بتن رنگی
بتن رنگی از طریق اضافه کردن قلیا و مواد رنگی مقاوم و سبک در داخل مخلوط به اندازه‌ی ۸ تا ۱۰ درصد وزن سیمان (موم اکسید سرب قرمز و غیره) یا با استفاده از سیمان‌های رنگی به دست می‌آید. گاهی اوقات راهروها از ماسه‌های دارای رنگ مانند توف کوارتزیت قرمز مرمر و بقیه سنگ‌های رنگی ساخته میشوند.
به طور کلی رنگدانه‌ها به ۷ گروه عمده تقسیم میشوند که شامل رنگدانه‌های رنگی، رنگدانه‌های سیاه، رنگدانه‌های فلزی، رنگدانه‌های دارویی، رنگدانه‌های آرایشی و رنگدانه‌های غذایی هستند. مهمترین رنگدانه‌های سفید، اکسید تیتانیوم، رنگدانه‌های بر پایه روی، رنگدانه‌های بر پایه سرب، اکسید آنتیموان و اکسید زیرکونیوم است. رنگدانه‌های رنگی معمولاً از نوع اکسید، کرومات، سیانید و ترکیبات کادمیوم است. مهمترین رنگدانه‌های سیاه از نوع دوده (کربن سیاه)، گرافیت، اکسید آهن سیاه و ترکیب مس کروم سیاه است که ترکیب آخر به کروم کاپرسیاه معروف است. رنگدانه‌های فلزی معمولاً از نوع پولک‌های آلومینیوم، پولک‌های برنز طلایی، پولک‌های روی، پولک‌های فولاد زنگ نزن و پولک‌های نیکل است. رنگدانه‌های دارویی، آرایشی و غذایی ترکیباتی هستند که در تهیه مواد آرایشی، انواع قرص‌ها و کپسول‌ها و نیز تغییر رنگ در محصولات غذایی کاربرد دارند. رنگدانه‌های سرامیکی بیشتر از نوع رنگی، سفید، سیاه و فلزی است.
بتن‌های رنگی برای اهداف تزئینی در سازه‌های ساختمان و دستگاه‌ها و پیاده‌روهای زیر گذر جدا کردن خطوط پر ترافیک راهروهای پارک و همچنین برای ساختن وسایل رفاه عمومی استفاده میشود.
موارد کاربرد بتن رنگی
بتن‌های رنگی برای اهداف تزئینی در سازه‌های ساختمان (دیوارهای تزئینی، کف زمین و سردر باجه‌ها) و دستگاه‌ها و پیاده‌روهای زیر گذر جدا کردن خطوط پر ترافیک راهروهای پارک و همچنین برای ساختن وسایل رفاه عمومی استفاده میشود. همچنین جدول بندی و خط کشی خیابان‌ها، رنگ آمیزی ساختمان‌های بتنی شهر که هم بر زیبایی معابر می‌افزاید و هم عمر سازه را افزایش می‌دهد. استفاده در میادین ورزشی و استادیوم‌ها برای رنگ آمیزی سکوهای تماشاچیان و یا موارد مشابه نیز می‌تواند کاربردهای دیگر بتن رنگی باشد. همچنین برای این نوع بتن می‌توان کاربردهای نظامی نیز در نظر گرفت.
به طور مثال می‌توان به استفاده از آن در رنگی ساختن سازه‌های بتنی محل حفاظت هواپیماهای جنگی و انبار مهمات مکان‌های نظامی اشاره کرد که هم به استتار سازه کمک می‌کند و هم با انتخاب صحیح رنگدانه‌ها امکان تقویت بتن در مقابل عوامل محیطی فراهم میشود.
ساخت بتن رنگی در مقایسه با بتن معمولی هزینه بیشتری دارد. ولی این هزینه چندان قابل توجه نیست. شایان ذکر است که این بتن‌ها علاوه بر زیبایی خاص، در مقایسه با انواع دیگر با توجه به حذف مراحل تعمیر و نگهداری و نقاشی مجدد مقرون به صرفه تر است. به طور معمول، در مواردی نظیر خطکشی و جدول بندی معابر که باید از رنگ‌های خاصی استفاده شود، سازه با بتن معمولی ساخته شده و سطح خارجی آن با رنگ‌های معمولی رنگ آمیزی میشود که این رنگ چون به صورت یک پوشش خارجی است، در معرض تخریب‌های محیطی قرار دارد و مرتب باید تعمیر و نقاشی مجدد شود. در حالی که بتن رنگی دوام بیشتری دارد و رنگ آن ثابت است.
