Вяжущими строительными материалами или просто вяжущими называют природные или искусственные вещества, которые обладают способностью в результате физико-химических процессов переходить из жидкого или тестообразного состояния в камневидное, при этом одновременно развиваемся сцепление их с другими материалами. Классификация вяжущих строительных материалов Вяжущие вещества подразделяются на две основные группы: 1. неорганические, или минеральные вяжущие (известь, гипс, цемент и др.); 2. органические вяжущие (битум, деготь, клей и др.). Неорганические вяжущие материалы в свою очередь делятся на воздушные и гидравлические. Воздушные вяжущие материалы твердеют только на воздухе; гидравлические твердеют и на воздухе, и в воде. При твердении неорганических вяжущих различают две стадии: схватывание — процесс постепенного перехода теста, состоящего из вяжущего и воды, из жидкотекучей фазы в твердую фазу и собственно твердение, при котором материал, оставаясь внешне неизменным, постепенно становится все более прочным. Все неорганические вяжущие изготовляются из широко распространенных нерудных ископаемых. Однако они существенно различаются по стоимости, что объясняется различной сложностью и энергоемкостью процесса их изготовления. Воздушные вяжущие К воздушным вяжущим относятся: известь, гипс, растворимое стекло и кислотостойкий цемент. Известь — простейшее и наиболее древнее вяжущее — получают путем обжига известняков. В результате обжига получают безводную окись кальция — СаО — негашеную известь, которую для получения строительного вяжущего гасят водой. При этом выделяется большое количество тепла, обусловливающее повышение температуры до 300°. Твердение извести протекает с присоединением углекислого газа из воздуха, что и определяет ее свойство твердеть только на воздухе. Малое содержание углекислот газа в воздухе об\ словливает очень медленное твердение извести, которое в очень толстых стенах продолжается годами, в связи с чем прочность строительной извести не регламентирована. Гипсовые вяжущие материалы получают путем обжига природного гипсового камня (двуводный гипс). В результате обжига двуводный гипс теряет 75% воды и превращается в так называемый полуводный гипс, который в измельченном виде при смешивании с водой быстро схватывается, а затем твердеет на воздухе. Схватывание гипса протекает настолько быстро, что СНиПом ограничивается срок не только окончания, но и начала схватывания (4 мин от начала затворения). Этим свойством гипса, как известно, широко пользуются в медицине при лечении переломов. Прочность строительного гипса на сжатие 35-45 кг/см2. Однако гипс обладает недостаточной водостойкостью, выражающейся в понижении прочности при увлажнении, и поэтому его используют только для внутренних работ (для перегородок, штукатурки) в сухих помещениях, а также в качестве добавки к другим вяжущим для ускорения схватывания. Растворимое, или «жидкое», стекло представляет собой специально изготовляемый на стекольных заводах силикатный материал, имеющий вид стеклообразных глыб, которые могут быть растворены паром (в автоклавах) или горячен водой до необходимой консистенции. Растворенное стекло представляет собой минеральный клей, твердеющий на воздухе. Жидкое стекло используют для изготовления огнезащитных красок, кислотостойких замазок и пленок, а также для укрепления слабых песчаных грунтов. Кислотостойкий кварцевый кремнефтористый цемент (КЦ) представляет собой порошкообразную смесь молотого кварцевого песка и кремнефтористого натрия. Смесь, затворенная на жидком стекле, после твердения на воздухе превращается в прочное камневидное тело, способное противостоять действию большинства кислот. Кислотостойкий цемент применяется при защите строительных конструкций от кислотной коррозии, для устройства коррозионно-стойких иолов и т. д. Гидравлические вяжущие Наиболее массовым видом гидравлических вяжущих являются цементы, а среди них на первом месте стоит портландцемент — искусственное вяжущее, получаемое из природных мергелей или смеси известняка с глиной. Исходный материал измельчают, затворяют водой и обжигают до спекания во вращающихся цилиндрических печах. Продукт обжига (клинкер) измельчают в шаровых мельницах. Получаемый при помоле тонкий порошок светло-серого цвета и является цементом. Цемент является наиболее универсальным, но вместе с тем и наиболее дорогим из неорганических вяжущих. При затворении цемента водой в количестве 20—50% образуется цементное тесто, которое по истечении некоторого времени схватывается, превращаясь в цементный камень. Твердение цементного камня при благоприятных температурно-влажностных условиях продолжается многие годы. Однако прочность нарастает быстро только в первое время и поэтому за стандартный срок твердения цемента принят период в 28 дней (4 недели). Прочность цементов характеризуется их марками. Для определения марки цемента приготовляют стандартные образцы в виде балочек размерами 4X4X16 см (принимая 3 части песка на 1 часть цемента). Балочки испытывают на изгиб (до разрушения), а половинки их на сжатие. Маркой цемента называется численная величина предела прочности в кг/см2 при испытании на сжатие. Кроме того, для цемента каждой марки стандартом установлена и минимальная прочность на изгиб. Цементная промышленность сейчас производит основные марки портландцемента 300, 400, 500, 600 и 700. Обыкновенный портландцемент применяется для бетонных и железобетонных конструкций, за исключением подверженных действию морской, минерализованной или даже пресной, но проточной воды. Другие виды цемента: шлакопортландцемент, получаемый совместным помолом цементного клинкера с доменным гранулированным шлаком (в количестве 30—70%), который, являясь отходом доменного производства, сам со себе обладает вяжущими свойствами; пуццолановый портландцемент, получаемый совместным помолом цементного клинкера со специальнымидотиками, которые при твердении цемента связывают свободную известь и этим повышают стойкость бетона против выщелачивания; глиноземистый цемент (марок 400, 500 и 600), отличающийся особо быстрым твердением; в отличие от других цементов, глиноземистый цемент достигает своей марочной прочности уже через 3 дня. Расширение производства быстротвердеющих цементов имеет большое народнохозяйственное значение, так как дает возможность ускорить и удешевить процесс изготовления сборного железобетона, а также ускорить возведение монолитных железобетонных конструкций, так как скорость твердения цемента определи ет и скорость твердения бетона. Органические вяжущие и материалы на их основе Органические вяжущие делятся на три основные группы: 1. битумные, 2. дегтевые и 3. синтетические. Все эти материалы носят характер смол — размягчаются и плавятся при нагревании. Битум и деготь имеют черный или темно-бурый цвет; поэтому их иногда называют черными вяжущими. Природные битумы как вяжущие материалы встречаются в основном в составе осадочных горных пород. Такие породы в молотом, оплавленном и отформованном виде называются асфальтовой мастикой (асфальтом) . Нефтяные жидкие и полутвердые битумы представляют собой продукт окисления тяжелых остатков перегонки нефти. Каменноугольный деготь — побочный продукт коксования каменного угля — также выпускается в жидком или полутвердом виде. Нефтяные битумы и каменноугольные дегти используются для изготовления рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов. Рубероид представляет собой гибкий картон, пропитанный битумом. Покровный рубероид (для верхних слоев кровли) имеет такой же покровный слой. Такой же материал, только пропитанный битумом (без покровного слоя), называется подкладочным рубероидом (пергамин). Аналогичные рубероиду и пергамину рулонные материалы, изготовленные на основе каменноугольного дегтя, называются соответственно толем и толькожей. Мастика представляет собой смесь битума или дегтя с волокнистыми или пылевидными наполнителями (асбест, древесная мука, трепел, кварц и др.), повышающими теплостойкость мастики и расход вяжущего. Различают мастики горячие, разжижаемые нагреванием, и холодные, разжижаемые растворителями. Битумная и дегтевая мастика применяются при устройстве рулонных кровель из рубероида и толя, а также и самостоятельно — для гидроизоляции. Асфальтовая мастика применяется для устройства асфальтовых полов, тротуаров, дорожных покрытий и т. д. Синтетические смолы составляют основу пластмасс, которые вследствие ограниченного их применения в строительстве здесь не рассматриваются. Что называют строительным раствором? Состав раствора представляет собой правильно скомпонованные и тщательно перемешанные до однородной массы составляющие: вяжущее вещество, мелкий заполнитель и затворитель. При необходимости в раствор могут быть добавлены специальные добавки.Традиционно вяжущим веществом, придающим раствору эластичность, выступает цемент, гипс или известь. Заполнителем, как правило, является песок, затворителем – вода. Не требующий затвердевания, полностью готовый к применению после соединения необхо димых компонентов строительный раствор носит название растворной смеси. Растворная смесь может состоять из сухих компонентов, смешанных на заводе. Это так называемая сухая растворная смесь. Она затворяется водой перед началом применения. Затвердевшая масса, напоминающая искусственный камень, в которой вяжущее вещество связывает между собой частицы песка, тем самым уменьшая трение, именуется раствором. Растворы строительные: общие технические условия Строительные растворы классифицируются следующим образом. В зависимости от используемого в составе вяжущего средства различают: 1. Простые однокомпонентные — цементный, известковый или гипсовый. Как правило, обозначаются соотношением 1:2, 1:3, в котором 1 – часть (доля) вяжущего, второе число – сколько частей заполнителя добавлено на часть вяжущего. 2. Сложные, смешанные, многокомпонентные. Это, к примеру, цемент и известняк, известняк и гипс, глина и солома, известняк и зола и прочие. Обозначаются тремя цифра: вяжущее основное, вяжущее дополнительное, заполнитель. От количественного соотношения вяжущего и песка также многое зависит. Существует строительные растворы: 1. Нормальные. Характеризуются оптимальным соотношением вяжущего вещества и заполнителя. 2. Жирные. Характеризуются избытком вяжущего, дают большую усадку при укладке, трещины (при нанесении толстым слоем). Определяются путем погружения палки в раствор — жирная смесь обволакивает ее толстым слоем. 3. Тощие. Характеризуются недостатком, малым количеством вяжущего, практически не дают усадки, оптимальны при облицовке. Определяются следующим образом: при погружении палки в раствор смесь не налипает на нее. По свойствам вяжущего растворы строительные делятся на: — воздушные – их затвердевание происходит на воздухе в сухих условиях (гипс); — гидравлические – процессы затвердевания начинаются на воздухе и продолжаются во влажной среде, например, в воде (цемент). В зависимости от используемого песка, будь то обычный природный, горный, речной или легкий пористый (керамзит, пемза, туф), существуют тяжелые (плотность в сухом состоянии от 1500 кг/м3) и легкие (до 1500 кг/м3) строительные растворы. Качество заполнителя напрямую влияет на повышение прочности конечного продукта. Так, в сравнении со шлаком, смешивание вяжущего со строительным песком без примесей (минеральных солей, вкраплений глиняных пород) повышает прочность раствора до 40% Количественное соотношение воды также играет далеко не последнюю роль в приготовлении растворов: при ее недостатке раствор характеризуется жесткостью, при избытке – расслаиванием, в результате чего качественные характеристики прочности снижаются. Подтверждением тому, что раствор строительный (ГОСТ 28013-98) подготовлен правильно, согласно стандартам качества и верному соотношению требуемых компонентов, является его удобоукладываемость. Подвижный, пластичный состав способен заполнить все пустоты, хорошо уплотняется, трамбуется, не крошится, не осыпается, не сползает вдоль стен. При незначительном добавлении вяжущего и затворителя раствор становится более пластичным, но это приводит к большей усадке строительного материала при затвердевании и, соответственно, к образованию трещин. Остановимся подробнее на технических особенностях растворных смесей и растворов, все параметры которых контролируются действующими стандартами. Качественные характеристики растворных смесей Важными качественными показателями растворных смесей выступают средняя плотность, способность удерживать воду, подвижность и расслаиваемость. Чем меньше расход вяжущего при предъявляемых к смесям требованиям, тем лучше. Если смесь успела схватиться или она разморозилась, в нее категорически запрещено добавлять затворитель. Для достижения нужных свойств важно правильно готовить растворные смеси, дозировать, корректировать вещества в них. Это должны быть смесители цикличного (непрерывного типа), гравитационного (принудительного действия). При этом допустима погрешность до 2% относительно вяжущих, затворителя, сухих добавок, до 2,5 – относительно заполнителя. Для зимних условий температура раствора должна быть равной или превышать 5 °С. Оптимальная температура воды для затворения – до 80 °С. В зависимости от нормы подвижности выделяют несколько марок растворных смесей: 1. Пк4 – характеризуется нормой подвижности 1-4 см. Применяется в вибрированной бутовой кладке. 