СПОСОБ ОКРАШИВАНИЯ ЦЕМЕНТНОГО БЕТОНА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2008 года по МПК C04B41/65 

Область техники

Изобретение относится к способам окрашивания цементных бетонов

на основе обычного портландцемента в затвердевшем состоянии и может быть использовано в производстве железобетонных и других конструкций для строительства и отделки зданий и сооружений различного назначения.

Уровень техники

Известен способ, предполагающий окрашивание затвердевшего бетона обработкой растворами солей меди, хрома, никеля, железа и других хромофорных элементов [Окрашивание белого и обычного портландцемента в готовых изделиях. К.Ростенко, М.Дулеба. // Сб. трудов "Технология белого и цветных цементов". Новочеркасск, 1979, с.120]. Для получения окрашенной поверхности изделия из белого цемента погружали в растворы указанных солей на 5-10 мин, а изделия из обычного (серого) цемента опускали в горячие растворы (80-90°С). Однако белый цемент является дорогостоящим материалом, выпускаемым в ограниченном количестве, а использование для приготовления бетона обычного цемента требует низкотехнологичной операции погружения изделия, особенно крупноразмерного, в горячий раствор, что весьма затруднительно.

Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому изобретению, т.е. прототипом, является способ получения окраски изделий на основе цементного бетона [Gottfried R., Herzog R. Способ получения строительных материалов с долговечными окрашенными поверхностями. Патент ГДР №213425, опубл. 12.09.1984], заключающийся в том, что на поверхность изделий непосредственно после их тепловой обработки наносят 5-75%-ный раствор красящих солей (сульфата, хлорида, ацетата или другой соли железа, меди, марганца, кобальта, хрома), после чего поверхность высушивают и покрывают защитной пленкой из соединений жирных кислот, алкил(арил)алкоксисилана (100 мл/м²) и т.п.

Недостатком прототипа является отсутствие чистой окраски (грязно-серый оттенок) поверхности, необходимость нанесения растворов окрашенных солей на поверхность изделий непосредственно после их тепловой обработки; кроме того, бетоны, окрашенные таким способом, имеют пониженные морозостойкость и водонепроницаемость.

Сущность изобретения

Изобретательская задача состояла в разработке способа окрашивания цементных бетонов на основе обычного цемента в затвердевшем состоянии, позволяющего получить чистый цветовой тон окрашенной поверхности в любое время после отвердевания материала, а также повысить морозостойкость и водонепроницаемость бетонов.

Поставленная задача решена разработкой способа окрашивания цементного бетона путем нанесения на его поверхность раствора окрашенной неорганической соли, отличающегося тем, что на поверхность предварительно наносят 10-15%-ный раствор ортофосфорной кислоты или алюмофосфатной связки, или алюмоборфосфатной связки и через 2-3 мин 8-12%-ный раствор хлорида или нитрата железа, цинка или бария, или сульфата железа или цинка, а затем - через 3-5 мин наносят раствор окрашенной неорганической соли, в качестве которого используют 8-10%-ный раствор сульфата меди или 12%-ный раствор хлорида хрома, или 20%-ный раствор хлорида кобальта.

Вариантом решения поставленной задачи является способ окрашивания цементного бетона путем нанесения на его поверхность раствора окрашенной неорганической соли, отличающийся тем, что на поверхность предварительно наносят 10-15%-ный раствор ортофосфорной кислоты или алюмофосфатной связки, или алюмоборфосфатной связки и через 2-3 мин 8-12%-ный раствор хлорида или нитрата железа, цинка, или бария, или сульфата железа или цинка, и дополнительно через 3-5 мин 8-20%-ный бесцветный раствор соли - хлорида марганца или нитрата свинца, или метасиликата натрия, или аминоацетата натрия, или оксалата натрия, причем на каждый указанный раствор бесцветной соли через 2-3 мин наносят соответствующий 8-10%-ный раствор окрашенной неорганической соли - на раствор хлорида марганца - раствор перманганата марганца, на раствор нитрата свинца - раствор дихромата калия, на раствор метасиликата натрия - раствор хлорида кобальта, на раствор аминоацетата натрия - раствор сульфата меди, на раствор оксалата натрия - раствор сульфата меди.

Используют ортофосфорную кислоту [ГОСТ 10678-76], алюмофосфатную связку [Химические основы технологии и применения фосфатных связок и покрытий / С.Л.Голынко-Вольфсон и др. - Л.: Химия, 1968, с.134] или алюмоборфосфатную связку [ТУ 113-08-606-87].

В качестве солей железа, цинка, бария используют хлориды железа (ГОСТ 4147-74), цинка (ГОСТ 7345-78 или ГОСТ 4529-78), бария (ГОСТ 742-78), нитраты железа (ГОСТ 4111-77), цинка (ГОСТ 5106-77), бария (ГОСТ 3777-76), а также сульфаты железа (ГОСТ 9485-74), цинка (ГОСТ 4174-77). Данные соли представляют собой кристаллические соединения, хорошо растворимые в воде.

