Pigmentierung von Zement und/oder kalkgebundenen

▼▼▼
Aktueller Stand und Entwicklungen
Pigmentierung von Zement und/oder
kalkgebundenen Baustoffen
Betoneinfärbung ist heute Stand der Technik. Der
Einsatz von Farben im persönlichen Umfeld ist so alt
wie die Menschheit. Es begann mit dem Bemalen
der langweilig grauen Höhlenwände schon vor Tausenden von Jahren und setzte sich mit dem Tünchen
von nicht gefärbten Betonwänden fort. So wurde die
Umgebung freundlicher und schöner – für eine
bestimmte Zeit. Oberflächlich aufgebrachte Farbe
ist nicht dauerhaft, insbesondere wenn es sich um
Objekte handelt, die der Witterung ausgesetzt sind.
Die Farbe blättert ab und das Ergebnis sieht meist
schlimmer aus als einheitlich grauer Beton.
Die ersten Farbdispersionen für Beton wurden von Hand hergestellt und ebenso aufgetragen: Wasser und natürliche Pigmente wurden zu einer mehr oder weniger flüssigen Paste verarbeitet, die nicht nur die Wand einfärbte, sondern auch den
Maler und alles, was in Kontakt mit dieser Paste kam. Diese
Pasten konnten nur im Innenbereich angewendet werden, sie
waren nicht wetterstabil und Regen wusch sie sofort weg. Fortschritte wurden erzielt, indem man organische Bindemittel beimengte und Dispersionen auf Basis organischer Lösemittel herstellte. Weiterhin war natürlich die Erfindung des Pinsels und
des Farbrollers wichtig, die endlich der Benutzung der Finger
zum Farbauftrag ein Ende setzte. Die Weiterentwicklung stellte
schließlich die Erfindung der Farbspritzpistole dar, die allerdings auch deshalb vorangetrieben wurde, weil die Maler den
Arbeitsaufwand bei gleichzeitiger Preiserhöhung reduzieren
wollten.
Irgendwann hatte dann jemand, offensichtlich mit einer nennenswerten Intelligenz begabt, die Idee, Beton als Ganzes einzufärben. Jedes Stückchen, das abbricht oder jeder Witterungseinfluss, der die Oberfläche abträgt, setzt eine neue Oberfläche
frei – jetzt aber wiederum bereits eingefärbt! Immer wird eine
einheitliche Färbung vorhanden sein. Unglücklicherweise hatte
dieser Erfinder noch nichts über die negativen Auswirkungen
von Ausblühungen auf die Einheitlichkeit einer gefärbten
Betonfläche gewusst.
Einfärben von Beton – Technik und Kunst
Wie macht man das aber, Einfärbung von Beton in der Masse?
Betrachten wir zunächst einmal nicht mehr die Seite des
Anwenders, sondern des Pigmentherstellers. Die erste Idee
war, zurück zu den Ursprüngen zu gehen, also natürliche oder
später auch synthetische Pigmente in Pulverform einzusetzen.
Eine einfache Lösung, die jedoch einige nennenswerte Nachteile barg: das Risiko von Pigmentklumpen im Beton auf Grund
nicht optimierter Verteilbarkeit, große MenDr. Christian Egger
gen Pigment blieben
Promovierter Chemiker. Nach dem Studium zunächst als Projektleiter am Fraunhoin der Verpackung
fer-Institut für Silicatforschung in Würzzurück, die Handhaburg (Bereich Keramik und Ormocere)
bung
verursachte
tätig. Danach Leiter des anwendungstechimmer eine immense
nischen Labors der Brockhues AG in Walluf.
Heute verantwortlich für Forschung und
Staubentwicklung, die
Entwicklung sowie Leiter der AnwendungsArbeiter, Arbeitsplatz,
technik der Rockwood Italia S.p.A.
Fabrik und manchmal
36
The state of the art and developments
Pigments for colouring
building materials based
on cement and/or lime
Concrete colouring is today state of the art. The use
of colour in the personal environment is as old as
mankind itself. It all began thousands of years ago
with the painting of dreary, grey cave walls and continued into our time with the painting of grey concrete walls. In this way, our surroundings are made
much friendlier and more beautiful – for a while.
Superficially applied paint is not durable, in particular not when applied to objects exposed to outdoor
weathering. The paint peels off and the result looks
in most cases worse than uniform grey concrete.
The first paints for concrete were “manufactured“ and used by
hand. Mixing water and natural pigments were combined to
pastes, which not only coloured the walls, but the painter as
well and everyone or everything that came in contact with it.
Using them was no pleasure. The pastes were suitable for
internal application only – they were not stable to weathering,
and rain would wash them off immediately. Further progress
was made by adding organic binders, with solvents as basic
ingredient, and – and, last but not least – the invention of the
paint brush or roller, which put an end to “finger painting“.
The next step in development was the invention of the paint
spray gun. This development was pushed on in particular by
the painters, who saw this as an opportunity for reducing their
hours of work and at the same time increase their prices.
Some time later, someone had the idea to colour the mass of
concrete. In this way, every particle that would break off, or
every effect of weathering resulting in removal of the surface
layer would expose a new surface – this time already coloured.
In this way, it was reasoned, the concrete would always be of
uniform colour. Unfortunately, however, the inventor at that
time had had no knowledge of efflorescence and its harmful
effect on the uniformity of a coloured concrete surface.
Pigmentation of concrete – technique and art
But how can this be achieved – colouring concrete integrally?
This time, let’s first look at the problem from the viewpoint of
the pigment manufacturer, rather than that of the user. The
first idea was to go back to the roots, i.e. using natural, or later
also synthetic, pigments in powder form. A simple solution,
but with a number of serious disadvantages: increased risk of
pigment lumping in the concrete due to not optimized dispersing properties; large quantities of pigment were retained
in the package; every step of handling led to enormous dust
development, colouring workers, the work station, the factory
and sometimes also the nearby surroundings. Some of these
BFT
7
| 2002
▼▼▼
sogar die nähere Umgebung einfärbte. Einige dieser Nachteile
konnten durch die Herstellung beschichteter Pulver oder Pulverpräparationen, die Dispergiermittel zur Steigerung der Verteilbarkeit enthielten, bereits beseitigt werden. Es blieb aber
immer noch die Verunreinigung durch Staub. Trotzdem sind
Pulver immer noch in Gebrauch und für einige Anwendungen
immer noch das Mittel der Wahl.