2. Пк8 – вилка вариаций подвижности базируется в пределах от 4 до 8 см. Актуальна для обычной бутовой (из пустотелых камней и кирпича) кладки, облицовочных работ, монтажа стен (крупноблочных, крупнопанельных). 3. Пк12 – подвижность свыше 8 и до 12 см. Используется при кладке из обычного кирпича, оштукатуривании, облицовке, заливке пустот. Способность свежеприготовленных растворных смесей удерживать воду — также один из значимых показателей. Показателем качества в лабораторных условиях выступает отметка в 90 % в зимнее время, 95 % — в летнее. На месте производства она должна превышать 75 % водоудерживающей способности, определенной лабораторными данными. Чем больше плотность, тем выше показатель водонепроницаемости. Для заводских сухих растворных смесей приемлема влажность до 0,1% от массы. Что касается расслаиваемости и средней плотности, то в отношении обоих показателей допускается погрешность в пределах 10 %, не выше. Если в растворную смесь добавлены воздухововлекающие добавки, относительно средней плотности показатель уменьшается до 6 % от установленного проектом. Стандарты качества для растворов Средняя плотность, стойкость к морозам, прочность на сжатие – основные качественные показатели растворов. Так, различают несколько марок, определяющих показатель прочности на осевое сжатие: М4, М10, М25, М50, М75, М100, М150, М200. F10, F15, F25, F35, F50, F75, F100 – марки, характеризующие показатель морозостойкости раствора, который подвергается поочередной заморозке – разморозке. Показатель морозостойкости имеет одно из первостепенных значений для бетонных, кладочных, штукатурных растворов, если речь идет о наружной штукатурке. Все марки растворов контролируются. По плотности растворы строительные (ГОСТ 28013) подразделяют на тяжелые и легкие, вилка отклонений в показателях не может быть выше 10 % от установленной проектом. Самой тяжелой считается бетонная смесь. Она применяется при закладке фундаментов, сооружении цокольных этажей. Чем выше плотность, тем прочнее, тверже раствор. Стандарты качества веществ, входящих в состав растворов В качестве веществ, используемых для приготовления растворов, применяют цементное, известковое, гипсовое сырье, песок, в том числе из шлаков тепловых электростанций, шлак доменный. Все эти составляющие, равно как и вода для строительных растворов, должны соответствовать определенным требованиям, предъявляемым как данным ГОСТ 28013, так и стандартами качества применительно к каждому компоненту. Заполнитель Для каждого отдельного строительного раствора в зависимости от предназначения нужен определенный заполнитель требуемой влажности. Так, для отделочных работ подойдет строительный песок с размером песчинок до 1,25 мм, для грунта – до 2,5 мм, при оштукатуривании зерна песка могут достигать 1-2 мм, при оштукатуривании отделочного слоя – не более 1,25 мм (возможны отклонения до 0,5% по массе, но в растворе не должно содержаться песка с зернами свыше 2,5 мм). Если используется песок с золой, то в массе не должно быть льда, мерзлых комков. В разогретом состоянии температура строительного песка не может превышать 60 °С. Легкие строительные растворы подразумевают смешивание вяжущего вещества с пористым песком (шунгит, вермикулит, керамзит, перлит, шлаковая пемза, аглонирит, зола-унос и другие). Декоративные растворы изготавливаются из мытых кварцевых песков, крошки горных пород с размером песчинок до 2,5 мм (гранит, мрамор, керамика, уголь, пластмасса). Цветное оштукатуривание фасадов предполагает использование 2-5-миллиметровой гранитной, стеклянной, керамической, угольной, сланцевой, пластмассовой крошки. Цветное цементно-песчаное оштукатуривание осуществляется с помощью добавления в состав раствора цветного цемента, природных или искусственных пигментов соответствующих стандартов. Химические добавки Приготовление строительных растворов зачастую предполагает добавление в их состав различных улучшающих качество продукции химических добавок, которые препятствуют расслаиванию, способствуют достижению большей подвижности, прочности, повышению морозостойкости смеси. Это так называемые суперпластифицирующие, пластифицирующие, стабилизирующие, водоудерживающие, воздухововлекающие, ускоряющие твердение, замедляющие схватывание, противоморозные, уплотняющие, гидрофобилизирующие, бактерицидные, газообразующие комплексы. Последние четыре предназначены для использования в специальных случаях. Необходимое количество химических добавок определяется путем замесов в лабораторных условиях. Производимые в соответствии со стандартами, они не вызывают разрушения материалов, коррозийных последствий на эксплуатирующихся строениях и зданиях. Классифицируемые по виду, марке, все они имеют условные обозначения, а также обозначения стандартных и технических условий. Так, к ускоряющим твердение добавкам можно отнести сульфат натрия (СН, ГОСТ 6318, ТУ 38-10742), к противоморозным — мочевину (карбамид) (М, ГОСТ 2081), к водоудерживающим – карбоксилметилцеллюлозу (КМЦ, ТУ 6-05-386). Полный перечень добавок указан в приложении к ГОСТ 28013. Раствор строительный цементный производят с добавлением органических (микропенообразователи) и неорганических (глина, известь, цементная пыль, зола-унос и другие) пластификаторов. Технический контроль качества Предприятием, которое занимается изготовлением растворных смесей, в обязательном порядке осуществляется технический контроль по дозированию необходимых компонентов и приготовлению собственно растворной смеси. Контроль проводится единожды за смену. Растворные смеси одного состава, произведенные за смену, сдаются партиями. При этом в лабораторию направляются контрольные образцы (отбираются по ГОСТ 5802) для определения всех технических характеристик. Если потребителем заданы отличные от указанных в ГОСТ 28013 показатели, качество продукции подлежит контролю по согласованию изготовителя с потребителем. Испытание строительных растворов проводится в лабораторных условиях предприятиемизготовителем, у которого потребитель вправе затребовать контрольные образцы растворной смеси и растворов. Растворная смесь отпускается по объему, сухая растворная смесь – по массе. Относительно характеристик растворной смеси на способность к расслаиванию и удерживанию жидкости, а раствора – на морозостойкость, осуществляется проверка при подборе или изменении состава или характеристик компонентов раствора. Далее продукция подлежит проверке каждые полгода. Если в случае проверки обнаружатся несоответствия действующему стандарту, вся партия бракуется. Транспортировка растворных смесей При транспортировке растворных смесей важно исключить потерю цементного молока. Допустима перевозка продукции автотранспортом, а также в бадьях (бункерах) машинами и на железнодорожных платформах. При этом должна проверяться температура транспортируемой растворной смеси, которая фиксируется при погружении технического термометра на глубину от 5 см. В сухом виде растворные смеси перевозят в цементовозах, контейнерах или фасованными до 40 кг (бумажная упаковка) и до 8 кг (полиэтиленовая упаковка). При этом в бумажных мешках транспортировка осуществляется на деревянных поддонах, в полиэтилене – путем укладывания мешков со смесью в специальные контейнеры. Хранение смеси в мешках допускается при температуре от 5 °С в закрытых сухих помещениях. После транспортировки растворная смесь разгружается в смеситель или иные емкости. Применение строительных растворов Сфера применения строительных растворов многообразна. Строительные бетоны и растворы на цементном вяжущем веществе в качестве конструкционного материала пользуются широкой популярностью как в частном, так и в промышленном строительстве при возведении прочных несущих основ, горизонтальных, вертикальных, наклонных строений, сооружений, перекрытий, при капитальном и текущем ремонте, реконструкциях, реставрациях. Принято считать, что при сооружении каменных зданий расход строительных растворов достигает четверти от общего объема строения. Многие из нас когда-либо приобретали известковые, гипсовые, смешанные растворы строительные для оштукатуривания стен в квартирах или частных домовладениях (это так называемые отделочные составы). Также кому-то приходилось приобретать кладочные растворы для монтажных работ, облицовки, кладки каменной, огнеупорной. На строительном рынке сейчас можно встретить растворы строительные (ГОСТ 28013), обладающие превосходством по свойствам теплоизоляции, звукопоглощения, жаро- и огнестойкости. Растворные смеси Подвижность растворной смеси — это её способность растекаться под действием собственной массы или приложенных к ней внешних сил (ГОСТ 5802- 86). Она характеризуется глубиной погружения стандартного конуса за определенный период. Схема прибора для определения подвижности приведена на рис. 13; используется стальной стержень диаметром 12 мм, длиной 300 мм. Эталонный конус прибора изготавливают из листовой стали или из пластмассы со стальным наконечником. Параметры эталонного конуса; масса со штангой — 300 ±2 г; высота — 145 мм; диаметр основания - 75 мм; угол при вершине - 30° ±30'. Для растворной смеси используется сосуд емкостью 3 л, диаметр его нижнего основания - 150 мм, диаметр верхнего основания - 250 мм, высота — 180 мм. Прибор размещают на горизонтальной поверхности и проверяют скольжение штанги 6 в направляющих 5. Растворной смесью заполняют сосуд 2, установленный на штативе. При этом уровень смеси должен быть на 10 мм ниже краев сосуда. Затем производят уплотнение растворной смеси штыкованием стальным стержнем 25 раз с последующим кратным легким постукиванием сосуда о стол. Подготовленная указанным способом растворная смесь готова к проведению испытаний. Острие стандартного конуса 3 приводят в соприкосновение с поверхностно растворной смеси, находящейся в сосуде, закрепляют штангу стандартного конуса стопорным винтом 4 и производят первый отсчет по шкале. Затем отпускают стопорный винт. Через 1 мин после свободною погружения стаи дартного конуса делают второй отсчет по шкале с погрешностью до 1 мм. Подвижность растворной смеси оценивается в сантиметрах как разноси, между первым и вторым отсчетом. За результат принимают среднее арифметическое результатов двух йены таний на разных пробах растворной смеси одного замеса. Расслаиваемость растворной смеси определяют (ГОСТ 5802-86), сопоставляя содержания массы заполнителя в нижней и верхней частях свежеотформованного уплотненного образца. Последовательность определения такова. В металлические формы с размерами 150х150x150 мм укладывают растворную смесь, затем заполненные формы устанавливают на лабораторную виброплощадку типа 435А и смесь подвергают вибрации в течение 1 мин. После завершения вибрирования из формы отбирают верхний слой растворной смеси высотой 7,5 ±0,5 мм и помещают его в противень, а нижний слой путем опрокидывания формы выгружают во второй противень. Верхний и нижний слои взвешивают с погрешностью до 2 г и осуществляют мокрый рассев на сите с диаметром отверстия 0,14 мм. Промывают струей чистой воды до полного удаления вяжущего (из сита вытекает чистая вода). Отмытый заполнитель верхней и нижней частей помещают на чистый противень, сушат при температуре 105-110 °С до постоянной массы и взвешивают с погрешностью до 2 г. Содержание заполнителя в уплотненной растворной смеси, %, определяют по формуле За результат испытания