Окрашивание поверхности можно производить в любое время после отвердевания раствора или бетона. Загрязненную поверхность старого бетона следует предварительно механически или химически очистить.

Дополнительно способ позволяет сократить расход соединений, создающих защитную пленку.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Пример 1. Готовят бетонную смесь по стандартной методике. После ее отвердевания на поверхность равномерно наносят кистью, валиком, губкой 10%-ный раствор ортофосфорной кислоты в количестве 90 мл/м², через 2-3 мин - 10%-ный раствор хлорида железа (III) - 80 мл/м², через 3-5 мин - 8%-ный раствор сульфата меди - 75 мл/м². Поверхность при этом окрашивается в небесно-голубой цвет.

Пример 2. Готовят бетонную смесь по стандартной методике. После ее отвердевания на поверхность равномерно наносят 12%-ный раствор алюмофосфатной связки (100 мл/м²), через 2-3 мин - 12%-ный раствор сульфата цинка (90 мл/м²), через 3-5 мин - 20%-ный раствор хлорида кобальта (90 мл/м²). Поверхность приобретает сиреневую окраску.

Пример 3. Готовят бетонную смесь по стандартной методике. После ее отвердевания на поверхность равномерно наносят 15%-ный раствор алюмоборфосфатной связки (110 мл/м²), через 2-3 мин - 10%-ный раствор нитрата бария (100 мл/м²), через 3-5 мин - 12%-ный раствор хлорида хрома (III) (70 мл/м²). Поверхность приобретает зеленую окраску.

Пример 4. Готовят бетонную смесь по стандартной методике. После ее отвердевания на поверхность равномерно наносят 15%-ный раствор ортофосфорной кислоты (110 мл/м²), через 2-3 мин - 10%-ный раствор нитрата бария (100 мл/м²), через 3-5 мин - 18%-ный раствор хлорида марганца (II) (75 мл/м²), через 2-3 мин - 8%-ный раствор перманганата калия (50 мл/м²). Поверхность приобретает вишнево-коричневую окраску.

Пример 5. Готовят бетонную смесь по стандартной методике. После ее отвердевания на поверхность равномерно наносят 12%-ный раствор алюмофосфатной связки (100 мл/м²), через 2-3 мин - 12%-ный раствор сульфата цинка (90 мл/м²), через 3-5 мин - 8%-ный раствор нитрата свинца (90 мл/м²), через 2-3 мин - 10%-ный раствор дихромата калия (80 мл/м²). Поверхность приобретает чисто-желтую окраску.

Пример 6. Готовят бетонную смесь по стандартной методике. После ее отвердевания на поверхность равномерно наносят 15%-ный раствор алюмоборфосфатной связки (100 мл/м²), через 2-3 мин - 10%-ный раствор хлорида железа (100 мл/м²), через 3-5 мин - 8%-ный раствор метасиликата натрия (50 мл/м²), через 2-3 мин - 8%-ный раствор хлорида кобальта (70 мл/м²). Поверхность приобретает фиолетовую окраску.

Пример 7. Готовят бетонную смесь по стандартной методике. После ее отвердевания на поверхность равномерно наносят 10%-ный раствор ортофосфорной кислоты (100 мл/м²), через 2-3 мин - 10%-ный раствор нитрата железа (90 мл/м²), через 3-5 мин - 15%-ный раствор аминоацетата натрия (70 мл/м²), через 2-3 мин - 8%-ный раствор сульфата меди (65 мл/м²). Поверхность приобретает чисто-голубую окраску.

Пример 8. Готовят бетонную смесь по стандартной методике. После ее отвердевания на поверхность равномерно наносят 13%-ный раствор алюмоборфосфатной связки (110 мл/м²), через 2-3 мин - 10%-ный раствор хлорида бария (90 мл/м²), через 3-5 мин - 10%-ный раствор оксалата натрия (70 мл/м²), через 2-3 мин - 10%-ный раствор сульфата меди (60 мл/м²). Поверхность приобретает бирюзовую окраску.

После высыхания поверхности на нее наносят раствор бутилового эфира стеариновой кислоты - 20-40 мл/м². Чистоту цветового тона окраски поверхности определяют спектрофотометрически [Горловский И.А. и др. Лабораторный практикум по пигментам и пигментированным лакокрасочным материалам. - М.: Химия, 1990, с.65], а именно по величине ширины полосы спектра отражения на середине высоты ее максимума. Морозостойкость и водонепроницаемость изделий определяют по ГОСТ 10060.2-95 и ГОСТ 12730.5-84 соответственно. Величину водонепроницаемости рассчитывают в процентах по отношению к контрольному образцу, в качестве которого принимают образец-прототип.