Dabei kann durchaus angenommen werden, dass einer der
Arbeiter, der Pigmentpulversäcke entleeren, die notwendige
Menge abwiegen und in den Betonmischer geben musste, sich
während dieser schmutzigen Arbeit an die Pigmentpasten erinnerte. Diese würden keinen Staub verursachen und die Handhabung wäre wesentlich einfacher und vor allem sauberer. Pigmentdispersionen sind heutzutage nicht wie früher nur in
Wasser eingerührtes Pigment; es handelt sich vielmehr um
hochentwickelte Präparationen auf Wasserbasis, die Stabilisierungsmittel gegen das Absetzen enthalten, Dispergiermittel
um die Verteilung im Beton zu fördern, Mittel zur Steigerung
der Frostbeständigkeit, Mittel gegen Bakterien- oder Schimmelpilzbefall und vieles mehr (normalerweise ein streng gehütetes Geheimnis aller Hersteller von Pigmentdispersionen). All
dies ermöglicht sogar die Herstellung schönerer Farbtöne
(farbstärker und brillanter), als es je mit reinen Pulverpigmenten möglich wäre. Gleichzeitig ist die Handhabung einfacher
und sauberer und ermöglicht eine genaue automatische Dosierung. Trotz aller Stabilisierung bleibt das Absetzen allerdings
ein Problem – energieaufwändiges Umpumpen und/oder Aufrühren wird nötig. Die Lagerung wird schwieriger, da die
Dispersionen Wasser enthalten, das trotz eventuell in den Wintermonaten zugesetztem Frostschutzmittel bei Temperaturen
unter –5°C bis –10°C gefriert. Eine einmal gefrorene Dispersion
ist auch nicht weiter verarbeitbar. Darüber hinaus werden auch
immer mindestens 30% Wasser mittransportiert.
Die ideale Lösung musste es demnach
sein, ein Pigment zu entwickeln, das die
guten Eigenschaften einer Dispersion
(frei fließend, keine Staubentwicklung,
leichtes, genaues und vollautomatisches
Dosieren) zeigt, jedoch ohne dabei Nachteile aufzuweisen.
Es sollte ausgezeichnete farbgebende Eigenschaften haben
(hohe Farbkraft, brillante Farben) und sollte sich in der Betonmischung gut verteilen lassen. Und tatsächlich gibt es Lösungen für diese angestrebten Verbesserungen. Eine der ersten
und bis heute noch eine der besten war die Entwicklung granulierter Pigmente. Granulate sind kleine, mehr oder weniger
kugelförmige Pigmentagglomerate, die aus nahezu 100% Pigment bestehen und nur einen kleinen Anteil an Additiven enthalten, die als Bindemittel zur Stabilisierung der Granulatform
dienen und später in der Anwendung die Verteilbarkeit des
Pigment im Beton erleichtern. Es gibt viele unterschiedliche
Verfahren zur Herstellung von Pigmentgranulaten und eine
Menge unterschiedlicher Additivkombinationen. In der Anwendung zeigte sich dabei, dass Pigmentgranulate aus der Sprühgranulierung mit organischem Additivsystem die besten Ergebnisse lieferten. Sie sind ausreichend stabil, um sogar den
Transport lose im Tankwagen und die Lagerung in Silotürmen
zu überstehen, der pneumatische Transport über bis zu 200 m
ist kein Problem und die Dosierung kann einfach und genau in
einer vollautomatischen Dosieranlage erfolgen.
Färbung mit Granulatpigmenten
Bei der Betoneinfärbung stellt sich immer die Frage, welche
Anwendungsform des Pigments die geeignetste für Produkt
und Werk ist. In vielen Fällen – und wie die Verkaufszahlen zei-
BFT
7
| 2002
disadvantages could be eliminated by manufacturing coated
powders or powder preparations containing dispersing agents
for improved workability. But there still remained the serious
problem of dust pollution. But despite all these problems,
powders are used to this day and are the preferred choice for a
number of applications.
There must still be workers around who, while emptying the
bags containing pigment powder, weighing out the required
quantities and adding them to the mixer, think of the pigment
pastes of the past. They created no dust, handling was much
easier and, most importantly, cleaner. The pigment slurries of
today are no longer just pigments mixed with water. They are
highly developed water-based preparations containing stabilizers to reduce sedimentation, dispersing agents to improve dispersion in the concrete, anti-freeze agents, anti-fouling agents,
and a number of other ingredients (usually the slurry producers’ best kept secret). All of these moreover provide the basis
for creating more beautiful colour shades (stronger, more brilliant) than was ever before possible with powder pigments.
Slurries are also much easier to handle and suitable for precise
automated dosing. But despite all this, sedimentation still
remains a problem – energy-consuming recirculation and/or
agitation is required. Because the slurries contain water, storage can be a problem where temperatures drop down to
below –5°C to –10°C, even when adding anti-freeze agents in
the winter months. A slurry, once frozen, can no longer be
processed. In addition to that there is the fact that a minimum
of 30% water must also be transported.
The ideal solution would therefore have
to be a pigment with the handling
properties (free flowing, no dust development, easy, precise and automated
dosing) of a slurry, without its disadvantages.
It should have excellent clouring properties (high tinting
strength, brilliant colours) and be easily dispersible in the concrete mix. And there are, indeed, solutions for achieving the
aimed for improvements. One of the first and still one of the
best was the development of granulated pigment. Granules
are small spherical pigment agglomerates, which consist to
nearly 100% of pigment and small amounts of additives that
serve as dispersing and binding agents. There exist a large
number of different production methods, and a whole range
of different additive combinations have been developed. Practice has shown that granules made by spray drying process
with an organic additive system give the best results. They are
sufficiently stable to survive bulk transport and storage in silo
towers, pneumatic transport over distances of up to 200 m,
and they can be easily dosed, with high precision, in an automatic dosing device.
Colouring with granules
Thus, the first decision that has to be made when it comes to
colouring concrete will always be: what type of pigment is best
suited for the specific product and the plant. In many cases,
granules will be the preferred choice – and sales figures show
that their significance in the pigment market continues to
grow. There are some basic rules to be followed for colouring
concrete with granules:
n The pigment should be mixed with the sand and the gravel
before adding the cement.
n Granules need a minimum of moisture for complete dissolution. Normally, the natural moisture in the aggregates (approx.
6–8%) is sufficient. But if the moisture content is less than that,
for example in the summer months, part of the total mixing
water should already be added to the aggregates in advance.
37
▼▼▼
gen, steigt ihre Bedeutung im Pigmentmarkt weiter an – wird
dies die Granulatform sein. Dabei gibt es einige grundlegende
Anforderungen, die befolgt werden müssen, um Beton mit
Granulatpigmenten einzufärben:
n Das Pigment soll mit Sand und Kies gemischt werden,
bevor der Zement zugegeben wird.
n Granulate benötigen ein Minimum an Feuchtigkeit, um
komplett aufgelöst zu werden. Normalerweise reicht die
Feuchtigkeit in den Aggregaten aus (ca. 6–8%), sofern aber
z.B. in den Sommermonaten diese Feuchtigkeit zurückgeht,
sollte ein Teil des Gesamtwassers bereits als Vorwasser zu den
Aggregaten zugegeben werden.
n Aggregate, Pigment und eventuelles Vorwasser sollten etwa
30 Sekunden gemischt werden.
n Anschließend wird der Zement zugegeben und etwa
60 Sekunden gemischt.
n Restwasser oder das gesamte Wasser wird zugefügt und die
abschließende Nassmischzeit sollte etwa 60 Sekunden betragen, um eine vollständige Homogenisierung der Betonmischung zu gewährleisten.