принимают среднее арифметическое результатов двух определений, отличающихся между собой не более чем на 20 % от меньшего значения. Водоудерживающая способность оценивается по потере массы слоя растворной смеси толщиной 12 мм, уложенного на 10 листов промокательной бумаги (ГОСТ 5802-86). Схема прибора представлена на рис. 14. Порядок испытания следующий. Взвешивают 10 листов промокательной бумаги размером 150х150 мм с погрешностью до 0,1 г, затем их укладывают на стекляную пластинку размером 150x150 мм, помещают сверху прокладку из марлевой ткани и сверху устанавливают металлическое кольцо с внутреиним диаметром 100 мм, высотой 12 мм и толщиной стенки 5 мм и снова взвешивают. Растворную смесь, предварительно тщательно перемешанную, укладывают в металлическое кольцо вровень с краями и взвешивают. Через 10 мин кольцо с раствором и марлей осторожно снимают. Промокательную бумагу взвешивают с погрешностью до 0,1 г. За результат испытаний принимают среднее арифметическое результатов двух определений, отличающихся между собой не более чем на 20 % от меньшего значения. Плотность растворной смеси характеризуется отношением массы уплотненной растворной смеси к её объему. Определение плотности (ГОСТ 5802—86) проводят в такой последовательности. Предварительно взвешивают металлический сосуд объемом 1000 мл и заполняют его с избытком растворной смесью. Затем смесь уплотняют штыкованием стальным стержнем 25 раз и 5—6-кратным легким постукиванием о стол. Избыток растворной смеси после уплотнения удаляют и поверхность с помощью металлической линейки выравнивают по уровню краев сосуда. Наружные стенки сосуда очищают от попавшего на них раствора. После этого сосуд с растворной смесью взвешивают с погрешностью до 2 г. Плотность уплотненной растворной смеси, кг/м3, вычисляют по формуле За результат испытаний принимают среднее арифметическое результатов двух испытаний, отличающихся не более чем на 5 % от меньшего значения. Сроки схватывания (ГОСТ 310.3-76) определяют с помощью прибора Вика. После затворения водой растворная смесь, утрачивая пластичность и подвижность, постепенно густеет, что соответствует началу схватывания, а иием превращается в камневидное тело — наступает конец схватывания. Начало и конец схватывания растворной смеси определяют в следующем порядке. Свежеприготовленную растворную смесь укладывают в кольцо прибора Вика с размерами: нижний диаметр - 75 мм, верхний диаметр — 65 мм, высота - 40 мм. В стержень прибора устанавливают иглу диаметром 1,1 мм и иннной 50 мм. Иглу прибора доводят до соприкосновения с поверхностью растворной смеси, и в этом положении закрепляют стержень зажимным винтом. Затем освобождают стержень, после чего игла свободно погружается в тесто. Иглу погружают в растворную смесь каждые 10 мин. После каждого погружения шла не должна попадать в прежнее место. Начало схватывания характеризуется временем, прошедшим от начала затворения до того момента, когда игла не доходит до пластинки на 1-2 мм. Конец схватывания оценивается временем от начала затворения до момента, когда игла опускается в растворную смесь не более чем на 1-2 мм. Пригодность смеси следует проверить перед применением. Чашу вместимостью 200 см3, заполненную свежеприготовленной тщательно перемешанной растворной смесью, помещают в плотно закрывающуюся емкость и издерживают при температуре 20 ± 2 °С в течение времени, указанного в нормативном документе. После этого чашу с растворной смесью извлекают из емкости. Пригодная растворная смесь должна легко наноситься шпателем, не сворачиваясь под ним. Стекание шпаклевки с вертикальной поверхности. Растворную смесь слоем 2—3 мм наносят на бетонную пластинку, устанавливают ее в вертикальное положение и выдерживают при температуре 20 ± 2 °С в течение 30 мин. Растворная смесь не должна стекать с вертикальной поверхности. Условная вязкость растворных смесей (ГОСТ 8420-74) определяется на пискозиметре ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм вместимостью 100 ± 1 см3. Оптимальный диапазон времени истечения составляет от 20 до 200 с. Испытание проводят при температуре 20 ± 2 °С в такой последовательности. Вискозиметр с помощью уровня устанавливают в вертикальное положение, под сопло помещают сосуд емкостью 150 см3. Отверстие сопла вискозиметра закрывают пальцем, исследуемый материал медленно, для предотвращения образования пузырей, с избытком наливают в вискозиметр. Избыток материала удаляют при помощи стеклянной пластинки. Затем открывают отверстие сопла и одновременно с появлением материала из сопла включают секундомер, останавливая его в момент первого прерывания струи испытуемого материала. Отсчитывают время истечения. За результат испытания принимают среднее арифметическое результатов не менее трех измерений. Допускаемые отклонения отдельных определений времени истечения от среднеарифметического значения не должны превышать ±5 %. Жизнеспособность растворной смеси (ГОСТ 19270-73) характеризуется изменением подвижности смеси в течение заданного времени. Для ее определения каплю смеси переносят стеклянной палочкой на горизонтальную поверхность стеклянной пластины с размерами 300*250 мм. Пластину устанавливают в вертикальное положение и закрепляют. Затем замеряют металлической линейкой длину потека в сантиметрах. Пластинку со смесью помещают в эксикатор и хранят в течение времени, указанного в нормативном документе. После чего пластинку извлекают из эксикатора и производят измерение длины потека. Укрывистость характеризует способность материала при нанесении на черно-белую подложку уменьшать контрастность до исчезновения различия между черной и белой поверхностями (ГОСТ 8784-75). Черно-белая подложка представляет собой квадраты, нанесенные черной тушью на чертежную белую бумагу в шахматном порядке. На листе бумаги 90x120 мм получают 12 черных и белых квадратов размером 30x30 мм. На указанную подложку кладут стеклянную пластину 90х 120 мм, предварительно взвешенную, а затем на пластину наносят краску слоями до тех пор, пока различие между черными и белыми квадратами полностью исчезнет. После полного укрытия окрашенную стеклянную пластинку взвешивают с погрешностью до 0,02 г. Укрывистость, г/м2, вычисляют по формуле За результат испытания принимают среднее арифметическое результатов двух определений. Время высыхания краски до степени 3 (ГОСТ 19007-73). Степень высыхания характеризует состояние поверхности материала, нанесенного на пластину, при определенных времени и температуре сушки. Время высыхания промежуток времени, в течение которого достигается заданная степень высыхания материала при определенной его толщине и условиях сушки. Для определения времени высыхания до степени 3 растворную смесь наносят на пластинки из бетона с размерами 50x50x25 мм. Поверхность пластинки обильно увлажняют водой. После исчезновения «водяного зеркала» растворную смесь наносят на поверхность пластинок кистью или валиком. Толщина слоя составляет 140-150 мкм. Температура испытания 20 ±2 °С, относительная влажность воздуха 65 + 5 %. Время высыхания указывается в нормативной документации. При испытании на окрашенную пластинку помещают пинцетом листок бумаги. На него накладывают резиновую пластинку, на середину которой устанавливают гирю массой 200 г. Оценку степени нмсыхания проводят через 30 с после снятия нагрузки. Если бумага не прилипает к поверхности высохшего материала, фиксируется степень высыхания 3. Открытое время выдержки клея определяют по времени, в течение которого можно приклеить плитку на уже нанесенный слой клея. Поверхность бетонной плиты обильно смачивают водой. После исчезновения «водяного зеркала» на поверхность плиты наносят клей и разравнивания его шпателем, толщина слоя должна быть не менее 0,5 мм. На слой клея укладывают керамические плитки с интервалом 5 мин. Сразу же после укладки каждую плитку нагружают грузом массой 3 кг на 30 с. Через 40 мин все плитки снимают с бетонной плиты и переворачивают приклеиваемой стропой вверх. Степень заполнения клеем приклеиваемой поверхности плитки определяется в процентах. Открытым временем выдержки клея считается время в минутах, при котором 50 % клея или более остается на плитке. Устойчивость плитки к смещению определяют по смещению плитки через 30 мин после снятия с нее нагрузки. Растворную смесь с помощью шпателя наносят на горизонтально расположенную бетонную плитку (основу) диаметром 200*350*5 мм слоем, указанным в нормативной документации. Через 10 мин на бетонную плитку с растворной смесью наклеивают две керамические плитки с размерами 150*150*5 мм, на середину которых помещают на 30 с гири массой 5 кг и четко отмечают положение керамических плиток относительно основы. Через 30 с гири убирают и бетонную плитку с поразцами устанавливают в вертикальное положение. По истечении 30 мин измеряют расстояние, на которое смещаются плитки. За результат испытания принимают среднее арифметическое результатов двух испытаний с погрешностью до ±0,25 мм. Растекаемость определяют по диаметру расплыва растворной смеси. Металлический цилиндр диаметром 50,8 мм, высотой 45 мм и толщиной стенки мм, помещённый в центр стеклянной пластинки с размерами 250*350*5 мм, выполняют растворной смесью, излишки которой срезают линейкой. Цилиндр и стекло предварительно протирают тканью. Через 45 с цилиндр очень быстро поднимают вертикально на 15-20 см и отводят в сторону. Диаметр расплыва измеряют через 2 мин после поднятия цилиндра липецкой в двух перпендикулярных направлениях с погрешностью не более 5 мм н иычисляют среднее арифметическое результатов двух измерений. Допустимое время коррекции положения плитки - это время, в течение мморого возможно изменение положения плитки, наклеенной на бетонное оиюнание. Для его определения на бетонную плиту наносят слой клея толщиной не менее 0,5 мм. На этот слой укладывают пять плиток. Гири массой 1 кг устанавливают на уложенные плитки и выдерживают их в течение 30 с. После 10 мин, а потом с интервалом 5 мин проводят коррекцию очередной плитки путем поворота её на 90° и обратно в исходное положение. Подготовленные образцы оставляют затвердевать в течение 28 сут при температуре 20 ± 2 °С. Через 28 сут определяют усилие отрыва плитки от бетонного основания. Прочность сцепления плитки с бетонным основанием, составляющая не менее 0,5 МПа, соответствует допустимому времени коррекции, которое указывается в нормативной документации. Пигменты Пигменты являются одной из составных частей красок и эмалей. От типа пигмента зависят цвет лакокрасочного покрытия, его укрывистость, а также устойчивость к действию атмосферных факторов, химических реагентов и высоких температур. Пигменты обладают определённым цветом, так как они способны избирательно отражать лучи дневного света. Когда на пигмент падает световой луч, то часть лучистой энергии поглощается, а другая отражается, окрашивая пигмент в цвет отраженных лучей. На рисунке изображен ход световых лучей, падающих на поверхность, окрашенную краской, состоящей из связующего и смеси различных пигментов. Часть лучей 4 дневного света, попадая на поверхность краски, проходит через прозрачное для них связующее, не окрашивая пленку. Другая часть лучей 3 отражается от краски, и это создает эффект зеркальной, блестящей поверхности (блик). Часть лучей 2 полностью поглащается пигментом, и эта точка кажется темной. Лучи 1 поглощаются избирательно: одна часть лучей, составляющих спектр дневного света, поглощается, а другая отражается от поверхности пигмента и окрашивает поверхность. Например, если пигмент поглощает фиолетовые, синие, зеленые, желтые лучи и отражает красные, то и поверхность воспринимается как окрашенная в красный цвет. Пигмент, отражающий почти весь падающий на него свет, кажется белым, а пигмент, поглощающий падающие на него световые лучи - черным. Основными цветами следует считать три - красный, синий и желтый. Смешивая их между собой, можно получить фиолетовый, оранжевый, зеленый. В малярной технике такой способ наложения краски на краску носит название "лессировка". Следует иметь в виду, что, смешивая пигменты между собой, мы получим равномерно окрашивающую краску, только тогда, когда показатели плотности пигментов близки. Цветные краски - хроматические; сочетания черного и белого - ахроматические цвета. Химический состав пигмента обуславливает его главные свойства: термостойкость, коррозионную и химическую устойчивость, цвет. Содержание водорастворимых солей в пигментах должно быть минимальным, так как под действием воды (дождь, погружение в морскую или речную воду) они вымываются, пленка становится пористой и разрушается. Дисперсность пигмента характеризуется размерами его частиц, которые не должны превышать толщину пленки красочного покрытия, иначе поверхность будет неровной, шероховатой. Наилучшая укрывистость достигается при использовании частиц пигмента 0,2-10 мкм. Пигменты, как правило, отличаются высокой тонкостью помола и просеиваются сквозь сито 10000 отв./ кв.