Tehnologia modernă a betonului în culori
Betonul este un material versatil, cu posibilități de utilizare aproape nelimitate. Acesta permite punerea în aplicare a celor mai solicitante proiecte de construcții – chiar și cele elegante și variate din perspectiva culorii, prin adăugarea de pigmenți de oxid de fier [Figura 1]. În special, nuanțele de negru sunt foarte populare în prezent în ceea ce privește proiectele de construcții curente. Dar ce se întâmplă dacă rezultatul de colorare nu corespunde in anumite situatii așteptărilor? În acest caz este nevoie de sprijinul experților în domeniul pigmenților, care sa vă susțina prin soluții tehnice eficiente.
Figura 1: Pigmenții cu oxid de fier Bayferrox pot fi folosiți în mod fiabil pentru colorarea materialelor din beton. Experții în pigmenți de la LANXESS Global Competence Center Construction oferă consiliere clienților cu privire la implementarea lor in diferite proiecte.
Retetele moderne legate de beton devin din ce în ce mai complexe, pentru a putea satisface cerințele privind procesabilitatea, rezistența și estetica. Betonul autocompactant (SVB) , în special, se bucură de o popularitate aflată în continuă creștere. Odată cu aceasta, în funcție de reteta betonului, totuși, profilul cerințelor în ceea ce privește utilizarea corectă și prelucrarea pigmenților cu oxid de fier poate crește, ceea ce, în principiu, conduce la o posibilă colorare permanentă a betonului. Pentru a obține efecte de culoare specifice sau în cazul provocărilor tehnice ale aplicațiilor, este necesară asistența experților competenți în materie de pigmenți, cum ar fi cei ai LANXESS Global Competence Center Construction (Centrul de Competență Global în aria Construcțiilor), care implementează cu succes decenii de cunoștințe dobândite, pentru a rezolva provocările aplicațiilor întâmpinate de clienți.
Un exemplu este reprezentat de proiectul de construcție „Turnul Rosewood” din Cidade Matarazzo, fostul complex spitalicesc, transformat într-un refugiu verde în metropola braziliană cu milioane de locuitori, São Paulo. Conceptul nu reprezintă doar o capodoperă arhitecturală, ci și impresionează prin durabilitatea, eficiența energetică și tehnologia construcțiilor. Cea mai importantă observație: proiectat de arhitectul francez Jean Nouvel, acest complex de clădiri cu mai multe etaje este realizat în mare parte din beton expus, de culoare neagră, autocompactant. LANXESS a furnizat pigmenții negri de oxid de fier Bayferrox necesari pentru reteta de culori specificată de către arhitect. Aceștia prezintă în mod evident o rezistență marita a culorii și sunt certificați pentru utilizarea în beton armat, în conformitate cu DIN EN 12878.
Testul devine exemplu
Înainte de a începe lucrările la șantierul din São Paulo, managerul șantierului a realizat ample teste pentru a determina conformitatea pigmenților pentru procesare și colorare. Aceste experimente au variat, de la tasarea necesară pentru a evalua un beton autocompactant, până la producerea unui prototip la scară a unei componente de construcție, pentru a avea o idee despre aspectul rezultat al construcției din beton. Astfel că, atunci când a fost îndepărtat cofrajul de pe coloana de testare, această
situație a provocat uimire: coloana de beton nu era, așa cum se aștepta, de culoare neagră, ci alb-gri, în anumite porțiuni negru puternic și în mare parte negru-cenușiu [Figura 2]. Așadar, partenerii proiectului aveau obligația de a analiza rezultatele și de a elabora soluții pentru a elimina posibilele cauze ale acestor efecte nedorite. Cu toate acestea, deoarece speculațiile și supozițiile sunt rareori eficiente, experții în domeniul pigmenților LANXESS s-au implicat în investigarea efectelor nedorite.
Figura 2: Atât în testul practic pe șantier, cât și în reajustarea la LANXESS Baustofftechnikum, s-a demonstrat fenomenul de înnegrire insuficientă din cauza aglomerării oxidului de fier, precum și a flotarii etringitei (faza CSH) în sistemul betonului autocompactant (SVB).