Folgt man dieser groben Mischanleitung, erhält man brillante,
einheitliche und wiederholbare
Farbtöne im Betonprodukt.
Das oben gesagte gilt theoretisch für alle Arten von Beton. Fertigbeton bringt allerdings einige Probleme mit sich. Die Mischenergie ist vergleichsweise gering, die „Zutaten“ werden nahezu gleichzeitig zugegeben, der Wasserzementwert ist relativ
hoch und die Mischzeit ist niemals identisch. Alle diese Faktoren beeinflussen den Farbton des Endprodukts. Längere Mischzeiten bedeuten eine Steigerung der Mischenergie und damit
verbunden eine Gelbverschiebung des Farbtons der meisten
Farbpigmente (dies gilt im Wesentlichen für Eisenoxidpigmente, auf die sich diese Veröffentlichung auf Grund der weitverbreiteten Verwendung von Eisenoxiden beschränkt – etwa
50% aller Farbpigmente im Bereich zement- und kalkgebundener Baustoffe sind synthetische Eisenoxide). Die genannten
Faktoren können in einigen Fällen zu einer nicht optimalen
Pigmentverteilung in der Betonmischung führen und so Farbunterschiede im Fertigbetonprodukt hervorrufen. Darüber hinaus besteht das Schalungsmaterial für Fertigbeton oft aus Holz,
das mit Trennmitteln auf Mineralölbasis behandelt wurde. Ungleichmäßig aufgetragenes Trennmittel und unterschiedlich
stark saugende Holzschalungen verursachen schon bei grauem
Beton das Entstehen dunkler Flecken auf der Oberfläche – bei
eingefärbtem Beton wird sich dies noch deutlicher auswirken.
Einheitlicher Trennmittelauftrag und hochqualitatives Schalungsmaterial sind grundsätzliche Anforderungen, um eine
gute Farbwirkung zu erzielen. Zusätzlich sieht man bei Fertigbetonbauteilen oft die Nahtstellen, an denen zwei Mischungen
zueinander gegeben wurden. Wiederum sind Farbtonunterschiede nahezu vorprogrammiert, denn wie bereits weiter
oben erläutert, sind die Parameter der unterschiedlichen
Mischungen niemals genau gleich. Ein Lärmschutzwall zum
Beispiel wird daher ein Mosaik aus Mischungen mit geringfügig unterschiedlichen Farbtönen sein, im Negativfall ebenso
viele Farbtöne wie Mischungen. Mit einigen einfachen „Tricks“
(kontinuierliches Zupumpen von Beton, Vermischung und Verdichtung der einzelnen Mischungen durch innere Vibration)
können diese Nahtstellen vermieden werden, und eventuelle
Farbtonunterschiede zwischen einzelnen Mischungen werden
einen weichen Übergang aufweisen. Aus all diesen Gründen ist
eingefärbter Fertigbeton noch immer eine Seltenheit im
Bereich Betonprodukte. Neue Entwicklungen der Pigmenthersteller weisen aber bereits in die richtige Richtung: Pigmente,
die schnell und einfach auch bei niedriger Mischenergie
dispergierbar sind und deren Farbton nicht durch die Mischzeit beeinflusst wird. Auch Fertigbeton wird daher bald ein
38
n Aggregates, pigment and, if required, part of the mixing
water should be mixed for around 30 seconds.
n Next, the cement is added and mixed for about 60 seconds.
n Finally, the residual water, or all of the mixing water, is
added to the ingredients and mixed for about 60 seconds to
ensure complete homogenization of the concrete mix.
When these rough instructions are
followed, there will result a concrete
product of brilliant, uniform and
reproducible colour.
All of the above applies, in theory, to all types of concrete. In
theory, because ready-mixed concrete has its own problems.
The mixing energy is relatively low, the ingredients are added
nearly simultaneously, the water/cement ratio is relatively high
and the mixing time is almost never the same. All of these factors will affect the colour of the end product. A longer mixing
time means more mixing energy and, combined with these,
there will occur a yellow shift in most pigments (this applies
mainly to iron oxide pigments to which this paper, due to their
wide application – about 50% of all pigments used for colouring building materials based on cement and lime are synthetic
iron oxides – is limited). The above-stated factors can in some
cases lead to a not optimal pigment distribution in the concrete mix and colour deviations in the concrete product.
Another problem is that the moulds used for casting ready-mix
concrete are often made of wood, treated with separating
agents based on mineral oil. Unevenly applied separating
agents and wooden moulds with different absorptive properties result in darker specks even in grey concrete products –
the influence on coloured concrete is much worse. A uniform
application of release oil and wooden moulds of high quality
are basic requirements for a good colour effect. Another problem that arises are the seams that are often visible on precast
parts where one mix was added on to another. Differences in
colour shade occur here almost inevitably as the parameters of
the different mixes will never be exactly the same, as has been
explained above. A noise wall, for example, will therefore be a
mosaic of slightly varying colour shades; at worst, as many as
mixes. These transition areas can be avoided with a few simple
tricks (continuous addition of concrete by pumping and compaction with internal vibrators). Concrete cast in that manner
will show no sharp borders between the individual mixes. For
all of these reasons, use of coloured ready-mix concrete is still
rare. But recent advances made by pigment manufacturers are
already pointing into the right direction: Pigments that are
easily dispersible also at low mixing energy and whose colour
shade is not influenced by the mixing time. Ready-mix concrete will therefore also soon be an important area of application for pigments to make our environment more beautiful
without causing problems to the manufacturer.
Focus on efflorescence
Despite all the new developments made in pigment production, problems will almost inevitably occur with any kind of
concrete. It sounds so simple: Sand and aggregates (with or
without pigment) are mixed with cement and water, compacted and left to set and harden. But even this seemingly simple
process can lead to unsatisfactory results due to: a poor aggregate grading curve, a wrong water/cement ratio, a wrong
cement/aggregates ratio, insufficient mixing time for optimal
distribution of all ingredients, insufficient compaction and
much more. But even if the production process, the ingredients of the concrete and its mix composition are all optimized,
there will still remain one problem: efflorescence.
Efflorescence occurs immediately following production (primary efflorescence), during storage in the yard, or after installation (secondary efflorescence), when the concrete product
BFT
7
| 2002
▼▼▼
wichtiges Anwendungsgebiet für Pigmente werden, um die
Umwelt schöner zu gestalten ohne dem Hersteller mehr Probleme zu bereiten.