см. Для определения дисперсности пигментов используют методы ситового, микроскопического и седиментометрического анализов. Маслоемкость - это способность частиц пигмента удерживать на своей поверхности определенное количество масла. Выражается она в граммах на 100 грамм пигмента и колеблется обычно от 40 до 100. Посколку стоимость связующего масла (олифы) обычно выше, чем пигмента, более экономичны пигменты с малой маслоемкостью. Кроме того, чем меньше связующего требуется для получения краски малярной консистенции, тем более долговечным будет покрытие (см. особенности твердения олифы). Для определения маслоемкости к пигменту добавляют по каплям масло, перемешивая при этом смесь стеклянной палочкой до тех пор, пока вся масса не превратится в комок. Укрывистостью называют способность краски (или пигмента, затертого на олифе) при равномерном нанесении на одноцветную поверхность делать невидимым цвет последней. Укрывистость выражается в граммах краски (пигмента), необходимой для того, чтобы сделать невидимым цвет закрашиваемой поверхности площадью 1 квадратный метр. Укрывистость пигментов считают хорошей, если она составляет 20-60 гр./кв.метр. Например, у железного сурика она 35 гр./кв.метр, у охры - 180 гр./кв.метр. Укрывистость в основном зависит от формы и размера частиц, цвета пигмента. В ряде случаев фирмы указывают расход краски (укрывистость) в метрах квадратных с одного килограмма (литра) краски. Кроме того, важное значение имеют такие свойства пигмента, как плотность, которая колеблется от 0,5 гр./куб.см.(сажа), до 9,55 г/куб.см. (свинцовый сурик); интенсивность цвета, красящая способность, заключающаяся в способности пигмента передавать свой цветовой тон смеси с белым пигментом; светоустойчивость; безвредность для здоровья работающих; щелочестойкость (для силикатных красок); коррозийная стойкость и т.д. Цвет - свойство тел вызывать определённое зрительное ощущение в соответствии со спектральным составом и интенсивностью отражаемого или испускаемого ими видимого излучения. Основные качества цвета - цветовой тон, насыщенность и светлота. Цвет лакокрасочных материалов зависит в основном от цвета пигментов, наполнителей и связующих. Цвет определяет визуальным и инструментальным методами (ГОСТ 16873-78). Блеск - способность поверхности направленно отражать световой поток. Блеск лакокрасочных покрытий устанавливают фотоэлектрическим методом. Сущность метода заключается в измерении величины фототока, возбуждаемого в фотоприёмнике под действием пучка света, отражённого от поверхности испытываемого покрытия. Светостойкость - свойство материала сохранять свой цвет под действием световых лучей. В процессе эксплуатации лакокрасочные материалы изменяют свой цвет под действием ультрафиолетовых лучей естественного света и источников искусственного освещения, излучающих ультрафиолетовые лучи. Лакокрасочные материалы заводского изготовления - готовые лакокрасочные материалы, а также пигменты, связующие и другие материалы, составляющие окрасочную плёнку, должны быть светостойкими. Это особенно важно для наружных лакокрасочных покрытий фасадов и кровель зданий, открытых металлических конструкций. У лакокрасочных материалов и неорганических пигментов определяют условную светостойкость (ГОСТ 21903-76). Атмосферостойкость - свойство лакокрасочного покрытия сопротивляться разрушающему действию солнечных лучей, дождя, мороза, снега, ветра, и других атмосферных факторов (например, газов и пыли, загрязняющих нижние слои атмосферы). Для определения атмосферостойкости (ГОСТ 6992-68) образцы с лакокрасочным покрытием выдерживают в атмосферных условиях с последующей количественной оценкой стойкости покрытия по изменению декоративных и защитных свойств. Испытания проводят на атмосферных площадках, расположенных на открытом воздухе на крыше здания или на земле. Виды пигментов. Наибольшее распространение получили неорганические пигменты, они делятся на природные и искусственные. Природных сравнительно немного, добываются они из недр земли и в своем естественном виде готовы к употреблению. Они уступают искусственным по яркости и насыщенности цвета, но дешевые, безвредны и весьма устойчивы к атмосферным воздействиям. Природные минеральные пигменты. Мел - порошок белого цвета. Состоит в основном из углекислого кальция (CaCO3). Применяется в водных красках и шпатлевках. Мумия - красный, с коричневым оттенком пигмент. Представляет собой алюмосиликат, окрашенный окислами железа. Применяется со всеми видами связующих. Сурик железный - коричневато-красного цвета, представляет собой размолотую в мелкий порошок железную руду и в основной массе состоит из оксида железа (78-85 %). Отличается свето и атмосферотойкостью. Охра - желтый пигмент, состоящий из глин, окрашенных 10-25% раствором Fe2O3. Дешевый и стойкий пигмент. Умбра - коричневый, с зеленым оттенком пигмент, содержит до 50% оксида железа и MnO. Сиена - темножелтый, по составу алюмосиликат с содержанием 45-70% оксида железа. Сиена жженая имеет каштановый цвет. Киноварь - сернистая ртуть. Встречается в виде минерала красного цвета. Боксит (от белого до красного цвета) состоит в основном из гидроксидов алюминия. Отличается высокой атмосферостойкостью, светостойкостью и укрывистостью. Пиролюзит (от черного до серо-стального цвета) состоит из перекиси марганца. Применяется для производства водных красящих составов. Графит - темно-серый минерал, состоящий из углерода. Используется для покрытия орячих металлических поверхностей. Искусственные минеральные пигменты. Белые пигменты. Белила цинковые - по составу представляют собой оксид цинка с небольшим количеством примесей. Эти белила применяются как для внутренних, так и для наружных работ. Они обладают хорошей свето - и атмосферостойкостью. Укрывистость - не более 100-110 г/кв.м., коэффециент отражения - 99,7%. Белила литопон - тонкий порошок - продукт осаждения из раствора смеси ZnSO4 и BaSO4. Для получения атмосферостойких покрытий не пригоден, так как не обладает атмосферостойкостью (желтеет на свету). Укрывистость литопона не более 110г/кв.см., коэффециент отражения - 97,8%. Для повышения светостойкости литопона при его изготовлении добавляют к раствору сернокислого цинка 0,01-0,015% (от массы ZnSO4) сернокислого кобальта. При хранении в темноте сереет. Белила титановые - порошок двуокиси титана. Двуокись титана по своейукрывистости превосходит все другие белые пигменты. Она нейтральна и может быть введена во все пленкообразующие. Укрывистость составляет - 50-70г/кв.м. Коэффециент отражения - 98,9%. Белила свинцовые - углекислый свинец, атмосферостоек, химически вреден, поэтому применяется для наружной отделки. Желтые пигменты. Из желтых пигментов наибольшее техническое значение имеют кроны, обладающие высокими защитными (антикоррозийными) свойствами. Кроме того, кроны улучшают пластические свойства малярных составов, способствуют равномерному распределению краски по окрашиваемой поверхности. Крон свинцовый представляет собой хромат свинца (желтого цвета), а более светлый цвет смесь хромата свинца с различным количеством сульфата свинца. Укрывистость кронов колеблется в пределах от 40г/кв.м. (для желтого крона) до 190 г/кв.м (для лимонного). Плотность желтого крона 6,12 г/куб.см. Крон цинковый - порошок светложелтого цвета. Чем больше в составе крона Ca2O3 и К2О, тем ярче его цвет, чем больше ZnO, тем он белее. Укрывистость крона в пересчете на сухой пигмент не более 120-170 г/кв.м / в зависимости от марки/. Плотность - 3,46 г/ куб.см. Крон стронциевый - лимонно-желтый порошок, обладает хорошей светостойкостью, превосходящей светостойкость свинцовых и цинковых кронов. Красные пигменты. Сурик свинцовый - это искусственно получаемый оранжевый или красный порошок, ядовит. По составу представляет собой свинцовую соль ортосвинцовой кислоты. Обладает высокой коррозийной стойкостью. Используется в замазках - уплотнителях водопроводных труб. Марс красный - красящим веществом в нем является оксид железа. Укрывистость в нем составляет 10-20 г/кв.м., плотность - 4 - 4,5 г/куб.см. Сурик железный - искусственный пигмент, получаемый помолом колчеданных огарков, отличается высокой коррозийной стойкостью. Синие пигменты. Лазурь малярная - искусственный пигмент, имеющий вид темно-синего порошка, Она устойчива к действию слабых кислот, но не устойчива к действию щелочей. Поэтому ее не используют в красках, предназначеных для нанесения по штукатурке, и в слабощелочных красках (латексных). Она представляет собой сложный цианид железа и щелочного металла. Кобальт синий - содержит соли кобальта и алюминия, получается путем прокаливания при температуре = 1350 градусов по цельсию. Светостоек, стоек к действию щелочей и кислот. Ускоряет сушку масляных красок. Способен выдерживать высокие температуры и используется для окраски горячих поверхностей. Ультрамарин - продукт обжига смеси каолина+кварца+соды (от синих до светло-лазурных тонов). Берлинская лазурь - ярко-голубой пигмент (железная соль железистосинеродистой кислоты). Зеленые пигменты. Оксид хрома - пигмент темно-зеленого цвета, нерастворимый в щелочах и кислотах. Применяется для приготовления химически устойчивых, жаро- и атмосферостойких красок. Его химический состав - оксид хрома с небольшими примесями водорастворимых солей. Плотность - 4,6 - 5,2 г/куб.см., температура плавления - 1990°С. Зелень изумрудная - гидроксид хрома. Медянка - основная уксуснокислая соль меди. Ее часто применяют со свинцовыми белилами. Чернеет от сероводорода. Под действием света меняет бирюзовый цвет на ярко-зеленый. Кроме того, применяют зелень изумрудную, свинцовую, пинковую. Черные пигменты. Сажа печная, нефтяная, газовая - продукт неполного сжигания различных углеродосодержащих веществ, является почти чистым углеродом. Обладает высокой атмосферо- и светостойкостью. Кость жженая - содержит в своем составе 10% углерода. 84% кальция, 6% углекислого кальция. Получается обжигом, без доступа воздуха, обезжиренных грубоизмельченных костей. Металлические пигменты, или бронзы. Являются порошками тонко измельченных на специальных мельницах меди, алюминия, сплавов никеля и цинка (мельхиор) и других цветных металлов. В отличие от минеральных пигментов металические бронзовые порошки характеризуются пластинчатой формой частиц. Благодаря такой форме эти частицы образуют в покрытии чешуйчатую поверхность, хорошо защищающую материал основания от воздействия агрессивных сред. По основным оттенкам бронзы делятся на серебристые и золотистые. Оттенки бронзы получаются путем химической обработки в спиртовых растворах с анилиновыми красителями. При этом могут быть получены бронзы различных оттенков: голубого, фиолетового, пурпурного. В золотистой бронзе металлические чешуйки должны быть отполированы во вращающихся барабанах при помощи жирных полировочных составов. Бронзирование металлических конструкций: мостов, ферм, резервуаров, скульптур и т.д. хорошо предохраняет их от вредных внешних влияний. Серебристый пигмент - алюминиевая пудра. Представляет собой почти чистый алюминий и содержит 3-4% парафина, предохраняющего его от окисления и устраняющего опасность самовозгарания и взрыва. Марки ПАК-1, ПАК-2, ПАК-3, ПАК-4. Укрывистость - 10 г/кв.м. Кроме того применяют краски с использованием вспученного вермикулита (золотистого и серебристого цветов). Искусственные органические пигменты. Органические красящие вещества обычно отличаются от неорганических большей дисперсностью, более высокой интенсивностью и яркостью цвета. Однако свето-термо-химическая стойкость их хуже. Наибольшее применение находят органические черные пигменты: нигрозин, индулин; синие пигменты: ортолоциановый голубой, монастраль, индатрен; красные пигменты: литоль, ширлах; ганза желтый - лимонно-желтый с зеленоватым оттенком; пигменты алый, красный, зеленый. Применяются также фарблаки - пигменты, получаемые путем осаждения анилиновых красителей на белую основу, такие как мел и белила. Пигменты в лакокрасочной промышленности Пигменты – это нерастворимые в дисперсионных средах (воде, органических растворителях, олифах и т.