Результаты опытов представлены в таблице.

Пример № п/пЧистота цветового тона (ширина полосы спектра на середине ее высоты, нм)Морозостойкость, циклыВодонепроницаемость, %Пример 13868216Пример 24564192Пример 35858175Пример 49264225Пример 54860204Пример 66261280Пример 75968168Пример 87654175Способ-прототипРаствор CuSO₄12038100Раствор CoCl₂10836100Раствор CrCl₃16043100

Таким образом, предложенный способ окрашивания цементного бетона на основе обычного цемента в затвердевшем состоянии позволяет решить поставленную задачу, а именно: получить чистый цветовой тон окрашенной поверхности в любое время после отвердевания материала, причем раствор или бетон имеет повышенную морозостойкость (в 1,3-1,8 раза) и водонепроницаемость (в 1,7-2,8 раза). Дополнительным преимуществом является повышенная коррозионная стойкость материала после нанесения растворов (в 1,6-2,2 раза) а также уменьшение расхода соединений, создающих защитную пленку, в 2,5-5 раз.

Изобретение относится к способам окрашивания цементных растворов и бетонов на основе обычного портландцемента в затвердевшем состоянии. Технический результат - повышение морозостойкости и водонепроницаемости бетона и получение чистого цветового тона окрашенной поверхности в любое время после отвердевания материала. В способе окрашивания цементного бетона путем нанесения на его поверхность раствора окрашенной неорганической соли, предварительно наносят 10-15%-ный раствор ортофосфорной кислоты или алюмофосфатной связки, или алюмоборфосфатной связки и через 2-3 минуты 8-12%-ный раствор хлорида или нитрата железа, цинка или бария, или сульфата железа или цинка, а затем - через 3-5 минут наносят раствор окрашенной неорганической соли, в качестве которого используют 8-10%-ный раствор сульфата меди или 12%-ный раствор хлорида хрома, или 20%-ный раствор хлорида кобальта. В варианте способа окрашивания цементного бетона путем нанесения на его поверхность раствора окрашенной неорганической соли, предварительно наносят 10-15%-ный раствор ортофосфорной кислоты или алюмофосфатной связки, или алюмоборфосфатной связки и через 2-3 минуты 8-12%-ный раствор хлорида или нитрата железа, цинка или бария, или сульфата железа или цинка, и дополнительно через 3-5 минут 8-20%-ный бесцветный раствор соли - хлорида марганца или нитрата свинца, или метасиликата натрия, или аминоацетата натрия, или оксалата натрия, причем на каждый указанный раствор бесцветной соли через 2-3 минуты наносят соответствующий 8-10%-ный раствор окрашенной неорганической соли - на раствор хлорида марганца - раствор перманганата марганца, на раствор нитрата свинца - раствор дихромата калия, на раствор метасиликата натрия - раствор хлорида кобальта, на раствор аминоацетата натрия - раствор сульфата меди, на раствор оксалата натрия - раствор сульфата меди. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ окрашивания цементного бетона путем нанесения на его поверхность раствора окрашенной неорганической соли, отличающийся тем, что на поверхность предварительно наносят 10-15%-ный раствор ортофосфорной кислоты, или алюмофосфатной связки, или алюмоборфосфатной связки и через 2-3 мин 8-12%-ный раствор хлорида или нитрата железа, цинка или бария, или сульфата железа или цинка, а затем - через 3-5 мин наносят раствор окрашенной неорганической соли, в качестве которого используют 8-10%-ный раствор сульфата меди, или 12%-ный раствор хлорида хрома, или 20%-ный раствор хлорида кобальта.2. Способ окрашивания цементного бетона путем нанесения на его поверхность раствора окрашенной неорганической соли, отличающийся тем, что на поверхность предварительно наносят 10-15%-ный раствор ортофосфорной кислоты, или алюмофосфатной связки, или алюмоборфосфатной связки и через 2-3 мин 8-12%-ный раствор хлорида или нитрата железа, цинка или бария, или сульфата железа или цинка, и дополнительно через 3-5 мин 8-20%-ный бесцветный раствор соли - хлорида марганца или нитрата свинца, или метасиликата натрия, или аминоацетата натрия, или оксалата натрия, причем на каждый указанный раствор бесцветной соли через 2-3 мин наносят соответствующий 8-10%-ный раствор окрашенной неорганической соли - на раствор хлорида марганца-раствор перманганата марганца, на раствор нитрата свинца - раствор дихромата калия, на раствор метасиликата натрия - раствор хлорида кобальта, на раствор аминоацетата натрия - раствор сульфата меди, на раствор оксалата натрия - раствор сульфата меди.