Thema: Ausblühungen
Trotz aller Neuentwicklungen aus dem Pigmentbereich sind
Probleme bei der Herstellung von jeder Art Beton oft vorgezeichnet. Dabei klingt es so einfach: Sand und Zuschlagsstoffe
werden (mit oder ohne Pigment) mit Zement und Wasser
gemischt, verdichtet, anschließend lässt man abbinden und
aushärten. Selbst dieser einfache Vorgang enthält bereits viele
Möglichkeiten, unbefriedigende Ergebnisse zu erhalten, z.B.:
schlechte Sieblinie der Zuschlagsstoffe, falscher Wasserzementwert, falsches Zementzuschlagsverhältnis, nicht ausreichende
Mischzeit um alle Komponenten bestmöglich zu verteilen,
unzureichende Verdichtung und noch einiges mehr. Auch
wenn man versucht, den Herstellungsprozess von Beton, seine
Inhaltsstoffe und seine mengenmäßige Zusammensetzung zu
optimieren, es bleibt immer ein wichtiges Problem zurück:
Ausblühungen.
Ausblühungen treten direkt nach der Produktion auf (primäre
Ausblühungen), während der Lagerung auf dem Hof oder
nach der Verlegung (sekundäre Ausblühungen), wenn das
Betonprodukt der Witterung ausgesetzt wird. Das Ergebnis ist
in beiden Fällen das gleiche: grauer Beton zeigt eine ungleichmäßige Oberfläche mit mehr oder weniger ausgedehnten
weißen Flächen, farbiger Beton hat neben dieser ungleichmäßigen Oberfläche zusätzlich noch das Problem, dass die
Ausblühungen nicht nur die Farbwirkung verschleiern (also
einen Verlust an Farbkraft und Brillanz hervorrufen), sondern in
einigen Fällen sogar den Farbton verändern können!
Damit stellen sich die Fragen: Wodurch werden diese Ausblühungen hervorgerufen, und wie können sie vermieden oder
wenigstens auf ein Minimum reduziert werden?
Um diese Fragen zu beantworten, muss man in die Chemie
von Zement einsteigen.
Die chemischen Ursachen
Gewöhnlicher Portland Zement enthält vier Hauptkomponenten bzw. Phasen (weniger wichtige zusätzliche Komponenten
sind im Folgenden nicht erwähnt, daher ergänzen sich die Prozentangaben nicht zu 100%!):
n 60% C3S (3 CaO · SiO2)
n 11% C2S (2 CaO · SiO2)
n 11% C3A (3 CaO · Al2O3)
n 8% C4AF (4 CaO · Al2O3 · Fe2O3)
Bereits während dem Mischen aller Betonkomponenten
beginnt die Reaktion zwischen diesen Zementkomponenten
und dem Anmachwasser:
1 2 (3 CaO · SiO2) + 6 H2O f (3 CaO · 2 SiO2 · 3 H2O) +
3 Ca(OH)2
2 2 (2 CaO · SiO2) + 4 H2O f (3 CaO · 2 SiO2 · 3 H2O) +
Ca(OH)2
3 (3 CaO · Al2O3) + Ca(OH)2 + 12 H2O f (4 CaO · Al2O3 ·
13 H2O)
4 (4 CaO · Al2O3 · Fe2O3) + 4 Ca(OH)2 + n H2O f
2 (4 CaO · Al2O3 · Fe2O3 · n H2O)
In den Reaktionen 1 und 2 werden CalciumsilikathydratNadeln gebildet, als Nebenprodukt entsteht Calciumhydroxid,
das als Rohstoff für die Reaktionen 3 und 4 dient. Entsprechend der großen Mengen an C3S und C2S (gesamt 71%) im
Portlandzement wird Calciumhydroxid im Überschuss produziert, das von den geringeren Mengen C3A und C4AF (gesamt
19%) nicht komplett verbraucht werden kann. Auch wenn in
den Reaktionen 1 und 2 nur 4 Teile Calciumhydroxid gebildet
werden, in 3 und 4 aber 5 Teile verbraucht werden, überwiegt
doch der Mengenunterschied der Ausgangsstoffe.
BFT
7
| 2002
39
▼▼▼
Das gebildete Calciumhydroxid kristallisiert in den Hohlräumen
der verfilzten Calciumsilikat-hydrat-Nadeln und dient einer
Steigerung der mechanischen Festigkeit des Betonprodukts.
Allerdings ist das nicht der einzige Effekt von Calciumhydroxid.
Überschüssiges Anmachwasser oder Wasser, das in das Betongefüge eindringt (also z.B. Regen) löst diese CalciumhydroxidKristalle auf und transportiert so während des Austrocknens
über die Kapillarporen im Beton Calciumhydroxid an die
Betonproduktoberfläche, wo es wiederum auskristallisiert. Dies
stellt noch kein Problem dar, da Calciumhydroxid transparent
ist. Nur reagiert es mit dem Kohlenstoffdioxid der Luft zu
weißem kristallinen Calciumcarbonat, Kalk. Das Ergebnis kennt
man: wird das Calciumcarbonat während des Abbinde- und
Aushärtevorgangs gebildet (Primärausblühung), tritt meist eine
streifenförmige Ausblühung auf (weiße Flecken auf horizontalen Oberflächen, weiße Streifen auf vertikalen Oberflächen
der Betonprodukte). Sekundärausblühungen dagegen treten
meist als Ringausblühung auf, dies meist auf den Oberflächen
von Pflastersteinen oder Mauerblöcken, also wie der Name
bereits sagt, in Form von weißen oder grauen Ringen.
Die Transportwege sind, wie oben bereits erwähnt, die Kapillarporen im Beton. Auch mit optimierten Rohstoffen (hier
besonders wichtig: die richtige Sieblinie und ein ausreichender
Feinstanteil), dem richtigen Wasserzementwert, optimiertem
Mischprozess und gute Aushärte- und Lagerbedingungen ist es
unmöglich, Ausblühungen zu eliminieren, da Kapillarporen
immer im Beton zu finden sind. Die genannten Optimierungen
können Ausblühungen nur reduzieren. Ausblühungen sind
eine logische Folge der Zementchemie, also unvermeidbar.
Sicherlich möchte der Endverbraucher das schönste und beste
Produkt haben, einheitlich in Farbwirkung und auch mit dem
gewünschten Farbton, starke Ausblühungen sind daher in
jedem Fall zu vermeiden.
Dennoch müssen die Hersteller von
Pigmenten und Betonprodukten, und,
viel wichtiger noch, auch die Kunden
akzeptieren, dass Beton nicht ein künstlicher, sondern ein natürlicher Baustoff ist.