Concentrare pe chimie în domeniul construcțiilor
În principiu, pigmenții anorganici de oxid de fier și-au dovedit, în special, capacitatea de utilizare a diferitelor materiale de construcție din beton timp de ani de zile, în cadrul unor teste ample și teste de expunere la condițiile meteorologice. Cu toate acestea, utilizarea în noi formule de beton – în cazul în care este atinsă capacitatea optimă- necesită cunoașterea chimiei materialelor de construcție și a interacțiunilor dintre diferiții constituenți ai formulelor, inclusiv pigmenții folosiți [Figura 3].
Figura 3: Rețetele moderne SVB au în componență elemente diferite care interacționează între ele.
Aceasta include, de asemenea, manipularea corectă a materialelor, în special atunci când este necesar să se combine cerințele privind proprietățile tehnice ale betonului cu ideile estetice, într-o formă ideală.
Din aceste motive, betonul autocompactant (SVB) se bucură de o popularitate care crește în continuu la nivel mondial. Spre deosebire de betonul obișnuit, acesta oferă o fluiditate și o aerare semnificativ mai bune, fără un tratament mecanic suplimentar, și este adecvat și pentru producerea de forme complexe, cu cerințe ridicate privind aspectul suprafeței din punct de vedere estetic; Golurile de armare și cofrajele sunt complet acoperite cu betonul autocompactant (SVB) doar prin acțiunea gravitației. Betonul autocompactant (SVB) este considerat ca fiind alegerea perfectă, atunci când este necesară o armare foarte densă sau un aspect sau o senzație la atingere plăcută în ceea ce privește suprafața de beton, dar
și în cazul în care formele complicate ale componentelor nu permit o aerare satisfăcătoare. Suprafața betonului autocompactant (SVB) nu are pori, la prelucrarea corespunzătoare și în formule adecvate și are o suprafață unitara, omogenă.
Pentru a asigura fluiditatea și caracteristicile de înaltă performanță ale betonului autocompactant (SVB), reteta amestecul de beton normal, este schimbata. Ponderea de mortar (ciment și agregat) este semnificativ mai mare în betonul autocompactant (SVB) decât în betonul normal, iar raportul ciment-apă este aproape comparabil. În final, pentru a îmbunătăți proprietățile reologice ale amestecului de beton, este adăugat eter policarboxilat (PCE) ca agent superplastifiant. PCE sunt polimeri, a căror structură poate fi comparată cu un pieptene. Spatele (mânerul) este încărcat electronegativ și intră în interacțiune electrostatică cu moleculele de ciment încărcate superficial. Dinții pieptenelui PCE sunt electrostatic neutre. Teaca PCE împiedică cimentul să se strângă și să se coaguleze. Agentul superplastifiant reduce forțele de frecare interne, aglomerările și, dacă este dozat corespunzător, sedimentarea agregatului. În plus, aditivul limiteaza creșterea bulelor de aer din pasta de ciment și asigură astfel o suprafață deosebit de omogenă. Cu toate acestea, aceste proprietăți pozitive prezintă și anumite capcane. Acesta a fost rezultatul cercetărilor efectuate de experții în pigmenți de la LANXESS Global Competence Center Construction, care au fost folosite pentru a rezolva problema descrisă la Turnul Rosewood.
Identificarea factorilor influențatori
La sediul din Krefeld-Uerdingen (Germania), compania dispune de echipamentul tehnic și cunoștințele necesare în laboratorul și centrul tehnic, pe o suprafață de aproximativ 1.000 de metri pătrați, pentru a simula diverse aplicații de construcție, pentru a optimiza tehnicile de amestecare și pentru a simula încercările de încărcare, într-o gamă variată de condiții climatice. Pentru a obține rezultate fiabile și de înaltă calitate, compania este supusă unui audit riguros în fiecare an, în conformitate cu DIN EN 12878 și ASTM C979, ca parte a unei misiuni de audit efectuată de o instituție externă.