п.) высокодисперсные вещества, которые обладают рядом ценных физических, химических и технологических свойств. Благодаря этим свойствам пигменты используются для получения декоративных и защитных покрытий самого разного назначения. Пигменты – это вещества, которые обладают способностью передавать свой окрас другим телам или веществам. Пигменты могут быть цветные (окрашенные, хроматические) или же серые, черные, белые (неокрашенные, ахроматические). К красящим веществам относятся и красители, но они в большей части используются для окрашивания волокон, тканей и т.п. Красители в органических средах и воде растворяются избирательно. В лакокрасочной промышленности пигменты применяются при изготовлении эмалей, красок, грунтовок, шпатлевок и некоторых других пигментированных материалов. Некоторые пигменты могут использоваться и в других отраслях промышленности, например, в фармацевтической, бумажной и т.п. Все пигменты делятся на две большие группы: неорганические и органические. Неорганические пигменты В лакокрасочной промышленности наиболее широкое распространение получили именно неорганические пигменты. Роль неорганических пигментов в лакокрасочной промышленности Неорганические пигменты вводятся в лакокрасочные материалы не только для того, чтоб придать им оптические и декоративные свойства. При помощи пигментов можно отрегулировать важные изоляционные, деформационно-прочностные, противокоррозионные показатели и т.п. Кроме того, можно получать специальные покрытия, т.е. с определенными свойствами, например, противообрастающие, теплостойкие, электроизолирующие, антифрикционные, светящиеся в темноте, огнеупорные и т.д. В большей степени свойства пигментированных лакокрасочных материалов зависят от пленкообразующего вещества и самих пигментов. А структурные особенности покрытий определяются физико-химическим взаимодействием поверхности частиц пигментов с полимерной фазой лакокрасочного материала. Часто в результате такого взаимодействия вблизи поверхности частиц уменьшается подвижность макромолекул, повышается температура стеклования полимера, изменяются также и релаксационные периоды. Введение в лакокрасочную систему пигментов может оказывать очень сильное влияние на нее и на процесс формирования защитно-декоративного покрытия. Например, ускорять отверждение лакокрасочного материала или замедлять его. В первом и во втором случае структура трехмерной сетки полимера, которая образуется, меняется. При введении в лакокрасочную систему пигментов меняются и все деформационнопрочностные характеристики покрытия: прочность при разрыве, модуль упругости, износостойкость и т.д. Данные показатели могут как снижаться, так и повышаться. От структуры лакокрасочного материала во многом зависят и защитные свойства покрытия, следовательно, при введении пигментов они меняются. От структуры пленкообразователя возле пигментных частиц зависит водопоглощение и водопроницаемость покрытия. Если структура разрыхлена – облегчается доступ воды к поверхности окрашенного изделия, т.е. лакокрасочное покрытие обладает низкими защитными свойствами и повышенной водопроницаемостью. Если же образуются уплотненные слои пленкообразователя - покрытие будет отличаться повышенными защитными свойствами. Интересный факт: пигментированные покрытия зачастую отличаются повышенными защитными свойствами, по сравнению с непигментированными, т.к. коррозионно-активные агенты, во время диффузии к защищаемой поверхности, проходят путь длиннее. При введении в лакокрасочную систему пигментов немного возрастает и адгезионная прочность покрытия (из-за повышения деформационно-прочностных свойств). Также подавляются анодные процессы, протекающие на основном металле. Можно сделать вывод, что свойства лакокрасочного материала и готового защитного покрытия определяются их составными частями, в частности пигментами. Классификация неорганических пигментов Неорганические пигменты можно классифицировать по различным показателям: цвету, назначению, способам производства, химическому составу. Но ни одну из этих классификаций нельзя назвать оптимальной, т.к. в одну группу попадают пигменты с различными свойствами. Чаще всего используется двойная классификация неорганических пигментов, т.е. по двум признакам: химическому составу и цвету. Классификация неорганических пигментов по химическому составу: - соли (комплексные соли, алюмосиликаты, карбонаты, фосфаты и т.п.); - элементы (цинковая пыль, технический углерод, алюминиевая пудра и т.п.); - оксиды (оксиды цинка, свинца, титана, хрома и т.п.). По цвету неорганические пигменты подразделяются на две большие группы: хроматические (все цветные неорганические пигменты) и ахроматические (серые, белые и черные пигменты). В свою очередь, хроматические пигменты делятся также на две группы: зеленые, коричневые, синие, фиолетовые и красные, оранжевые, желтые. Основные свойства неорганических пигментов Химические свойства неорганических пигментов Химические свойства неорганических пигментов полностью определяются их составом. Например, карбонат свинца (или свинцовые белила) довольно легко разрушаются даже при воздействии слабой кислоты. Диоксид титана (белый) обладает исключительной устойчивостью во многих агрессивных средах. Он только разрушается в подогретой концентрированной серной кислоте. Оксид цинка (тоже белый пигмент) имеет амфотерные свойства. Синий пигмент ультрамарин в своем составе содержит сульфиды натрия, поэтому в кислотах неустойчив. Также синий пигмент железная лазурь достаточно легко разрушается при воздействии слабых щелочных растворов. В ее состав входит комплекс ферроцианида железа. В состав большинства пигментов входит несколько элементов, т.е. они не являются химически чистыми. Исследования показывают, что почти все свойства пигментов определяются их структурными особенностями, а не химическим составом. Химический состав только определяет возможность формирования той или иной структуры. Зачастую при производстве пигментов используются технические продукты с определенной макро- и микроструктурой, переменного состава, а не чистые химические соединения. На свойства пигментов большое влияние оказывают примеси, которые зачастую специально вводятся в состав. Примеси необходимы для того, чтоб придать пигментам некоторых специфических свойств. В качестве таких добавок могут выступать модификаторы поверхности пигмента или поверхностноактивные вещества и т.п. В качестве модификаторов могут использоваться неорганические соединения, разные полимеры, ПАВ. Например, оксиды цинка, кальция, магния, кремния, фосфаты кремния и алюминия, гидроксид алюминия, фталат титана и т.д. Для того, чтоб пигменты легко диспергировались в пленкообразующих веществах, а полученная дисперсия (эмаль, краска и т.п.) была стабильной, к пигментам добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ). При синтезе пигмента могут вводиться специальные добавки, которые, например, будут обеспечивать в определенной кристаллической системе его кристаллизацию. Кристаллическое строение неорганических пигментов Кристалличность – это самое важное свойство пигмента, ведь каждая маленькая частичка представляет собой кристалл определенной геометрической формы. Форма и характеристики кристалла определяют свойства пигмента. Анизотропия – самый характерный признак кристаллического состояния. Это различие свойств в разных направлениях. Анизотропными являются оптические, тепловые, магнитные, электрические свойства кристалла, а также прочностные и скорость его роста. Также важными особенностями кристаллического состояния являются изоморфизм и полиморфизм. Полиморфизм – это когда одно и то же вещество может существовать в нескольких кристаллических формах. Полиморфные модификации одного же пигмента различаются физическими свойствами (плотностью, твердостью, цветом и т.д.). Обозначаются модификации кристаллов буквами греческого алфавита (α-ZnS, β-ZnS). Пигменты чаще обозначаются исторически сложившимися названиями, например сфалерит и вюртцит. Плотность неорганических пигментов Как и твердость, плотность неорганических пигментов определяется их кристаллической структурой. Чем плотнее прилегают друг к другу структурные единицы кристалла пигмента, тем больше плотность. Плотность различных пигментов может сильно отличаться. Свинцовый сурик – один из наиболее «тяжелых» неорганических пигментов. Его плотность около 8600 кг/м 3. Самым «легким» считается лазурь. Ее плотность около 1850 – 1920 кг/м3. Узнать плотность пигмента можно при помощи двух методов: волюмометрического и пикнометрического. Суть волюмометрического метода: при введении пигмента в закрытую систему измеряют изменение объема газа (он уменьшается). А пикнометрический метод заключается в измерении объема жидкости (уайт-спирит, керосин и т.п.), которая вытесняется из системы вводимым пигментом. Измерение плотности неорганического пигмента необходимо для того, чтоб подсчитать массу будущего лакокрасочного покрытия. А насыпную плотность определяют для того, чтоб рассчитать, сколько пигмент занимает места (необходимо для расчетов транспортировочной тары и емкостей для хранения). Насыпная плотность показывает массу единицы объема пигмента при встряхивании или свободном насыпании. Существует еще один показатель – насыпной объем. Он показывает объем единицы массы пигмента при встряхивании или свободном насыпании. Насыпной объем и насыпная плотность зависят от дисперсности частиц и их формы. Чаще всего физическая плотность пигмента, больше чем его насыпная плотность. Вот, например, насыпная плотность свинцовых кронов 700 – 1000 кг/м3, а физическая плотность – 5100 – 6100 кг/м3. Твердость неорганических пигментов Твердость пигментов оказывается влияние на распределение их в дисперсионной среде (пленкообразующем веществе) и на условия мокрого и сухого измельчения. Если пигмент обладает повышенной твердостью, то вышеперечисленные операции требуют больших затрат энергии, усложняется технологический процесс. Кроме того, некоторые детали оборудования намного быстрее изнашиваются, поэтому их нужно часто менять. В некоторых случаях твердость пигмента может оказывать существенное влияние и на физико-механические свойства лакокрасочного покрытия. Например, железооксидные пигменты придают лакокрасочному покрытию абразивные свойства. Твердость неорганических пигментов определяется плотностью упаковки составных единиц кристалла. Если они расположены близко друг к другу – твердость пигмента выше. В ряду сульфидов HgS, CdS, ZnS твердость увеличивается, т.к. уменьшается размер катиона, соответственно, увеличивается плотность упаковки кристалла. Твердость различных модификаций одного и того же вещества может очень сильно отличаться. Оценивается твердость неорганических пигментов по шкале Мооса (десятибалльная). При этом 10 баллов у алмаза, а 1 у талька. По шкале Мооса твердость рутильного диоксида титана равна 6,5. Форма частиц пигмента, их дисперсность и удельная поверхность Форма частиц пигмента зависит от способа его получения и дальнейшей обработки. Форма частиц также оказывает влияние на свойства пигмента. Атмосферостойкость, укрывистость, маслоемкость и некоторые другие показатели пигмента зависят от формы его частиц. Частица пигмента может иметь кубическую, игольчатую, сферическую, чешуйчатую, зернистую, пластинчатую. Но это не значит, что все частицы одного пигмента будут иметь строго определенную, одинаковую форму. Некоторые из них могут быть даже узловатыми (иногда при термообработке частицы пигмента могут срастаться между собой). Самым оптимальным набором свойств обладают пигменты с чешуйчатой и игольчатой формой. Игольчатые частицы выступают в качестве армирующего компонента лакокрасочного покрытия, улучшая его механические свойства и атмосферостойкость. Чешуйчатую форму имеют частицы алюминиевой пудры. Благодаря такой форме повышается атмосферостойкость лакокрасочного покрытия (лучше, чем атмосферостойкость игольчатой формы). Дело в том, что чешуйчатые частицы пигмента всплывают в слое лакокрасочного покрытия и располагаются параллельно защищаемой поверхности. Такое расположение пигмента способствует уменьшению влаго-, пыле- и газопроницаемости покрытия, увеличению атмосферостойкости. Также увеличивается отражательная способность покрытия, т.