Im Fall von Holz für den Baubereich (innen wie außen) oder
für Möbel werden Farbtonunterschiede ohne Murren hingenommen, da jeder Holz als das typische natürliche Material
betrachtet, während Beton immer noch als rein künstlicher
Stoff gilt. Es wird sicherlich ein sehr schweres Stück Arbeit, den
Endverbraucher vom natürlichen Ursprung des Werkstoffes
Bild 1. Gesamter Pigmentverbrauch der Welt im Jahr 2000
(Zahlen in %; andere: Chromgelb, Chromgrün, Ultramarin, Komplexe Anorganische Pigmente, Perlglanzpigmente, Cadmiumgelb, Cadmiumrot); Gesamtmenge circa
35.000.000 Tonnen
Fig. 1. Total pigment consumption worldwide in the year 2000
(numbers given
in %; others: chrome yellow, chrome green, ultramarine,
complex inorganic pigments, pearlescent pigments, cadmium
yellow, cadmium red); total amount approx. 35,000,000
tonnes
40
has been exposed to weathering. The result will always be the
same: on grey concrete, a not uniform surface with larger or
smaller expanses of white. Coloured concrete has the added
problem that the efflorescence not only masks the colour
effect (i.e. a loss in colour strength and brilliance), but in some
cases even changes the colour shade.
This gives rise to the questions: What causes efflorescence and
how can it be avoided, or at least reduced to a minimum?
To answer these questions, the chemistry of cement must be
gone into.
Chemical background
A common Portland cement contains four key ingredients or
phases (other ingredients of lesser significance are here not
considered so that the percentages given do not add up to
100%):
n 60% C3S (3 CaO · SiO2)
n 11% C2S (2 CaO · SiO2)
n 11% C3A (3 CaO · Al2O3)
n 8% C4AF (4 CaO · Al2O3 · Fe2O3)
Reaction between all of the ingredients and the mixing water
begins already during mixing.
1 2 (3 CaO · SiO2) + 6 H2O f (3 CaO · 2 SiO2 · 3 H2O) +
3 Ca(OH)2
2 2 (2 CaO · SiO2) + 4 H2O f (3 CaO · 2 SiO2 · 3 H2O) +
Ca(OH)2
3 (3 CaO · Al2O3) + Ca(OH)2 + 12 H2O f (4 CaO · Al2O3 ·
13 H2O)
4 (4 CaO · Al2O3 · Fe2O3) + 4 Ca(OH)2 + n H2O f
2 (4 CaO · Al2O3 · Fe2O3 · n H2O)
In reactions 1 and 2, calcium-silicate-hydrate needles are
formed and, as a by-product, also calcium hydroxide, which
serves as reactant for reactions 3 and 4. In keeping with the
large quantities of C3S and C2S (in total 71%) in an ordinary
Portland cement, calcium hydroxide is produced in excess and
cannot be completely used up by the smaller quantities of C3A
and C4AF (in total 19%). Even if in reactions 1 and 2 only
4 parts of calcium hydroxide are formed and in 3 and 4 five
parts used up, the difference in quantity of the initial constituents still predominates.
The calcium hydroxide that has been formed crystallizes in the
cavities of the matted calcium-silicate-hydrate needles and in
this way increases the mechanical strength of the concrete
product. Unfortunately, however, this is not the only effect calcium hydroxide has. Excess mixing water, or water that has
penetrated into the structure of the concrete (e.g. in the form
of rain), will dissolve these calcium hydroxide crystals, transporting – through the capillary pores in the concrete (while
the concrete is drying) – calcium hydroxide to the surface of
the concrete product, where it again out-crystallizes. This in
itself is no problem, as calcium hydroxide is transparent. The
problem is that it reacts with the carbon dioxide of the air to
form white crystalline calcium carbonate: lime. The result is
well known: if the calcium carbonate is formed during the setting and hardening process (primary efflorescence), it will
appear in form of streak efflorescence (white patches or streaks
running down the vertical surface of the concrete product), or
in the form of ring efflorescence (most frequently on paving
stones or wall blocks as white/grey rings, as the name already
denotes).
The transport routes, as already described above, are the capillary pores in the concrete. Even with optimised ingredients
(most important: the correct particle size distribution of the
aggregates with an appropriate amount of fines), the right
water/cement ratio, an optimised mixing process and good
curing and storage conditions, efflorescence can not be avoided, as there will always be capillary pores in concrete. Optimisation of all processing steps listed above can only reduce efflorescence. Efflorescence must therefore be accepted as a logical
BFT
7
| 2002
▼▼▼
Beton zu überzeugen, aber schlussendlich wird nur diese Überzeugungsarbeit einen deutlichen Rückgang der Reklamationshäufigkeit auf Grund von Ausblühungen ermöglichen. Gute
Verkaufszahlen sind daher nicht ausschließlich eine Frage von
ausgezeichneten Produkten, sondern auch von einem verbesserten Marketing.
Hilfe zur Vermeidung von Ausblühungen – neben all den Möglichkeiten, die sich dem Betonhersteller wie oben geschildert
selbst bieten – kommt auch von den Herstellern von Additiven
und Pigmenten. Eine Vielfalt an Produkten aus dem Bereich
der Betonzusatzmittel und neuerdings auch speziell „aktivierte“ Pigmente sind verfügbar; dennoch müssen wir uns immer
bewusst sein, dass hundertprozentig wirksame Ausblühverhinderer zum Bereich der Märchen zu zählen sind, nur Ausblühverminderer existieren tatsächlich. Trotz aller Anstrengungen
und Zusatzmittel: Ausblühungen sind unvermeidbar, aber verringerbar!
Aktuelle Marktsituation
Pigmente werden in nahezu jedem Bereich industrieller Produktion eingesetzt: Beton, Papier, Keramik, Druckertinten,
Toner für Kopiergeräte, Kosmetik, Plastik, Gummi, Nahrungsmittel, Asphalt und vieles mehr. Die Anzahl der verschiedenen
Pigmente, die in diesen Bereichen eingesetzt werden, ist beeindruckend (Bild 1).
Auch wenn Eisenoxide (natürliche und synthetische) im oben
abgebildeten Diagramm nur mit 2,3% (entsprechend etwa
800.000 Tonnen) auftreten, sind sie dennoch die bei weitem
wichtigsten Pigmente im Bereich der zement- und kalkgebundenen Baustoffe. Sie sind verfügbar in den Farbtönen Gelb,
Orange, Rot und Schwarz als Einzelpigmente, Braun ist in der
Regel eine Mischung dieser Pigmente. Nur wenn andere Farbtöne benötigt werden, muss auf andere Pigmente ausgewichen werden, wie in Abb. 1 angegeben: TiO2 für Weiss, Cr2O3
für Grün, Ultramarin für Blau (allerdings mit einigen wichtigen
Einschränkungen der Einsatzmöglichkeit auf Grund mangelnder Stabilität in Beton), komplexe anorganische Pigmente wie
Kobalt-Aluminium-Kobalt-Chrom-, Kobalt-Nickel-Zink-Titanoder Kobalt-Chrom-Aluminium-Oxide für Grün, Blau-Grün und
Blau (stabil in Beton).