Această competență a ajutat arhitecții Turnului Rosewood din São Paulo, pentru ca aceștia să poată să implementeze proiectul în forma planificată: aplicația de beton autocompactant (SVB) dorită a fost adaptată în mod practic în Germania și analizată corespunzător. Într-o primă etapă, reteta de beton folosită în Brazilia și materialele utilizate acolo au fost supuse unor teste preliminare în condiții comparabile din punct de vedere climatic în laboratorul din Krefeld-Uerdingen. Rezultatele au fost similare cu cele ale prototipului coloanei de beton de pe șantierul din São Paulo, care a presupus plasare în role [Figura 2]. În ambele cazuri, suprafețele de beton prezentau urme albe și pete negre-cenușii.
Cooperarea promovează dobândirea de cunoștințe
În soluționarea acestei provocări, angajații LANXESS Inorganic Pigments au apelat la rețeaua sa de colaborare extinsă de universități și alte instituții științifice, precum și de numeroase companii din sectoarele prelucrătoare de beton și aditivi din întreaga lume. Acest aspect face posibilă întâmpinarea provocărilor specifice aplicației, prin soluții inovatoare și fundamentale. Pentru a obține gradul de negru optim a Turnului Rosewood, LANXESS a consultat oameni de știință de la Departamentul de Chimie în domeniul Construcțiilor de la Universitatea Tehnică (TU) din München. Experții recunoscuți la nivel internațional au realizat teste extinse de laborator, pentru a investiga mecanismele care apar în timpul producției în ceea ce privește betonul autocompactant (SVB), pentru a identifica factorii de influență relevanți. Compusul PCE – sau manipularea sa – a devenit rapid punctul central al analizei.
S-a constatat că gradul de segregare a pigmenților anorganici a crescut pe măsură ce mai mult PCE și apă au fost adăugate la amestecul de beton. Evident, utilizarea PCE are o influență puternică asupra
distribuției omogene a pigmenților de oxid de fier în pasta de ciment și în ancorarea lor în fazele CSH de formare și reticulare. În loc de reticularea cunoscută și așteptată, are loc insa o aglomerare sporită, care este atribuită interacțiunilor electrostatice dintre PCE utilizat și particulele de oxid de fier de culoare neagră. Aceste interacțiuni pot duce la nereguli de culoare semnificative. În plus, PCE asigură că, în faza inițială a formării CSH, cristalele sunt transportate la suprafață din cauza lipsei de sprijin, cu apa adăugată, și se manifestă sub forma unor urme de culoare albă. Acest proces are loc în fiecare tip de beton autocompactant (SVB) colorat, dar este deosebit de evident în betonul negru, datorită contrastului dintre culori.
Testele conduc la o soluție
Ca parte a testării ample a materialelor și a cercetărilor științifice, experții în pigmenți LANXESS au reușit, în sfârșit, să optimizeze formula de beton autocompactant (SVB). Rezultatul este vizibil: S-a obținut o îmbunătățire a capacității de colorare de aproape 300 la sută! În același timp, s-a asigurat că parametrii de calitate în ceea ce privește betonul, precum consistența, comportamentul fluid, comportamentul de solidificare și tasarea după adăugarea pigmenților Bayferrox îndeplinesc standardul [Figura 4]. Nu au fost identificate alte reacții adverse cu alți aditivi. Rezultatul de primă clasă l-a convins, de asemenea, pe managerul de construcție al Turnului Rosewood.
Figura 4: Cu ajutorul experților în pigmenți de la LANXESS, conducerea proiectului de construcție „Turnul Rosewood” din São Paulo a reușit să soluționeze în mod fiabil fenomenele nedorite de colorare a betonului autocompactant (SVB), folosind pigmenți negri cu oxid de fier și conducând la un aspect perfect colorat, cu diferite niveluri de pigmentare – fără compromisuri în ceea ce privește parametri relevanți pentru calitate, cum ar fi tasarea.
Contact și informații suplimentare:
LANXESS Deutschland GmbH
Oliver Fleschentraeger, Manager al Centrului de Competență Global în aria Construcțiilor
Unitatea Pigmenți anorganici
www.bayferrox.com