е. окрашенное изделие меньше нагревается. Дисперсность – очень важная характеристика, которая показывает степень раздробленности частиц. Дисперсность возрастает с уменьшением размера частиц. Порошок может быть монодисперсным или полидисперсным. Монодисперсный порошок – это когда все частицы имеют одинаковый размер, но такое встречается очень редко. Большинство пигментов полидисперсные (частицы разного размера). От показателя дисперсности пигмента напрямую зависит экономичность его применения, защитные и оптические свойства лакокрасочного покрытия. Если пигмент измельчен очень хорошо, то его называют микронизированным или микроизмельченным. Их получают путем сверхтонкого измельчения на струйных мельницах. Существует еще одна характеристика пигментов (и других порошков) – удельная поверхность. Удельная поверхность пигментов часто выражается в м2/кг или м2/г. Величина удельной поверхности растет вместе с увеличением дисперсности порошка. Удельная поверхность оксида железа равна 11 м2/г, диоксида титана – 8 м2/г, оксида хрома – 3 м2/г. Если порошок имеет очень высокую дисперсность, как, например, аэросил, то его удельная поверхность может достигать 17 – 340 м2/г. Оптические свойства неорганических пигментов Одним из важнейших оптических свойств является цвет неорганического пигмента. От него зависит окрас лакокрасочного покрытия. Благодаря цвету, покрытие приобретает привлекательный внешний вид, кроме того, он может оказывать влияние и на защитные свойства. Вот, например, покрытие белого цвета будет отражать от своей поверхности весь падающий свет, и покрытие не будет нагреваться. По цвету, все неорганические пигменты подразделяются на: хроматические и ахроматические. Хроматические – это все окрашенные, т.е. цветные пигменты. К ахроматическим относятся неокрашенные вещества, т.е. белые, черные и нейтрально серые. Важной характеристикой белых пигментов является их белизна (насколько их цвет приближается к идеально белому). Цвет ахроматических пигментов характеризируют показатели отражения или поглощения. Цвет всех хроматических (окрашенных) пигментов можно охарактеризовать тремя показателями: яркостью, насыщенностью и цветовым тоном. Количеством отраженного света характеризируется яркость (или светлота). Чистота цвета или насыщенность – это степень приближение цвета к спектральному. Длинной волны, которая доминирует в спектре отражения пигмента, определяется цветовой тон. Показатель преломления оказывает влияние на укрывистость (одна из важнейших технических характеристик), т.е. и на целесообразность его применения, экономичность пигмента. Данный показатель полностью зависит от кристаллического строения пигмента. Показатель преломления увеличивается с увеличением плотности упаковки структурных единиц кристалла. Укрывистость пигмента – это его способность создавать непрозрачный слой лакокрасочного материала (такой, что обрабатываемая поверхность не видна под слоем ЛКМ). С увеличением укрывистости пигмента уменьшается расход лакокрасочного материала, а сам ЛКМ удешевляется. Выражается укрывистость массой пигмента, которая приходится на единицу укрываемой поверхности. Укрывистость пигмента можно определить, использовав явления поглощения и отражения света. Хроматические сильно окрашенные пигменты, черные – поглощают свет, а светлые слабоокрашенные и белые, наоборот, отражают. Показатель преломления пленкообразующих веществ около 1,4 – 1,8. Если показатель преломления пигмента больше 1,65 – то он называется кроющим. Если величина показателя преломления пигмента близка к значению пленкообразующего вещества – такой пигмент называется лессирующим (неукрывающим). Белые пигменты лессирующие зачастую используются в качестве наполнителя. Самой большой укрывистостью среди белых пигментов обладает диоксид титана. Значение укрывистости очень сильно зависит от того, насколько пигмент раздроблен (от его дисперсности). От поверхностного слоя лакокрасочного покрытия отражается лишь малая часть светового потока. Остальные солнечные лучи рассеиваются по всему объему ЛКП и отражается практически от каждой составляющей частички покрытия. Именно поэтому укрывистость напрямую зависит от содержания в лакокрасочном материале пигмента. Содержание пигмента можно определить с использованием величины ОКП (объемная концентрация пигмента). ОКП – это соотношение пленкообразующего вещества и пигмента. С увеличением содержания пигмента линейно возрастает и укрывистость лакокрасочного материала (примерно на 10 – 15%). Потом возрастание укрывистости немного замедляется, проходит через максимальное значение и постепенно начинает падать. Дело в том, что при большом содержании пигмента в лакокрасочном материале, частицы пигмента сближаются, а световые потоки, которые от них отражаются, перекрываются. Поэтому важно также, чтоб частицы пигмента равномерно распределялись по всему объему лакокрасочного материала. Существует три основных метода, при помощи которых можно определить укрывистость: инструментально-математический, визуальный и метод контрастных отношений. Инструментально-математический метод основан на теории Гуревича-Кубелки-Мунка. Данный метод проводится с использованием ЭВМ (вычислительной машины). Определяются коэффициенты отражения (яркости) покрытий, имеющих разнуютолщиу, на черной и белой подложке. Далее рассчитывается толщина защитного слоя и укрывистость. Для реализации визуального метода необходима черно-белая шахматная доска. Лакокрасочный материал наносится на стеклянную пластину до тех пор, пока при ее наложении на шахматную доску визуально не будут различимы белые и черные квадраты (их не будет видно). Зная точный состав лакокрасочного материала, его массу и площадь стеклянной пластины, укрывистость рассчитывается легко и быстро. Метод контрастных отношений основан на вычислении коэффициента контрастности. Коэффициент контрастности определяется отношением коэффициента яркости лакокрасочного покрытия на черной подложке к коэффициенту яркости того же покрытия, только уже на белой подложке. Если коэффициент контрастности составляет 0,98, то поверхность считается укрытой. Светостойкость – это способность пигмента сохранять постоянный состав и оптические свойства при воздействии на него света. Практически все пигменты под длительным воздействии света меняют некоторые свои характеристики, например, могут обесцвечиваться или менять свой оттенок. Выцветанию (или обесцвечиванию) более подвержены пигменты органического происхождения, которые имеют склонность к фотохимическим окислительно-восстановительным реакциям. Обесцвечивание пигмента – это уменьшение насыщенности его цвета. Изменение оттенка и потемнение - изменения, характерны для пигментов, неорганического происхождения. Чаще всего темнеют и меняют оттенок пигменты, которые содержат в своем составе такие катионы металлов, как Hg, Pb, анионы CrO42- и др. Изменение цвета может быть обратимым и необратимым. Явление обратимого изменение цвета называется фототропией и характерно, например, для пигмента белого литопона. Под воздействием света пигмент темнеет, т.к. фотохимически разлагается ZnS и идет восстановление Zn2+ до металлического цинка. В темноте равновесие данной реакции сдвинуто в обратную сторону, и пигмент светлеет. Светостойкость пигмента определяют при искусственном освещении либо солнечном (естественном). Коррозионная и атмосферная стойкость неорганических пигментов Лакокрасочные материалы должны обладать высокой коррозионной и атмосферной стойкостью, т.к. нашли широкое применение в различных климатических зонах и используются для создания покрытия на самых разных объектах: машинах, всевозможном оборудовании, сооружениях и т.д. Лакокрасочные покрытия должны обладать высокой устойчивостью к воздействию солнечных лучей, влажности, повышенных и пониженных температур и т.п. Пигмент, как и все составляющие лакокрасочного материала, должен быть термостойким и светостойким, т.к. он оказывает влияние на атмосферостойкость готового покрытия (в большинстве случаев играет основную антикоррозионную функцию). Все пигменты по влиянию на антикоррозионные свойства лакокрасочного материала можно разделить на: нейтральные, ингибиторы и стимуляторы. Пигменты-стимуляторы при нарушении целостности лакокрасочного покрытия будут только интенсифицировать процесс коррозии, нейтральные пигменты не окажут никакого действия, а ингибиторы коррозии будут защищать поверхность. Все коррозионные процессы подразделяются на два вида: электрохимическая и химическая коррозия. Органические пигменты Органические пигменты в лакокрасочной промышленности получили менее широкое распространение по сравнению с их неорганическими сородичами. Это обуславливается тем, что органические пигменты несколько уступают неорганическим по своим характеристикам. Пигменты органического происхождения отличаются очень высокой интенсивностью. Эмали и краски, на их основе, привлекают своей насыщенностью, яркостью и глубоким цветом. Но стойкость органических пигментов к коррозии, укрывистость, устойчивость к воздействию света, атмосферной коррозии оставляют желать лучшего. Кроме того, данные вещества, используемые в лакокрасочной промышленности, чувствительны к воздействию химических реагентов. Органические пигменты могут обладать самым разным окрасом, от светлых желтых тонов до черного. Но превалирующее большинство – это зеленые, красные и синие цвета. Среди неорганических веществ очень мало тех, которые окрашивают краски и эмали в яркие цвета, или же они достаточно дорогие и малодоступны. Благодаря ярким органическим пигментам на рынке лакокрасочных материалов представлена более широкая цветовая гамма. В химическом отношении пигменты органического происхождения почти не имеют отличий от органических красителей, но большинство красителей могут растворяться во многих жидкостях. Пигменты при этом нерастворимы. Основное свойство органического пигмента – его цвет. В отличие от красителей, они используются в виде порошков, состоящих из очень мелких частичек. И на цвет этого порошка очень большое влияние оказывает форма первичных частиц, их структура и размер, в принципе, зависимость цвета от данных свойств, как и в неорганических пигментов. В лакокрасочной промышленности органические пигменты могут использоваться для придания цвета синтетическим эмалям, водоэмульсионным масляным составам, краскам на клеевой основе. Иногда предпочтение отдают именно органическим веществам. Например, железооксидные красные пигменты обладают небольшими насыщенностью и яркостью и их часто заменяют органическими. Свинцовые крона (желтого цвета) известны своей токсичностью и не пригодны для производства лакокрасочных материалов для внутренней отделки помещений, поэтому их заменяют более безопасными материалами. Очень часто органические пигменты являются добавками к неорганическим. Это необходимо для повышения насыщенности и яркости красок. По технической классификации пигменты органического происхождения разделены на две группы: пигментные лаки и сами пигменты. Пигментные лаки подразделяются на: полученные из основных, протравных и кислотных красителей. Классифицируют вещества данного вида и по химическому строению. При этом учитывается общность хроморфных систем. Известны арилметановые, азосоединения, фталоцианиновые, антрахиноновые, полициклические, нитрозо- и нитросоединения. В лакокрасочной промышленности широкое распространение получили: антрахиноновые, фталоцианиновые, азопигменты и пигментные лаки. Антрахиноновые пигменты в лакокрасочной промышленности Среди материалов данной группы самое широкое применение получил пигмент синий антрахиноновый. Он используется не только в производстве лакокрасочной продукции, но и в полиграфии и некоторых других отраслях. По прочности синий антрахиноновый пигмент схож с фталоцианином меди (органический краситель, известен также как монастраль синий). Изготавливают синий антрахиноновый пигмент путем щелочного плавления β-антрахинона с безводным ацетатом натрия и нитратом натрия. Фталоцианиновые красящие вещества в лакокрасочной промышленности Наиболее ярким представителем данной группы является фталоцианин меди либо пигмент фталоцианиновый голубой. Порошок не растворяется вразличного рода спиртах, маслах, большинстве