizaci barev Vjem barvy (červená, zelená, modrá) Nositel barvy (obvykle barevný pigment) Fyzikální podstata – vjem barvy je spojený se světlem (elektromagnetické záření) E = h = hc/ Efekty světla při dopadu : rozptyl, absorpce, lom, odraz, ohyb, interference.

BARVA A JEJÍ NOSITEL Lidské oko vnímá pouze oblast od 390nm do 750nm elektromagnetického spektra Na vjemu barvy se podílejí 3 respektive 4 složky:  zdroj světla (obvykle Slunce)  předmět (který část dopadajícího světla pohltí či rozptýlí a tak změní jeho intenzitu při různých vlnových délkách)  detektor (který odražené světlo zachytí a vyhodnotí)  mozek

BARVA A JEJÍ NOSITEL  Další vývoj = převézt spektrum na číslo (3) – relativizované souřadnice  Teprve ve 30. letech min. století definován prostor Lab (Lch) Přenosný spektrofotometr  na základě jednoduchých geometrických pojmů zavést představu a definici rozdílu dvou barev jako jejich vzdálenosti v tomto prostoru

VÝROBA ANORGANICKÝCH PIGMENTŮ Základní přehled technologii  Termické metody - kalcinační proces surovina: Síran železnatý heptahydrát (zelená skalice)  Proces srážení - metody přímého srážení (Síran železnatý v Θ, plynný amoniak + vzdušný kyslík) - srážecí postupy spojené s kalcinací  Lauxův process – výroba anilínu z nitrobenzenu redukcí kovovým železem  Pennimanův způsob

MATERIÁLOVÉ FORMY ANORGANICKÝCH PIGMENTŮ Pigmenty práškové nejlevější forma dobrá vybarvovací síla Skladovatelnost práší obtížně se dávkují drahé dávkovače špatná manipulace Jedná se o oxidy železa: Hematit, Magnetit hydroxioxidy železa Goethit alternativně oxidy chrómu (zeleně) či hlinito-křemičitany kobaltnaté (modře)

MATERIÁLOVÉ FORMY ANORGANICKÝCH PIGMENTŮ Pigmenty granulované Neprášivá forma Dávkovatelná forma Skladovatelnost Vyšší cena pneudávkovače Vznikají většinou tak, že k práškové formě pigmentu je přidáváno granulační aditivum a na speciálním zařízení se pigment s gran. aditivem suší, vzniklé granulované částice jsou podrobeny vytřídění na vhodné frakce

MATERIÁLOVÉ FORMY ANORGANICKÝCH PIGMENTŮ Pigmenty granulované - výroba S pomocí granulačního aditiva jsou získávány aglomeráty kulovitého tvaru o velikosti 0,1 až 0,5mm

MATERIÁLOVÉ FORMY ANORGANICKÝCH PIGMENTŮ Pigmenty tekuté Neprášivá forma Dávkovatelná forma Snáze smíchatelné Horší skladovatelnost Skladovatelnost Vyšší cena Kontenery vysocekoncentrované vodní suspenze pigmentů s přídavkem aditiv, které umožňují ztekucení pigmentů a stabilizují je za účelem skladování

BALENÍ A PŘEPRAVA Kontejnery o objemu l Práškové a granulované pigmenty Tekuté pigmenty V pytlích po 25 (20) Kg V žocích po 1 tuně Jednorázové vícevrstvé žoky umístěné na paletách (1t, objem dle hustoty)

ANORGANICKÉ PIGMENTY V BETONU  Pigment je prášková látka, která po rozptýlení ve vhodném prostředí má krycí schopnost.  Dle „betonářské“ EN chápány jako inertní příměs (typ I)  Pro použití do betonů je nutno volit světlo-stálé a alkali- vzdorné pigmenty na bázi oxidů železa.  Pigmenty do betonu podléhají ČSN EN Pigmenty pro vybarvování stavebních materiálů na bázi cementu a/nebo vápna.  Spotřeba pigmentů neustále roste, ve světě již nyní dosahuje hranice 850 tis. t/rok.

TECHNOLOGIE VÝROBY BAREVNÉHO BETONU Práškové pigmenty 1.Práškový pigment přidávat do míchačky po promíchání kameniva s cementem a minerálními příměsemi…míchání pigmentů s ostatními surovinami „na sucho“ 2.přidání plastifikátorů a vody. Práškové pigmenty se mohou také přidávat po dispergaci v části záměsové vody, před přidáním plastifikátorů Tekuté pigmenty 1.jemné a hrubé kamenivo, 2.tekutý pigment, 3.cement, voda, plastifikátor. Granulované pigmenty 1.přidávány do suchého kameniva směs intenzivně míchána při prodloužené době míchání. V tomto časovém úseku se docílí semletí zrn granulátu, dojde k úplnému rozvinutí povrchu pigmentu, to zaručuje využití vybarvovací síly pigm. 2.Poté se nadávkují ostatní komponenty.