Die folgenden Abbildungen (Bild 2, 3) beziehen sich ausschließlich auf synthetische Eisenoxide. Natürliche Eisenoxide
sind von geringerer Bedeutung auf Grund ihrer niedrigeren
Farbstärke und mangelnden Farbkonstanz.
Im Jahr 2000 verbrauchte die Betonindustrie etwa die Hälfte
der Weltgesamtproduktion an synthetischem Eisenoxid. Größter Verbraucher war dabei Westeuropa, gefolgt von Nordamerika. Auf Grund zunehmender Globalisierung (multinationale
Betonwarenhersteller) und fortschreitender Weiterentwicklung
des asiatisch-pazifischen Marktes wird sich diese Situation
innerhalb der nächsten Jahre mit Sicherheit ändern (siehe auch
Ausblick auf die nächsten 10 Jahre).
Auch die prozentualen Anteile in den Anwendungsbereichen
werden sich ändern. Als Reaktion auf zunehmenden Druck der
Farben- und Lackhersteller müssen sich die Pigmentproduzenten auf die folgenden Neuentwicklungen konzentrieren:
n Verbesserung der Temperaturstabilität von gelben und
schwarzen Eisenoxiden
n Verbesserte Dispergiereigenschaften
n Steigerung der Anzahl verfügbarer Farbtöne und Verbesserung der Chroma
n Herstellung spezieller, maßgeschneiderter Pigmente
Alle Pigmentlieferanten für den Farben- und Lackbereich –
grundsätzlich sind das auch die Lieferanten für die Betonindustrie –, die diese Anforderungen erfüllen können, werden einen
nicht unwesentlichen Marktvorsprung erzielen. Als Ergebnis
wird sich die in Bild 3 gegebene prozentuale Verteilung der
Anwendungsbereiche zu Gunsten „Farben und Lacke“ sowie
„Andere“ (Kosmetik, Nahrungsmittel, Druckerfarben, Toner)
BFT
7
| 2002
consequence of the chemistry of cement. End users want the
most beautiful product – uniform in colour and of the desired
colour shade. Intensive efflorescence is therefore not acceptable.
While this is understandable, pigment
manufacturers, concrete producers and –
more importantly – the customers will
have to accept the fact that concrete is a
natural and not an artificial material.
With wood used for building (internal and external), or furniture, everybody accepts differences in colour shade because
wood is considered to be a truly natural material, whereas
most people still consider concrete as being artificial. Convincing customers to look upon concrete as a natural building
material will not be an easy task. But in the end, it will be the
only way to reduce the number of complaints, even for lesser
degrees of efflorescence. For good sales figures are not only a
question of an excellent production, but also of improved marketing.
Help to avoid efflorescence – apart from all the means available to concrete producers, as described – comes also from the
manufacturers of pigments and additives. A whole range of
products has become available, and recently also special “activated“ pigments. But we must always bear in mind: there will
never be a 100% effective solution for altogether eliminating
efflorescence. But products for reducing efflorescence materials
do, in fact, exist. Efflorescence cannot be avoided, but it can
certainly be reduced.
Bild 2.Verbrauch
an synthetischen
Eisenoxiden gelistet nach Region
(Zahlen in %),
Jahr 2000
Fig. 2. Consumption of synthetic
iron oxides broken
down by region
(numbers given in
%), year 2000
Bild 3. Verbrauch
an synthetischen
Eisenoxiden
gelistet nach
Anwendung
(Zahlen in %),
Jahr 2000
Fig. 3. Consumption of synthetic
iron oxides broken
down by application (numbers
given in %), year
2000
Current market situation
Pigments are used in nearly every sector of industrial production: concrete, paint, paper, ceramics, ink, toner, cosmetics,
plastics, rubber, food, asphalt, to name just a few. The number
of different pigments used in these sectors is quite impressive
And although iron oxides (both natural and synthetic) are represented in the graph below with only 2.3% (corresponding to
approx. 800,000 tonnes), they are by far the most important
pigments for colouring cement and/or lime based building
materials. They are available in the colour shades yellow,
orange, red and black as single pigments, whereas browns are
usually are mixtures of them. Other pigments are resorted to
only when other colour shades are requested, as stated in Figure 1: TiO2 for white, Cr2O3 for green, ultramarine for blue
(however, with some important restrictions in applications,
due to insufficient stability in the concrete), complex inorgan-
41
▼▼▼
verschieben. Dennoch wird zumindest in der nächsten Zukunft
der Baubereich das Hauptgeschäft der Pigmenthersteller bleiben und damit verbunden natürlich auch hier die Notwendigkeit, Qualität und Zuverlässigkeit der Produkte zu verbessern.
Neben den Pigmenten selbst wird ein verstärkter und verbesserter produktbegleitender Service ein wesentlicher
Aspekt sein, um dabei an der Spitze der Pigmenthersteller zu
bleiben.
Ausblick auf die Marktsituation in 10 Jahren
Die Globalisierung ist bereits ein wichtiger Trend, der weiter
zunehmen wird. Dennoch werden lokale kulturelle und traditionelle Verschiedenheiten und auch unterschiedlicher
Geschmack im Bereich der Farbgebung nach wie vor bestehen
bleiben und der Globalisierung entgegenwirken. Dies
erschwert natürlich eine Einschätzung der zukünftigen Entwicklung. Auf alle Fälle wird aber die Forderung nach einer
Verbesserung der Lebensqualität – also verbraucherorientierte,
maßgeschneiderte Produkte, bessere und schönere persönliche
Wohnumgebung, Arbeitsplatz und Umwelt und vieles mehr –
zu einem veränderten Verbraucherverhalten führen. Die Entwicklung wird hin zu helleren, brillanteren und haltbareren
Farben führen. Zunehmende Sensibilität für Umweltprobleme,
die Forderung nach weniger Verschmutzung und Änderungen
Bild 4. Zukünftige Entwicklung der Eisenoxidnachfrage
(natürlich und synthetisch)
Fig. 4. Future development in iron oxide pigments demand
(natural and synthetic)
von Einstellungen werden die Pigmenthersteller zwingen, auch
natürliche Eisenoxide wieder verstärkt in Betracht zu ziehen.
China wird als Pigmentlieferant bedeutender werden und die
Qualität chinesischer Pigmente wird zunehmen, gleichzeitig
wird China aber auch den Vorteil der Niedrigpreise verlieren
auf Grund eines Anstiegs der Arbeitskosten und der zu erwartenden Lockerung staatlicher Reglementierungen und Kontrollen.