یکی از این اضافه شونده‌ها که می‌توانند تولید ظاهر رنگی در بتن نمایند، پیگمنت‌های سرامیکی هستند. لذا اثر خوردگی یون کلر بر روی این نوع بتن (بتن رنگی حاوی پیگمنت سرامیکی) بررسی میشود. به این منظور نمونه‌های رنگی و شاهد در حوضچه کلر قرار می‌گیرند. نتایج حاصل نشانگر بهبود خواص مقاومت بتن رنگی در مقابل خوردگی است.
فرایند تولید بتن رنگی
- بتن‌های رنگی رنگ آمیزی شده
- بتن‌های حاوی رنگدانه‌های طبیعی و سنگدانه‌های رنگی
رنگ آمیزی بتن پس از اجرا به طور قطع روش قابل قبولی برای طراحان نیست به این دلیل که عمر مفید این نوع رنگ‌ها در برابر عمر مفید پروژه‌ها بسیار پائین است در نتیجه در طول عمر پروژه باید چندین بار این رنگ مورد باز سازی قرار گیرد. این مسئله بسیار پر خرج خواهد بود و نیروی انسانی زیادی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما روش دیگر استفاده از مصالح رنگی یا مواد رنگی در بتن است. برای این کار دو راه قابل استفاده است.
- استفاده از افزودنی‌های رنگی به بتن
- استفاده از سیمان رنگی
افزودنی‌های رنگی در بتن همچون رنگ‌های طبیعی از دوام بالایی برخوردارند. این افزودنی‌ها از مواد معدنی اکسیدی یا مواد زنگ زده طبیعی است. این افزودنی‌ها بسیار مقاوم بوده و در برابر هوا بسیار نفوذ نا پذیر هستند. این نوع بتن‌ها از نظر اقتصادی نیز به صرفه بوده، میزان مصرف مواد رنگی در بتن با توجه به کیفیت و شدت رنگ متفاوت بوده ولی معمولاً در حدود یک کیلو گرم در هر پنجاه کیلو گرم پیشنهاد شده است.
این افزودنی‌ها در صورتی که اختلاط به طور صحیح انجام شود در تمام قسمت‌های بتن به طور یکنواخت پخش شده و تمام حجم بتن را رنگی می‌کند. اکسید آهن، کروم و تیتانیوم نمونه‌هایی از این افزودنی‌ها هستند.
راه دوم استفاده از سیمان‌های رنگی است. علی رغم مسائل زیست محیطی مانند انتشار گاز‌های گلخانه‌ای که باعث گرم‌تر شدن کره زمین و افزایش بیماری‌های تنفسی میشوند، یکی از روش‌های پرکاربرد در دنیای امروز است. نمونه ساده و متداول آن استفاده از سیمان پرتلند معمولی در تهیه بتن خاکستری است. به طور نمونه از اکسید آهن برای تولید رنگ قرمز، زرد و قهوه‌ای استفاده میشود، از کبالت برای رنگ آبی و از اکسید کروم برای رنگ سبز استفاده میشود. باید توجه داشت به علت خاکستری بودن سیمان پرتلند برای تولید سیمان رنگی ابتدا باید از مواد خام سیمان پرتلند آهن را حذف کنید تا مواد خام به مواده سفید رنگ تبدیل شده سپس افزودنی‌ها را برای رنگ دادن اضافه کنید.
رنگ کننده‌های مکمل
مواد رنگی برای رنگ کردن سطحی به طور متراکم با ترکیب بتن مخلوط میشود. اکثر رنگ کننده‌ها اکسیدهای آهن هستند و می‌توانند رنگ‌های مشکی، زرد و قرمز تولید کنند. سبزها می‌توانند با استفاده از کرومیوم ساخته شوند و رنگ آبی سیر برای تولید انواع رنگ‌های آبی بکار می‌روند.
برخی از ترکیبات که برای ایجاد رنگ بکار می‌روند فلزات سنگین هستند و می‌توانند در طول ساییدن و جلای بتن آزاد شوند. این فلزات سنگین می‌توانند موجب مشکلات تنفسی سخت و صدمه به محیط شوند.
پیشرفت‌های جدیدی در رنگ مکمل بتن انجام شده است. اکسید آهن معمولی شوره زدگی و بی رنگی قلیایی را از بین می‌روند، استفاده نمی‌کنند. این رنگدانه‌های اولیه مصنوعی در شکل امولوسیون مایع وجود دارند و برای سهولت استفاده و صرفه جویی در هزینه زیاد برای کاربران به اندازه زیادی غلیظ میشود.