OBVYKLÉ DÁVKOVÁNÍ ANORGANICKÝCH PIGMENTŮ * vztaženo na množství cementu (hmotnostní % z mc) Typ pigmentu Dávka pigmentu [%]* ČervenýŽlutýČerný Práškové pigmenty2-4%6-9%4-5% Tekuté pigmenty5-6%10-15%7-8% Granulované pigmenty 2-4%6-9%4-5%

DÁVKOVACÍ ZAŘÍZENÍ NA GRANULOVANÉ A PRÁŠKOVÉ PIGMENTY  Gravitační či mechanický posun materiálu z násypky  Komorový podavač na tenzometru  Doprava ve vznosu (přefukování) až desítky m  Diskontinuální proces

DÁVKOVACÍ ZAŘÍZENÍ NA TEKUTÉ PIGMENTY  Tekutý pigment je skladován ve stacionárních kontejnerech  1 navažovácí nádoba až pro 4 odstíny  Doprava díky membránovým čerpadlům  Nutnost čištění a promíchávání obsahu kontejnerů

BETON JAKO MATRICE K PROBARVENÍ Aplikace - vibro-lisovaná výroba Aplikace - Konstrukční beton

BETON JAKO MATRICE K PROBARVENÍ Architektonická řešení

BETON JAKO MATRICE K PROBARVENÍ Moderní zástavba - Seoul, Paju, Korea

BETON JAKO MATRICE K PROBARVENÍ Administrativní budovy - Minnaert building u Utrechtu

BETON JAKO MATRICE K PROBARVENÍ Astra bridge - Stockholm

BETON JAKO MATRICE K PROBARVENÍ Lité podlahoviny

BETON JAKO MATRICE K PROBARVENÍ Vymývaný beton – barevné matrice

VLIVY NA ODSTÍN BETONU PŘI POUŽITÍ URČITÉHO DRUHU PIGMENTU  Dávka pigmentů musí být dodrženo naprosto stejné dávkování při stejném odstínu  Barva cementu šedé cementy mají v závislosti na složení mnoho odlišných odstínů šedi.  Vodní součinitel „w“ Vyšší „w“ vyvozuje vyšší jas i sytost (díky nižšímu podílu cementu)  Ovlivnění chemickými přísadami snížení vodního součinitele + speciální přísady s pozitivním účinkem na vybarvení betonu  Doba míchání a jeho způsob prodloužením doby míchání dochází u některých pigmentů k mírnému posunu do žlutého spektra (např. u červení či hnědí)

BARVENÍ KONSTRUKČNÍCH BETONŮ Předpoklady dle ČSN EN kategorie B, by barvený beton neměl po 28 dnech zrání vykazovat nižší pevnosti v tlaku než 8% oproti neprobarvenému (referenčnímu) betonu stejného složení

BARVENÍ KONSTRUKČNÍCH BETONŮ Požadavky na beton  Čerpatelnost  Obsah jemných podílů do 0,25 mm má být do 8 % a jejich množství spolu s cementem se limituje podle maximálního zrna kameniva.  Konzistence stupně F2 – F3 měřená metodou rozlití  vodní součinitel w = 0,45 až 0,55 Pro barevné konstrukční betony platí stejné zásady pro dopravu, ukládání a zhutnění jako běžných monolitických pohledových betonů.

VLIVY NA TRVANLIVOST BAREVNÉHO ODSTÍNU  Typ použitého anorganického pigmentu (závisí na použitém odstínu)  Klimatické podmínky (dávka solární energie, množství srážek, nadmořská výška)  Kvalita betonové matrice  Dávka pigmentu * Normou ČSN EN je doporučováno vystavovat testované vzorky barevných betonů přirozeným klimatickým podmínkám na povětrnostních stanicích po dobu nejméně dvou let.

HODNOCENÍ BARVY A STÁLOBAREVNOSTI Proměřování odstínů: -Spektrofotometr – číselné vyjádření barvy - trichromatický systém CIE, se složkami X, Y, Z (1964) -Převod do systému L,a,b

TESTOVÁNÍ NA POVĚTRNOSTI Léto PodzimZima Jaro Aplikační vzorky podrobeny reálným klimatickým podmínkám

SIMULACE POVĚTRNOSTNÍCH VLIVŮ  QUV panel – 12 hodinový cyklus (UV s kondenzací)  SUNTEST – UV zářivka  Q-SUN – nejlepší simulace přirozeného prostředí (Xenonová zářivka + ostřik kapalinou)

ÚROVEŇ BAREVNÝCH ZMĚN  2-leté testování v reálném prostředí  Průběžné a konečné vyhodnocení

DĚKUJI ZA POZORNOST Ing. Jan Přikryl, Ph.D. Specialista aplikačního servisu Laboratoř stavebních hmot Precheza a.s. Nábřeží Dr.E.Beneše Přerov Tel: Fax: Precheza, a. s. - člen skupiny Agrofert