растворителей органического происхождения, а также воде. Свойства фталоцианина меди и окрас могут меняться в зависимости от способа его получения. Основным достоинством данного пигмента для лакокрасочных материалов является его высокая светостойкость, устойчивость к воздействию кислот и щелочей. Кроме того, фталоцианин меди способен выдерживать высокие температуры (до 500°С) без потери первоначальных свойств. При взаимодействии с хлором в определенных условиях цвет меняется, вещество стает зеленым, иногда с желтоватым оттенком. Азопигменты в лакокрасочной промышленности Среди всех органических пигментов, используемых в лакокрасочной промышленности, самое широкое распространение получили именно азопигменты. Это связано с большой цветовой гаммой, насыщенностью и большой яркостью. Окрас азопигментов – от зеленовато-желтого до темно фиолетового. Самые распространенные и востребованные в лакокрасочной промышленности: желтые, красные и оранжевые. Желтый светопрочный пигмент отличается очень высокими показателями светостойкости. Используется не только для производства ЛКМ, но и во многих других отраслях. Цвет азопигментов зависит от их способа получения и структурных особенностей. Азопигменталый ярко красного цвета. Его часто вводят в лакокрасочные материалы, используемые для наружной и внутренней отделки. Также применяется при производстве цветных карандашей, в полиграфии и др. Зачастую азопигмент алый можно найти вместе с наполнителем, который представляет собой смесь гидроксида алюминия и сернокислого бария. Среди основных свойств можно отметить высокую устойчивость к атмосферной коррозии, стойкость к воздействию щелочей и кислот. Пигментные лаки в лакокрасочной промышленности Пигментные лаки получают из трех видов красителей: протравных, кислотных и основных. Протравные красители растворяются в воде. В их состав входят заместители, благодаря которым образуются комплексы с металлами. Получение пигментных лаков из протравных красителей обусловлено именно их способностью к комплексообразованию. На практике чаще всего используются соединения на основе ализарина (оксиантрахинонового красителя) – краплаки. Лаки розового, красного и коричневого цветов получаются при комплексообразовании ализарина с Ni, Al, Sn, Mn, Ca, Fe, Co. Краплаки используются для производства нитроэмалей, масляных красок, а также в полиграфии и для изготовления художественных составов. Они обладают высокой устойчивостью к воздействию химических соединений и света. Пример краплака: лак ализарина алюминиево-кальциевый, насыщенно красного цвета с синим отливом. Связующие для водных окрасочных составов Классификация связующих. Связующие минерального происхождения, область применения (цемент, известь, жидкое стекло). Основными компонентами окрасочных составов являются связующие вещества и пигменты. В состав некоторых красок входят также растворители, разбавители, пластификаторы, сиккативы, наполнители и др. Классификация связующих Связующие для водных составов по происхождению делят на неорганические и органические. К неорганическим связующим относят цемент, известь, растворимое стекло, их изготовляют на основе минеральных материалов. Органические связующие в зависимости от происхождения материалов, из которых их изготовляют, подразделяются на животные, растительные и синтетические. К животным связующим относят клеи: костный, мездровый, рыбий и казеиновый; к растительным - различные крахмалы, декстрины, муку; к синтетическим связующим - полимерные клеи: карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) и метилцеллюлозу (МЦ). Клеи КМЦ и МЦ -это водные растворы натриевой соли эфира целлюлозы. Водные связующие твердеют как за счет испарения содержащейся в них воды, так и за счет химических процессов - карбонизации, гидратации, кристаллизации и др. В первом случае, как правило, отвердевшее связующее может быть снова разжижено при обработке водой. Во втором случае при твердении совершаются процессы, которые делают отвердевшую пленку связующего необратимой. Связующие, представленные растительными и животными клеями, за исключением казеинового, приготовленного с известью, не применяют для наружных окрасок, а также для окрасок помещений с повышенной влажностью. Редко применяемый в малярных работах казеиновый клей, более водостойкий и прочный, иногда используют для приготовления составов как для внутренних, так и для наружных работ. Неорганические связующие служат для внутренних и наружных малярных работ. Неорганические связующие Портландцемент (ГОСТ 10178-85) - гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путем совместного тонкого измельчения клинкера и необходимого количества природного гипса. Клинкер образуется в результате обжига до спекания известковых мергелей или искусственных смесей из материалов, содержащих углекислый кальций, глину и соответствующие добавки. По прочности портландцемент делят на марки 400, 500, 550 и 600. Точность помола цемента должна быть такой, чтобы при просеивании сквозь сито с сеткой № 008 проходило не менее 85 % массы просеиваемой пробы. Начало схватывания затворенного водой портландцемента должно наступить не ранее чем через 45 мин, а конец схватывания - не позднее чем через 10 ч после затворения. Это следует учитывать при изготовлении малярных составов, в которые входит портландцемент, и готовить такие составы только в количестве сменной потребности. Лишь в случае, когда портландцемент вводят в качестве наполнителя, составы можно готовить заблаговременно. Но и тогда надо помнить о возможности схватывания портландцемента в окрасочном составе. Белый портландцемент (ГОСТ 965-76) - вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое измельчением белого маложелезистого клинкера, минеральных добавок и гипса. Марки белого цемента: 400 и 500. По степени белизны подразделяются на три сорта: 1, 2, 3-й с коэффициентом отражения соответственно не менее 80, 75, 68 %. Начало схватывания портландцемента должно наступать не ранее чем через 45 мин, а конец -не позднее чем через 12 ч после затворения. Точность помола: через сито с сеткой № 008 должно проходить не менее 88 % массы просеиваемой пробы цемента. Белый портландцемент применяют для архитектурноотделочных работ, а также в качестве связующего при приготовлении малярных составов. На его основе при тщательном смешивании или совместном помоле со щелочестойкими пигментами получают цветные портландцемент. Цветной портландцемент (ГОСТ 15625-80) - вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путем совместного тонкого измельчения белого или цветного клинкера (не менее 80 %), минеральных (не более 15 %) и органических красителей, гипса и активной минеральной добавки (не более 6 %). Органические пигменты вводятся в количестве не более 0,5 % от массы цемента. Красящие добавки должны быть свето- и щелочестой-кими. Для производства цветных портландцементов обычно используют клинкер белого портландцемента или цветной клинкер, а также отбеленные клинкеры с пониженным содержанием оксидов железа и марганца. В настоящее время цветные портландцементы получают, вводя в процессе приготовления в сырьевую смесь оксиды некоторых металлов (0,05-1 %). Эффективное окрашивание дают оксиды хрома (желто-зеленый цвет), марганца (голубой и бархатно-черный), кобальта (коричневый). При этом получают окрашенные клинкеры редких цветов, труднодостигаемых при изготовлении цветных портландцементов смешиванием с пигментами. Цветной портландцемент выпускают желтый, розовый, красный, коричневый, зеленый, голубой и черный. Марки цемента: 300, 400 и 500. Начало схватывания цемента должно наступать на ранее чем через 45 мин, а конец - не позднее 12 ч от начала затворения. Тонкость помола: при просеивании через сито с сеткой № 008 должно проходить не менее 90% массы пробы цемента. Цветной портландцемент должен быть однородным по цвету в пределах утвержденных эталонов для каждого цвета. Цветной портландцемент применяют для архитектурно-отделочных работ, а также в качестве связующего при приготовлении малярных составов. Строительную известь (ГОСТ 9179-77) применяют как в качестве связующего, так и в качестве пигмента. Гипсовые вяжущие (ГОСТ 125-79) - воздушные вяжущие вещества, получаемые путем термической обработки гипсового сырья до полугидрата сульфата кальция Са04 0,5Н20, широко применяют в строительстве и других отраслях промышленности - для штукатурных растворов, подмазочных паст, строительных изделий, заделки швов, декоративных деталей, изготовления форм и моделей в промышленности, а также в медицине. По внешнему виду - порошки белого или серого цвета. В зависимости от предела прочности при сжатии различают следующие марки гипсовых вяжущих (МПа): Г-2, Г-3, Г-4, Г-5, Г-6, Г-7, Г-10, Г-13, Г-16, Г-19, Г-22, Г-25. При перемешивании с водой вяжущее образует гипсовое тесто, которое быстро схватывается и твердеет, немного увеличиваясь в объеме. В зависимости от сроков схватывания различают виды гипсового вяжущего: А - быстротвердеющее (начало схватывания - не ранее 2, конец - не позднее 15 мин), Б - нормально твердеющее (начало схватывания - 6, конец - 30 мин), В - медленнотвердеющее (начало схватывания - не ранее 20 мин, конец не нормируется). В зависимости от степени помола различают индексы вяжущего: I - грубого помола (остаток на сите 0,2 мм - не. более 23 %), II среднего помола (остаток на более 14%), III - среднего помола (остаток - не более 2 %). Затвердевший гипсовый камень сильно впитывает воду и является водостойким материалом. Гипсовые вяжущие стимулируют коррозию черных металлов. В малярных работах гипсовые вяжущие - непременный вспомогательный материал, применяемый для заделывания трещин и других дефектов штукатурки перед грунтованием, шпатлеванием и окрашиванием. Связующие растительного происхождения, искусственного происхождения. Животные клеи Костный клей (ГОСТ 2067-80) вырабатывают из обезжиренных и отполированных костей животных. Клей выпускают видов: галерта (клеевой студень), плиточный, дробленый, гранулированный и чешуйчатый. Все виды костного клея подразделяют на сорта: высший, 1, 2 и 3-й. При варке костей сначала образуется жидкий бульон, который затем выпаривают до клеевого студня темно-желтого или коричневого цвета. Такой клей называют га-лертой. Разрезая галерту на плитки площадью до 400 см2, толщиной до 16 мм и высушивая их, получают плиточный клей. Поверхность плиток должна быть сухой и твердой, темно-желтого или коричневого цвета. В плитках клея допускаются пузырьки воздуха. Частицы плиточного клея, полностью проходящие через сито с отверстием 10 мм, называют дробленым клеем. Гранулированный клей - это однородные, чечевицепо-добные гранулы от желтого до темно-коричневого цвета, полностью проходящие через сито с отверстиями в свету 10 мм. Чешуйчатый клей - желтоватого цвета, частицы ненормированных размеров в виде хлопьев и порошка. Содержание влаги в твердом клее всех видов должно быть не более 17 %. В галерте сухого клея содержится не менее 49 %. Клеящая способность должна быть не менее для сортов, МПа: высшего 10, 1-го - 9, 2-го - 7, 5 и 3-го - 6. Твердый клей хранят в упакованном виде (рогожных кулях, мешках и ящиках) в помещениях при температуре не выше 30°С с относительной влажностью воздуха не более 75 %. Бочки с галертой при хранении укладывают набок, Со временем клей загнивает, поэтому хранить его надо недолго. Особенно быстро загнивают растворы клея, при этом они распространяют устойчивый неприятный запах; загнивший клей теряет свою клеящую способность. Костный клей не должен иметь следов плесени и запаха гнили. При температуре 25°С стандартный раствор клея не должен загнивать в течение 3-5 сут. При смешивании с мелом сопротивляемость клея загниванию повышается, однако в клеевые растворы лучше вводить какойлибо из антисептиков, например фенол или формалин. Чтобы приготовить малярные составы, клей следует сварить. Для этого предварительно за сутки плиточный или дробленый клей замачивают в теплой воде, а затем варят. Если добавить 2-3 % квасцов от массы клея, то последний загустеет. Этим свойством клея пользуются при выполнении работ с помощью механизмов, чтобы нанесенный на поверхность окрасочный состав не оплывал. В малярных работах костный клей применяют для приготовления окрасочных составов, грунтовок, шпатлевок, подмазочныхпаст. Мездровый клей (ГОСТ 3252-80) - малярный, получают путем