13. Белый и цветной цементы. Особенности технологии производства, рациональное применение в строительном комлексе.

Белый и цветные портландцемента отличаются от обычного главным образом белым цветом или окраской чистых тонов, что позволяет использовать их в декоративных целях. В виде растворов и бетонов на белых и цветных заполнителях их применяют для облицовки панелей и блоков, для наружной и внутренней архитектурной отделки зданий и сооружений различного назначения, при изготовле­нии плит для полов, ступеней, скульптур и т. д., наконец, для изготовления цементных красок.

Грязноватый темно-серый цвет обычного портландцемента обусловлен высоким содержанием в нем окиси железа и таких соединений, как окись марганца, окись хрома и др.» заметно влияющих на окраску цемента.

Белый и цветные цементы готовят на маложелезистом клинкере, отличающемся от обычного повышенным содержанием SiO₂ (23,5—25,5%) и А1₂0₃ (5,5—7%), а главное, незначительным количеством окиси железа (до 0,4—0,5%). В лучших образцах белого цемента содержание Ре₂0₃ не превышает 0,25—0,35%, а МпО — 0,005 — 0,015%. Мине­ралогический состав клинкера для белых цементов колеб­лется в пределах (%) : С₃S 35—50; С₂S 35—45; С₃А 14— 17; С₄АF 0,9—1,4. Содержание в нем Мg0 не должно превышать 4,5%.

Для производства белого и цветного портландцементов используют наиболее чистые разновидности карбонатного и песчано-глинистого сырья. В частности, применяют чистые известняки или мел, содержащие не более 0,15% Fе₂0₃ для белого цемента и 0,25% для цветного, а соединений марганца (в пересчете на МпО) соответственно не более 0,015 и 0,03%. Глинистым компонентом служат каолин, отходы от его обогащения и другие материалы. Для повышения сили­катного модуля применяют тонкозернистые белые кварцевые пески, отходы кварцевого песка, получаемые при обогащении каолина, и др. Содержание Ре₂0₃ в глинистом и кремнеземистом сырье не должно превышать 1%, а двуокиси титана ТiO₂ — 0,8%.

Производство белого и цветных портландцементов по последовательности технологических операций и видам ис­пользуемого оборудования мало отличается от производства обычного портландцемента, но оно сложнее и имеет ряд особенностей.

Для предотвращения попадания в сырье случайных включений железистых примесей поступающие на завод известняки обогащают последовательным дроблением и грохочением в воздушно-сухом состоянии или мокрым способом. При этом от перерабатываемой массы отделяют на­иболее рыхлые породы, чаще всего содержащие ожелезненные примеси. Чтобы сырьевые материалы, а также белый цемент не загрязнялись при измельчении присадками ме­таллического железа, применяют дробилки и мельницы со специальной трудно истираемой стальной футеровкой или футеровкой из неметаллических материалов (фарфоровые плиты, плиты из базальта, кремнистого песчаника и др.). Из таких же материалов изготовляют и мелющие тела. Сей­час для этой цели широко применяют искусственный мате­риал «уралит».

Сырьевую смесь обжигают во вращающихся печах на беззольном топливе (мазуте или газе). Вследствие почти полного отсутствия окиси железа в сырьевой смеси жидкая фаза при обжиге, состоящая преимущественно из С₃А, образуется при более высокой температуре (1425—1450°С)| чем при обжиге обычного клинкера, и характеризуется большой вязкостью и коротким интервалом температур между ее плавлением и застыванием. Поэтому маложеле­зистый клинкер обжигают при повышенных температурах— 1600—1650° С. Это приводит к снижению производитель­ности печей, увеличивает расход топлива и снижает стой­кость футеровки. Для облегчения обжига в сырьевую смесь целесообразно вводить минерализаторы — плавиковый шпат или кремнефтористый натрий (до 1% массы сырьевой смеси).

При выходе из печи маложелезистый клинкер в какой-то мере сохраняет присущую обычному клинкеру зеленоватую окраску. Чтобы повысить белизну маложелезистого клин­кера, его подвергают специальной обработке — отбелива­нию, сущность которой заключается в восстановлении при­сутствующего в клинкере Fе₂0₃ до закиси-окиси Fе₃0₄. Это соединение обладает малой красящей способностью, и его образование способствует устранению зеленоватой ок­раски и повышению белизны цемента.

Применяют два способа отбеливания клинкера: водяное отбеливание — клинкер непосредственно из печи при тем­пературе около 1300° С выгружают в бассейн с водой, за­тем высушивают в сушильном барабане при температуре не выше 300° С; газовое отбеливание — клинкер охлажда­ют в слабовосстановительной газовой среде от 1100—1200 до 200° С в специальном холодильнике.

Белый цемент получают тонким измельчением маложе­лезистого клинкера совместно с активной минеральной до­бавкой — белым диатомитом и необходимым количеством гипса.

