Одним из перспективных видов отделки в строительстве является цветное высококачественное штукатурное покрытие внутренних и наружных поверхностей стен. Эти покрытия соответствуют требованиям архитектурной выразительности, обладают стойкостью к климатическим воздействиям и имеют высокие санитарно-гигиенические и экологические характеристики.

К основным показателям декоративных штукатурок относятся цвет, фактура поверхности, рисунок, структура. Для получения цветных штукатурок применяют белые, цветные, окрашенные цементы и минеральные пигменты, обладающие высокой светостойкостью, атмосферостойкостью и щелочестойкостью. Пигментами служат оксиды и соли различных металлов, которые вводятся в количестве от 1 до 5% от массы цемента в зависимости от окрашивающей способности, плотности и других свойств. В технологии декоративных растворов и бетонов обычно используются следующие пигменты: желтые – охра, крон свинцовый, красные – сурик железный, редоксайд, зеленые – оксид хрома, свинцовая зелень, синие – ультрамарин, железная лазурь, синий кобальт, черные – пиролюзит, перекись марганца, углеродная сажа. Лучшими считают искусственные неорганические и отдельные органические пигменты, мало влияющие на физико-механические свойства бетона и активность вяжущего.

Для эффектного использования пигментов необходимо соблюдать ряд условий, например, выбирать среди них свето-, кислото-, щелоче-, солестойкие вещества и соединения. Пигменты должны обладать равномерностью изменения объема, не вступать в реакцию с твердеющим цементом не содержать легкорастворимых солей, способствующих выцвету и пятнам, не ослаблять свой цветовой тон при смешивании с другими пигментами. В то же время от пигментов требуется хорошая смачиваемость, оптимальная дисперсность, отсутствие комкования, близость по плотности к цементу, недопустимость ядовитых соединений.

Современные системы приготовления сухих строительных смесей позволяют дозировать компоненты с высокой точностью. Это особенно важно для цветных строительных смесей, так как позволяет получить составы с точно заданными цветовыми характеристиками.

Для получения заданного цвета смеси на практике приготавливается несколько составов с различным содержанием одного, реже двух и более пигментов [1]. После твердения смеси визуально определяется соответствие цветов полученной смеси и эталонного образца. При несоответствии цветов эксперимент повторяется с другим количеством или видом пигмента. Такая методика занимает много времени и не гарантирует точного совпадения цвета. Для ускорения и повышения точности подбора количества пигментов необходимо использовать современную компьютерную технику, в частности сканеры, позволяющие исключить субъективный фактор при оценке цвета. Однако для использования компьютерного подбора цвета отделочных материалов необходимо решить ряд проблем.

Сложность нормирования цвета строительно-отделочных материалов заключается в субъективности цветовосприятия, ее зависимости от освещения, фактуры поверхности и других факторов.

Существуют различные способы математического описания цвета [2, 3]. Один из первых был принят международной комиссией RGB – по первым буквам английских названий цветов red (красный), green (зеленый), blue (синий). Эта система используется для задания цвета в компьютерных мониторах. В другой системе – HSB цвет характеризуется координатами Н (оттенок), S (насыщенность) и В (яркость). В цветной полиграфии используется система CMYK, в которой синий цвет обозначается координатой С, красный – М, желтый – Y, черный – К. Каждая из этих систем имеет преимущества и недостатки для расчетов при подборе количества пигментов в цветных смесях. В нашей работе использовались все перечисленные системы для оценки удобства каждой из них для подбора цвета смеси.

Нами был проведен эксперимент по определению окрашивающей способности различных пигментов в строительных растворах. Определение окрашивающей способности пигментов производилось по методике Евростандарта EN 729. Из раствора состава 1:2 при В/Ц=0,4 изготавливались образцы с расходом пигментов 2, 4, 6 и 8% от массы цемента. В эксперименте использовался белый цемент Щуровского цементного завода и серый цемент ОАО «Вольскцемент», а также песок Сурского месторождения. После твердения образцов во влажных условиях в течение 28 суток они высушивались до постоянной массы при температуре 103… 105°С. Цвет образцов определялся на сканере СканПРИСА 640 В. Для усреднения цветовых характеристик поверхности и определения цветовых координат в системе RGB использовалась программа «Average». Затем цветовые координаты пересчитывались в системы HSB и CMYK. Было исследовано 16 различных пигментов: оранжевый, зеленый, железный сурик, темно-зеленый, охра, светло-синий и др.

Результаты определения цветовых координат некоторых составов приведены в таблице.

Таблица – Цветовые координаты поверхностей образцов

На рисунке приводятся графики зависимости цветовых координат поверхностей образцов, изготовленных на сером цементе, окрашенном пигментом «кадмий лимон». Как видно из графиков, введение пигмента более 2…4% почти не сказывается на цвете образцов.

Рисунок – Влияние дозировки пигмента «кадмий лимон» на цветовые координаты
в системах HSB (а) и RGB (б)

На рисунке приводятся также полиномиальные уравнения, аппроксимирующие зависимость цветовых координат от расхода пигмента и доверительность аппроксимации. Для удовлетворительной сходимости расчетных и экспериментальных значений в системе RGB достаточно полиномиальных уравнений второй степени, а в системе HSB степень уравнения необходимо повысить до третьей.

Проведенные исследования влияния вида и количества пигмента на цвет строительных растворов на основе белого и обычного портландцемента позволили апробировать принципы подбора состава цветных отделочных растворов. Для повышения объективности и точности цветовые характеристики предлагается определять с помощью сканера с последующей обработкой полученных данных на компьютере. Разработанная методика позволяет определить индивидуальные характеристики пигмента – цветовые координаты и окрашивающую способность. Эти характеристики позволяют сделать вывод о возможности получения заданного цвета отделочного состава и рассчитать необходимое количество пигмента, сократив при этом количество опытов за счет объективной оценки цветовых характеристик материала.

1. Кузнецов Ю. С., Коровкин М.О., Волкова С. В., Определение количества и вида пигмента для получения заданного цвета силикатного кирпича // «Энергосбережение в регионе: проблемы и возможности»: тезисы докладов Первой межрегиональной научно-практической конференции. Пенза, 16-17 декабря 1998 г. С. 98-99.
2. Гуревич М.М. Цвет и его измерение М-Л, Академия наук СССР, 1950, 270 с.
3. Noboru Ohta, Alan Robertson. Colorimetry: Fundamentals and Applications. – Wiley, 2005. – 350 p.

Все статьи автора «Коровкин Марк Олимпиевич»