Es wird allgemein erwartet, dass die Nachfrage nach synthetischem Eisenoxid etwa um 2% pro Jahr zunehmen wird, das
Angebot hingegen stärker steigen wird (Entwicklung in China,
effizientere Produktionsprozesse). Sicherlich fällt diese Steigerungsrate niedriger aus als die in anderen Sektoren, aber
Bild 5. Eisenoxidverbrauch (natürlich und synthetisch)
gelistet nach Region (Zahlen in %), Jahr 2010
Fig. 5. Consumption of Iron Oxide Pigments (synthetic & natural) split by region (numbers given in %), year 2010
42
ic pigments, also known as MMOs (mixed metal oxides) like
Cobalt-Aluminium, Cobalt-Chromium, Cobalt-Nickel-Zinc-Titanium or Cobalt-Chromium-Aluminium oxides for green, bluegreen and blue (stable in concrete).
The graphs (Figs. 2, 3) relate exclusively to synthetic iron
oxides; natural iron oxides are of less significance, due to their
inferior tinting strength and poor reproducibility.
In 2000, concrete colouring took up approx. one half of the
total quantity of synthetic iron oxides processed worldwide.
The largest part of it was consumed in Western Europe, followed by North America. As a result of the increasing globalisation (multinational concrete manufacturers) and the continuing further development of the Asian Pacific market, this
situation will doubtless change in the years to come (see “Market outlook for the next 10 years“ below).
Also the percentage parts in the areas of application are bound
to change. Due to the pressure asserted by the paint and varnish manufacturers, pigment producers now have to concentrate on the following new developments:
n Improvement of temperature stability of the yellow and
black iron oxides
n Improved dispersion properties
n Increase of the number of available colour shades and
higher chroma
n Production of special (tailor-made) pigments
All pigment suppliers serving the paint and varnish market –
who also supply the concrete industry – who meet these
requirements, will gain a not inconsiderable market edge. As a
result, the percentage distribution shown in Figure 3 will shift
in favour of “colour and varnish“ as well as “other“ (cosmetics,
food, inks, toners). But the construction industry will still
remain the key market for pigment manufacturers, at least for
the time being, and will thus have to improve product quality
and reliability. Apart from the pigments themselves, more
emphasis will be given to offering more and improved service
on all aspects of pigment application to stay on the top of pigment manufacturing.
Market outlook for the next 10 years
Globalization, already today an important trend, will further
increase. However, local cultural and traditional differences and
different tastes in colours will continue to exist and will counteract globalization. This makes an estimation of the future
development of course difficult. But the demand for a better
quality of life – i.e. consumer-oriented, custom-tailored products, a better and more beautiful housing environment and
much more – will in any case lead to a change in consumer
behaviour. The trend will go to brighter, more brilliant and
more durable colours. Heightened sensitivity to environmental
problems, the demand for more pollution control and changes
in mental attitudes will force pigment manufacturers to once
again increasingly turn to iron oxides. China will gain significance as a pigment supplier and the quality of Chinese pigments will improve. At the same time, however, the cost of
labour will rise in China and State control gradually slackened
and thus the advantage of low prices lost.
The demand for synthetic iron oxide pigments is generally
expected to will rise at the rate of approximately 2% per year,
this trend, however, will be matched by an increase in supply
(development in China, more efficient production processes).
This increase will most likely not be as high as in other sectors.
And, in particular in the area of colouring with iron oxides,
there are a number of notable reasons for a lower growth:
n Pigments with increased tinting strength, brightness and
brilliance
n Reduction of the quantities pigments used or no pigments
at all in the base mixes for concrete pavers
n Development of alternatives to iron oxide pigments in areas
other than concrete
BFT
7
| 2002
▼▼▼
besonders im Bereich der Einfärbung mit Eisenoxiden gibt es
einige nennenswerte Gründe für diesen geringen Zuwachs:
n Entwicklung von Pigmenten mit hoher Farbkraft, Brillanz
und Leuchtkraft
n Reduzierung der Pigmentmenge oder komplettes Weglassen von Pigment im Kern von Pflastersteinen
n Entwicklung von Alternativen zu Eisenoxidpigmenten in
anderen Anwendungsgebieten außer Beton
n Trend zu „Naturfarben“, z.B. Einsatz von farbigen Sanden
und Zuschlägen zur Einfärbung von grauem Beton
Bild 4 gibt einen groben Überblick über die zukünftige Entwicklung der Eisenoxidpigmentnachfrage; dabei sowohl für
synthetische als auch für die zunehmend wichtiger werdenden
natürlichen Eisenoxidpigmente.
Die beiden folgenden Abbildungen (Abb. 5 und 6) zeigen die
geschätzte Entwicklung der Marktsituation bis zum Jahr 2010.
Immer noch wird der westeuropäische Markt der wichtigste
sein, doch Nordamerika und die asiatisch-pazifische Region
werden zunehmend bedeutender und mächtiger. Beton wird
seine marktführende Stellung beibehalten, Farben und Lacke
werden einige Prozentpunkte einbüßen, aber nichtsdestotrotz
deutlich mehr Pigment verbrauchen als heute. Bemerkenswert
ist der Anstieg der Nachfrage im Bereich „Andere“. Sowohl die
Anwendung in Plastik und Gummi als auch in Papier werden
zurückgehen, nicht nur prozentual, sondern auch mengenmäßig, da hier neue Entwicklungen im Bereich der organischen Pigmente zunehmend greifen.
n Trends towards “natural“ colours, i.e. using coloured sands
and aggregates for colouring grey concrete
Graph 4 provides a rough overview of the future development
in the demand for iron oxide pigments; both for synthetic and
natural iron oxide pigments which are gaining increasing significance.
The two graphs (Figs. 5 and 6) show the estimated development of the market up until the year 2010.
The West European market will continue to be the most important. But the significance of North America and the Asia Pacific region will grow increasingly and become more powerful.
Concrete will maintain its role as a market leader; paints and
varnishes will lose percentage points. But there will still be a
significant increase in the use of pigments. Worthy of note is
the rising demand in “other“ areas. The new developments in
the organic pigment sector will have the effect that the use of
plastics, rubber as well as paper will decrease not only by percentage, but also in terms of total consumption.
The new standard and its influence
In Europe, the relevant standards for the use of pigments in
the construction area have already been harmonised. The new
EN 12878 “Pigments for colouring building materials based on
cement and lime – Specifications and methods of test“ was
approved by the European Committee for Standardization
Die neue Europäische Norm für Pigmente im
Bereich Baustoffe und ihre Auswirkungen
In Europa wurde die Harmonisierung der einzelnen Normen
für Pigmente im Baubereich bereits durchgeführt. Die neue
EN12878 „Pigmente für die Einfärbung von zement- und/oder
kalkgebundenen Baustoffen – Spezifikationen und Testmethoden“ wurde am 13. Mai 1999 vom Europäischen Komitee für
Normen (CEN) freigegeben. Auch wenn diese Norm zur Zeit
bereits wieder überarbeitet wird, um einige formale Aspekte zu
aktualisieren, ist sie dennoch die Basis für Pigment- und Betonhersteller.