اگر عمل آوری بتن رنگی و عملیات اختلاط خوب انجام نشود، حفره‌هایی در بتن رنگی ایجاد شده و در این حفره‌ها آب محبوس میشود. در هوای سرد و فصل یخبندان این آب یخ می‌زند، حجم آن افزایش می‌یابد و به این ترتیب باعث ترک برداشتن بتن رنگی میشود که افت مقاومت سازه را به دنبال دارد.
تولید بتن رنگی مقاوم به اشعه خورشید در کشور
البته به تازگی محققان یکی از شرکت‌های دانش بنیان مستقر در شهرک علمی و تحقیقاتی اصفهان موفق به تولید بتن رنگی بدون استفاده از سیمان رنگی شده‌اند. رنگ‌های به کار رفته در این محصولات از نوع رنگ‌های معدنی هستند که در برابر نور خورشید، یخبندان و تغییر درجه حرارت بسیار مقاوم است. این نوع از بتن رنگی با استفاده از سنگدانه‌های رنگی تولید شده است که این امر پایداری رنگ بتن را در برابر اشعه نور خورشید تضمین می‌کند. تولید مبلمان شهری پیش ساخته رنگی، تولید دکوراسیون داخلی، تولید دیوارهای پیش ساخته رنگی را از مهمترین کاربردهای این نوع از بتن رنگی می‌توان عنوان کرد.
ژل میکروسیلیس اصلاح شده رنگی بتن برای ساخت بتن رنگی
رنگ بتن حاصل شده توسط این ژل میکروسیلیس رنگی بتن از ثبات، یکنواختی و درخشش پایداری برخوردار است. آب بند نمودن و ضد نفوذ شدن بتن با استفاده از این ژل‌ها، افزایش خاصیت ضد سائیدگی، افزایش مقاومت‌های فشاری، کششی، خمشی، کاهش توان حمله عوامل مهاجم مثل یون کلروسولفات در بتن‌های حاوی ژل‌های میکروسیلیس رنگی بتن و کاهش ضریب وارفتگی، افزایش مقاومت الکتریکی بتن حاوی ژل میکروسیلیس رنگی بتن نسبت به بتن رنگی حاوی پودر رنگ، سادگی در استفاده و عدم ایجاد مشکلات بهداشتی که پودر رنگ برای کارگران ایجاد می‌کرد، از مزیت‌های رقابتی این محصول جدید است.
موارد کاربرد ژل میکروسیلیس اصلاح شده رنگی بتن برای ساخت بتن رنگی
- انواع سازه‌های بتن مسلح و غیر مسلح با نمای اکسپوز.
- انواع قطعات بتنی پیش ساخته که به روش قالب‌های لاستیکی و با سیستم ویبره تولید میشوند.
- انواع موزائیک‌های ویبره بتنی.
- در انواع قطعات پیش ساخته تولید شده تحت فشار و پرس می‌توان از این ژل میکروسیلیس رنگی بتن استفاده کرد.
- انواع کف‌های بتنی که نیاز به سطوح رنگی با سایش کنترل شده دارند.
- انواع سازه‌های آب بند، رنگی مثل استخرها که نیاز است بتنی رنگی و آب بند داشته باشند، بدون نیاز به تجدید رنگ و با اطمینان از آب بند بودن جسم بتن این ژل میکروسیلیس رنگی بتن استفاده میشود.
تعیین مقاومت کششی و فشاری بتن‌های رنگی ساخته شده با رنگدانه‌های سرامیکی
اخیرا گروه تحقیقاتی جهاد دانشگاهی یزد موفق به ساخت رنگدانه‌هایی با استفاده از مواد سرامیکی تولید شــده در داخل کشور شده است؛ که می‌توان از آن‌ها برای تولید ســیمان رنگی و در نتیجه بتن رنگی استفاده کرد. در حال حاضر این رنگدانه‌ها در سه رنگ سبز، زرد و قرمز قهوه‌ای موجود است.
افزودن رنگدانه‌های ســرامیکی روشــی ساده و مطلوب جهت رنگی کردن بتن است. رنگدانه‌هــای ســرامیکی ابتــدا باعــث افزایش مقاومت فشــاری بتن رنگی میشود ولی با افزایش مقدار رنگدانه از حد بهینه، مقاومت کاهش می‌یابد با توجه به مقاومت فشاری و شدت رنگ مطلوب، میــزان مجــاز افزودن بــرای بعضــی رنگدانه‌های سرامیکی در بتن رنگی ۵ درصد و برای بعضی دیگر حداکثر ۱۰ درصد است. هر چه ذرات پیگمنت ریزتر و غیر کروی تر باشد مقاومت بیشــتر میشود و همچنین شــدت رنگ بالاتری بدست می‌آید.