Цветной портландцемент изготовляют совместным тонким измельчением белого маложелезистого или цветного клинкера, активной минеральной добавки — белого диатомита, красящей добавки (пигмента) и гипса. Цветной клинкер можно измельчать и без красящей добавки. Цветные клинкеры, по предложению П. И. Боженова, получают, вводя в сырьевые смеси небольшое количество соединений кобальта, хрома, марганца и др.

Содержание в белом и цветных портландцементах активной минеральной добавки не должно превышать 6%, а гипса, вводимого для регулирования сроков схватывания и твердения (в пересчете на S0₃),— 3,5%. Правильная дозировка гипса в этих цементах благодаря повышенному со­держанию в них С₃А (15—18%) особенно необходима. Белый цемент с пониженным и повышенным количеством S0₃ имеет обычно более низкую прочность. Белизна гипса, активной или инертной минеральной добавки (тонкоиз-мельченных) должна быть не ниже установленной для це­мента данного сорта.

Содержание в цветных портландцементах минеральных синтетических или природных красящих пигментов не должно превышать 15%, а органических — 0,3%. Крася­щие пигменты для цветных цементов должны обладать боль­шой красящей способностью, высокой стойкостью к щело­чам [в частности, к Са(ОН),₂, образующегося при твер­дении цемента], солнечному свету и атмосферным воздей­ствиям. Они не должны содержать вредных для цемента примесей и растворимых солей. Этим требованиям удовлет­воряют следующие пигменты: охра, придающая цементу желтый цвет; сурик, придающий красный цвет; двуокись марганца (пиролюзит), обусловливающий черный и корич­невый цвет; окись хрома, дающая зеленый цвет; окись ко­бальта и ультрамарин, придающие голубой цвет; углеро­дистые пигменты, обеспечивающие черный цвет. При полу­чении белого и цветного цементов можно также вводить пластифицирующие и гидрофобизирующие добавки, не ухудшающие цвет цемента, в количестве не более 0,5% его массы.

По соглашению сторон (поставщика и потребителя), в цветные цементы разрешается вводить стеарат кальция в ко­личестве не более 1% массы цемента или хлористый каль­ций в количестве не более 2% массы цемента. Эти добавки придают окрашенному декоративному слою изделий по­стоянную влажность, что способствует стабилизации цвета.

Белый и цветной цементы измельчают до тонкости, при которой при просеивании их пробы через сито № 008 про­ходит не менее 88% массы цемента.

Белый и цветной цементы схватываются и твердеют не­сколько медленнее обычных портландцементов. По стандар­там (соответственно ГОСТ 965—66 и ГОСТ 15825—70) начало схватывания этих цементов должно наступать не ранее 45 мин, а конец схватывания должен наступать не позднее 10 ч от начала затворения.

По этим же ГОСТам белый и цветные цементы разделя­ет по прочности на три марки: 300, 400 и 500, которые уста­навливают по показателям прочности при изгибе образцов-балочек размером 40 X 40 X 160 мм и при сжатии их полови-

нок из раствора состава 1 : 3 (по массе) с нормальным пес­ком, изготовленных и твердеющих в соответствии с требо­ваниями ГОСТ 310.4 —76 и испытываемых через 28 сут с момента изготовления.

Качество белого и цветных портландцементов прежде всего определяется их белизной, яркостью и равномер­ностью окраски. В зависимости от степени белизны белые цементы разделяют на три сорта: высший, БЦ-1 и БЦ-П, Устанавливают ее по значению коэффициента яркости, определяемого с помощью фотометров. Эталоном служит сернокислый барий, коэффициент отражения которого не менее 96,3%. По ГОСТ 965—66 коэффициент яркости по ВаО для белого цемента высшего сорта должен быть не менее 80%, БЦ-1 — 76% и БЦ-П — 72%. По белизне порошок белого цемента приближается к лучшим образцам фарфора, коэффициент яркости которого равен 70-^-90%.

Цветные цементы должны быть однородны по цвету в пределах утвержденных эталонов для каждого цвета. Эта­лоны основных цветов цветного портландцемента регламен­тированы ГОСТ 15825—70 и предъявляются заводами по тре­бованию потребителя. Цветные портландцементы по цвету подразделяют на следующие основные разновидности: жел­тый, розовый, красный, коричневый, голубой, зеленый и черный. Равномерность окраски цветных цементов обычно устанавливают на глаз, сравнивая цвет цементов, насыпан­ных рядом на гладкую поверхность и выровненных стеклом. При этом на границе стыков двух или нескольких проб одинакового по окраске цемента не должно быть разницы в цвете.

Белый и цветной цементы характеризуются повышенной усадкой при твердении и пониженной коррозионной стойкостью и морозостойкостью. Усадочные деформации в них возрастают с увеличением содержания белита и трехкальциевого алюмината, активных минеральных добавок и не­которых видов красителей.

Активные минеральные добавки, связывающие гидро­окись кальция в малорастворимые гидросиликаты кальция, в значительной мере уменьшают образование выцветов на декоративных облицовках из растворов и бетонов. Этому же способствует и введение в белые и цветные цементы гидрофобизирующих добавок.

Белые и цветные портландцементы необходимо хранить и транспортировать в специальных контейнерах.