разваривания с водой белковых отходов кожевенных и кожсырьевых заводов с последующим высушиванием. (Мездра - подкожный слой шкуры животного.) Мездровый клей подразделяют на твердый и галерту. Твердый клей вырабатывают плиточный, чешуйчатый, стружковый, дробленый и гранулированный. В зависимости от физико-химических веществ клей подразделяют на марки: КМЭ, КМВ, РМ-1, КМ-2 и КМ-3. Все виды клея не должны иметь плесени. Плиточный клей выпускают длиной до 250 мм, шириной до 90 мм, толщиной до 10 мм, от светло-желтого до темно-коричневого цвета, с гладкой или гофрированной блестящей поверхностью. Внутри плиток могут быть мелкие пузырьки воздуха, в тонких местах плитки просвечивают. В чешуйчатом клее не должно быть комков размером более 20 мм, размеры чешуек и стружки не нормируются. Кусочки дробленого клея проходят через сетку с квадратными ячейками размером 20 мм, а гранулы гранулированного клея - через такое же сито размером 10 мм. Горячий раствор клея не должен иметь гнилостного запаха. Инородные примеси в клее не допускаются. Массовая доля влаги в клеях не должна превышать 17 %, а в галер-те - 68 %. Условная вязкость раствора клея (в зависимости от марки) - 6, 5, 4, 3 и 2 уел. град. Загниваемость - не ранее 3-5 сут. Клеящая способность - 1080-1570 Н/м. В малярных и обойных работах мездровый клей применяют наравне с костным. Хранят в сухом помещении, срок хранения твердого клея- 12 мес, агалерты - 12 сут с момента изготовления. Казеиновый клей (ГОСТ 3056-74) вырабатывают из технического кислотного казеина, гидратной извести, фтористого натрия, медного купороса и керосина. По внешнему виду это однородный порошок серого цвета без посторонних включений, с малым количеством комков, распадающихся при легком растирании. Казеиновый клей выпускают марок «Особый» (В-105), «Экстра» (В-107) и «Обыкновенный» (ОБ). Запах клея специфический, но не гнилостный. С водой образует однородную массу без комков. Клеи марок «Особый» и «Экстра» сохраняют вязкотекущее состояние не менее 5 ч, а марки «Обыкновенный» - не менее 4 ч. Состояние плотного эластичного студня клеи «Особый» и «Экстра» сохраняют не менее суток. Казеин - белковое вещество, выделяется в виде творожной массы при скисании молока. В молоке содержится около 4 %, а в твороге около 20 % сырого неочищенного казеина. Казеин не растворяется ни в холодной, ни в горячей воде. Чтобы получить клей, к воде, в которой растворяют казеин, добавляют какую-либо щелочь: соду, поташ, нашатырный спирт. Под действием щелочи казеин растворяется и через час из него получается клей, который в соединении с известью дает несмываемую краску. Казеин применяют ограниченно, лишь со щелочестойкими пигментами. Казеиновый клей применяют главным образом для окрашивания фасадов, так как он образует очень прочное, несмываемое покрытие, а также для склеивания древесины, изготовления грунтовок, шпатлевок. Растительные клеи Основу растительных клеев образуют крахмалы-ценные продукты питания, поэтому растительные клеи в малярных работах применяют сравнительно редко. Крахмал - белый, тонкий, хрустящий при сжатии в руке порошок. В зависимости от исходного сырья крахмалы различают: картофельный, маисовый, или кукурузный, пшеничный, рисовый и др. Крахмал в холодной воде не растворяется, поэтому его при употреблении заваривают горячей водой и кипятят, после чего образуется густой клейстер. Чтобы в клейстере не было комков, крахмал предварительно разводят в холодной воде. Если нужно распознать крахмал, на него капают сильно разведенным водой раствором йода. При этом крахмал окрасится в синий, черно-синий или фиолетово-синий цвет. Синтетические клеи В малярных работах помимо животных и растительных широко применяют синтетические клеи, которые представляют собой растворы природных модифицированных или синтетических полимеров в воде, спирте. В малярных работах в качестве синтетических клеев чаще всего применяют карбоксиметилцеллюлозу, метилцеллю-лозу и растворы поливинилацетата. Натрий-карбоксиметилцеллюлоза техническая КМЦ (ОСТ 6 05-386-80) - натриевая соль целлюлозно-глико-левой кислоты, получаемая при взаимодействии щелочной целлюлозы с монохлорацетатом натрия или монохлор-уксусной кислотой, т. е. КМЦ - продукт химической переработки древесной целлюлозы. По внешнему виду КМЦ - мелкозернистый порошкообразный материал белого или кремового цвета с остатком на сите с сеткой № 2 не более 1 %; содержание влаги - не более 10 %; растворимость в воде - не менее 99,3 %. Преимущества КМЦ, используемого в качестве связующего, следующие: хорошо смешивается с пигментами, не изменяя их цвета, а также с крахмалом, желатином, мылом, декстрином; эмульгирует олифу и некоторые лаки; обладает биологической стойкостью (почти не загнивает); хорошо сцепляется с основанием; легко набухает и растворяется в воде (не выше 40°С) и холодной воде, образуя при этом коллоидный раствор, способный сохраняться длительное время. Клеевые окрасочные составы на КМЦ приготовляют так же, как и на животном клее (КМЦ предварительно замачивают, но не варят). Приготовлять клей следует в глазурованной, эмалированной, деревянной или стеклянной посуде, так как металлическая может быть испорчена коррозией. Расход клея: 30-50 г на 1 кг окрасочного состава. Если в клей или окрасочный состав на КМЦ добавить 1 %-ный раствор алюминиевых квасцов, высохшая пленка будет нерастворима в воде. КМЦ применяют не только для приготовления клеевых и окрасочных составов, но и при оклейке обоями (КМЦ-Н) или различными пленочными материалами. КМЦ упаковывают в многослойные крафт-мешки, перевозят в крытых вагонах, хранят в сухих закрытых помещениях. Водорастворимая метилцеллюлоза (ТУ 6-05-1857-78) - порошкообразный или волокнистый продукт белого или желтоватого цвета, представляющий собой простой эфир древесной целлюлозы: отличается от карбоксиметилцеллюлозы большей кислото- и щелочестойкостью. Используется для изготовления клеев, применяемых для наклеивания обоев, слоистых пластиков, латексных красок, лаков и пр. Синтетические клеи из полимеров применяют в виде эмульсий, водных или спиртовых растворов; они обладают высокой клеящей способностью. Для приготовления таких клеев используют преимущественно поливинил-ацетат и некоторые другие полимеры. Поливинилацетатный клей ПВА (ТУ 6-15-761-76) -спиртово-водный раствор низкомолекулярного поливи-нилацетата или разбавленная водой дисперсия. Клеит дерево, бумагу, стекло, картон, фарфор, линолеум, облицовочные плитки. Перед применением необходимо перемешать или взболтать. Клей в виде водной эмульсии применяют для приклеивания моющихся обоев и пленочных отделочных материалов. Латексы - водные дисперсии полимеров, т. е. коллоидные системы, дисперсная фаза которых состоит из глобул (частицы сферической формы). Обладают вязкостью, клейкостью, не коагулируют (не свертываются). Чем больше глобулы, тем меньше вязкость латексов. Наиболее распространены латексы каучуков. Натуральный латекс - млечный сок каучуконосных растений - жидкая прозрачная, молочнобелая, оранжевая, желтая или желтовато-коричневая масса, 34-37 % каучука, 52-60 % воды, а также минеральные вещества, белки, смолы и пр. Натуральный центрифугированный латекс - дорогой материал, содержит до 62 % сухого остатка, вязкость его - 500-600 мПа/с; средний диаметр глобул600нм. Синтетические латексы - водные дисперсии синтетических каучуков. К ним относятся латекс хлоропрено-вый, бутадиеновый, дисперсии поливинилхлорида и по-ливинилацетата, а также дисперсии, образующиеся при диспергировании полимеров в воде (бутилкаучуковый, изопреновый и др.). В современной технологии практическое значение имеют синтетические латексы, выпускаемые широким ассортиментом - СКС-65 ГП, СКС-ЗО ШХП, СКД-1С, БС-30, ДММА-65ГП, СКС-60 ГПС, БС-50 и др. На основе латексов изготовляют клеи и краски, не содержащие токсичных и пожароопасных растворителей. Особенно часто используют латекс синтетический СКС-65 ГП - для изготовления клеев «Бустилат» и «Гумилакс». Связующие для неводных окрасочных составов Классификация связующих. Олифы натуральные, полунатуральные, характеристики Олифы, природные смолы и полимеры используют в малярных работах в качестве связующих для различных окрасочных или других составов. Так как в составах, изготовленных с такими связующими, отсутствует вода и они не могут быть разбавлены водой, то они называются неводными. Олифа — маслянистая жидкость, которая после нанесения на поверхность высыхает, образую прочную эластичную водонепроницаемую пленку. Изготовляют олифу, перерабатывая растительные высыхающие или полувысыхающие масла, жиры и органические продукты, не содержащие лаковых смол. Промышленность выпускает много видов различных олиф, применяемых в малярных работах для изготовления окрасочных составов, грунтовок и шпатлевок. Все олифы можно разделить на четыре вида: натуральные, уплотненные, комбинированные и синтетические. Натуральные олифы получают обработкой (варкой) растительных масел при температуре 200—300°С, при этом в масло добавляют сиккатив, например оксиды, перекиси и соли свинца, кобальта, марганца. Варка масла и добавление сиккатива ускоряют высыхание (отвердевание) пленок после нанесения краски на поверхность. Так, если тонкая пленка сырого льняного или конопляного масла, нанесенная на поверхность, высыхает в течение 5—6 суток, то после варки и добавления сиккатива натуральная олифа из этих масел высыхает в течение суток. Пленки из натуральных олиф отвердевают под влиянием двух взаимосвязанных процессов: окисления, или оксидации, и химического процесса полимеризации, т. е. уплотнения (объединения) молекул. В результате процессов образуется твердое вещество (пленка) — линоксин. Оксидацией при изготовлении олиф принято называть уплотнение растительного масла, предварительно нагретого до температуры 130—150 °С, через которое затем продувают воздух. Олифу, полученную в результате такой обработки, называют оксидированной. Полимеризацией при изготовлении олиф называют процесс уплотнения растительного масла путем нагревания его в специальных аппаратах до температуры 280— 300°С. Полученную таким образом олифу называют полимеризованной. Оксиполимеризация — процесс уплотнения при высокой температуре предварительно окисленного растительного масла. Олифу, полученную в этом случае, называют оксиполимеризованной. Уплотненные, или полунатуральные, олифы — продукт уплотнения растительных масел путем оксидации полимеризации или оксиполимеризации, который затем разбавляют растворителем. При производстве этих олиф достигается значительная экономия масел (45 %). Уплотненные олифы разводят до вязкости натуральной олифы бензином-растворителем или сольвентом. Высыхают такие олифы, как вследствие испарения растворителя, так и в результате окисления масла в тонких слоях покрытия. Комбинированную олифу получают на основе высыхающих и полувысыхающих масел, которые подвергают полимеризации и обезвоживанию; применяют также смесь полимеризованного и обезвоженного масел. Содержание масла в таких олифах 70—73 %. До малярной вязкости их доводят растворителем (уайт-спиритом). Комбинированную олифу применяют в основном для приготовления густотертых красок. Синтетические олифы изготовляют из синтетических смол (полимеров) или различных масел путем термической и химической их обработки. Такие олифы после нанесения на поверхность отвердевают, образуя тонкую пленку. Важнейший вид синтетических олиф — алкидные олифы (глифталевые, пентафталевые). Они содержат 50 % алкидной смолы и 50 % высыхающего масла. Применяют синтетические олифы для приготовления густотертых и готовых к употреблению масляных красок. Смолы различают природные и синтетические. Природные смолы — продукты выделения различных растений. Они нерастворимы в воде. Мягкие природные смолы — канифоль, шеллак, мастике, акароид, элеми, даммара, сандарак и др. К твердым, или благородным, относятся ископаемые смолы — янтарь и копалы — продукты жизнедеятельности растений, пролежавших долгое время в земле. Задание: 1. Ознакомиться с предоставленным материалом. 2. Составить схему классификации связующих для водных красочных составов 3. Заполнить таблицу по образцу Наименование Тип Характеристики Применение Требования связующего Портландцемент неорганический гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путем совместного тонкого измельчения клинкера и необходимого количества природного гипса