Mitglieder dieses Komitees sind Australien, Belgien, Dänemark,
Deutschland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Groß-Britannien, Island, Irland, Italien, Luxemburg, Niederlande, Norwegen, Portugal, Republik Tschechien, Spanien, Schweden und
die Schweiz. Die Norm definiert nicht nur die verwendeten
Begriffe wie „Pigment“, „Extender“, „Pigment Präparation“
etc., sondern, wie es der Titel bereits sagt, gibt sie auch
Anweisungen zu Testmethoden und Spezifikationen.
Allgemein muss nach dieser Norm jedes Pigment (normalerweise das Einzelpigment oder das „Pigment in der Lieferform“
durch grundlegende Ausgangsprüfung als geeignet eingestuft
werden. Eine Wiederholungsprüfung steht alle zwei Jahre an,
oder im Falle einer Änderung der Grundrezeptur des Pigments.
Die Prüfungen müssen durch ein anerkanntes externes Labor
ausgeführt und in einem Prüfbericht dokumentiert werden.
Die zu prüfenden Eigenschaften sind:
n Betoneigenschaften (Abbindezeit, Druckfestigkeit, Verarbeitbarkeit, Schrumpfeigenschaften), Zusammensetzung, Glühverlust, Freisetzung gefährlicher Substanzen, Freisetzung radioaktiver Strahlung
n Dauerhaftigkeit
n wasserlösliche Substanzen
n grundlegende Inhaltsstoffe
n Gehalt an wasserlöslichen Halogeniden
n Gesamtchloridgehalt.
Darüber hinaus definiert die Norm die relative Farbstärke
gegen den Standard, den Farbton gegen den Standard, Siebrückstand, pH-Wert, Alkalistabilität, Wetter- und Temperaturstabilität.
BFT
7
| 2002
(CEN) on 13 May 1999. Although this new standard is currently already again being revised to update a number of formal
aspects, it is still the basis for manufacturers of pigments and
concrete.
Members of this Committee are Austria, Belgium, the Czech
Republic, Denmark, Finland, France, Germany, Greece, Iceland, Ireland, Italy, Luxembourg, the Netherlands, Norway,
Portugal, Spain, Sweden, Switzerland and the United Kingdom. The standard defines not only the terms used, e.g. “pigment“, “extender“, “pigment preparation“ etc., but, as the
title already denotes, also the testing methods and the specifications.
In general, every pigment made to comply with this standard
(usually the single pigment or the “pigment as supplied“)
should be approved by initial testing. New tests should be performed every two years or whenever the basic formula has
been changed. The tests should be carried out in an approved
external laboratory and documented in a test report.
Bild 6. Eisenoxidverbrauch
(natürlich und
synthetisch)
gelistet nach
Anwendung
(Zahlen in %),
Jahr 2010
Fig. 6. Consumption of iron oxide
pigments (synthetic and natural)
broken down by
application (numbers given in %),
year 2010
Testing extends to the following:
n Concrete properties (setting time, compressive strength,
workability, shrinkage), composition, loss on ignition, release
of dangerous substances, emission of radioactivity
n Durability aspects
n Matter soluble in water
n Principal ingredients
n Content of water-soluble halides
n Total chlorine content.
Furthermore, the standard defines the relative colour strength
compared to the standard, the colour shade compared to the
43
▼▼▼
Obwohl die meisten Prüfungen sicherlich hilfreich als Information für den Verbraucher sind, lässt die Norm den Pigmenthersteller alleine z.B. in Bezug auf eine Definition eines praktikablen Test für die Witterungsbeständigkeit. Der einzige bisher
anerkannte Test ist die Freibewitterung über mehrere Jahre.
Bedenkt man das oben gesagte über die Notwendigkeit der
Fortentwicklung der Pigmente, ist es unmöglich, den Aspekt
„Neuentwicklung“ mit einer Wartezeit von 5 bis 7 Jahren zur
Prüfung der Bewitterungseigenschaften bis zur Vermarktung
eines Neuproduktes zu verbinden. Künstliche Bewitterung ist
immer noch nicht anerkannt und bislang gibt es keine verwertbaren Aussagen über die Korrelation zwischen künstlicher und
natürlicher Bewitterung. Die Norm spricht schlicht von „...
Prüfungen sollen zwischen den beteiligten Parteien vereinbart
werden“.
Dennoch gibt die neue Norm EN 12878 dem Betonhersteller
deutlich mehr Sicherheit. Bisher konnten die meisten im Analysenzertifikat angegebenen Werte nicht direkt auf anwendbare
Normen oder örtlich gültige Bestimmungen zurückgeführt
werden. Die neue Norm vereint und harmonisiert jetzt diese
Bestimmungen über Spezifikationen, die ein Pigment für den
genannten Anwendungsbereich erfüllen muss.
Der Satz „Das Pigment XY erfüllt die
Anforderungen der EN 12878“ gibt dem
Betonhersteller eine ausreichende und
unzweifelhafte Information.
Der Einfluss der neuen Norm auf den Pigmenthersteller hingegen darf nicht unterschätzt werden. Auf der einen Seite ist er
verpflichtet, neue Produkte mit besonderen Eigenschaften zu
entwickeln, um die Einfärbung von Beton leichter und effizienter zu machen, auf der anderen Seite jedoch gibt es nun die
Beschränkung durch grundlegende Ausgangsprüfungen. Auch
wenn ein Neuprodukt die Anforderungen der Ausgangsprüfung nicht erfüllt, könnte es dennoch für einige besondere
Anwendungen nützlich und vorteilhaft sein (z.B. Pflastersteine
oder Gartenelemente). Aber wie bereits die gegenwärtige Praxis zeigt, verlangen Architekten ausschließlich nach einem Zertifikat, das die Übereinstimmung mit den anwendbaren Normen garantiert. Man wird daher auch mit dieser neuen Norm
zunächst Erfahrungen sammeln müssen, um zu entscheiden,
ob sie als eiserne Regel oder als Richtlinie betrachten werden
kann, die hilft, Beton durch Farbe schöner zu machen.
standard, sieve residue, pH value, alkali stability, resistance to
weathering, and thermal stability.
Although most of these tests will doubtless be a helpful source
of information for the consumer, the standard leaves the pigment manufacturer to cope on his own, for example for defining a practicable test for establishing weather resistance. For
this, the only approved test calls for subjecting samples to several years of outdoor weathering. The need for further development of pigments is hard to reconcile with waiting periods
of 5 to 7 years for testing weathering properties to marketing,
which are required for bringing a new pigment to the market.
Artificial weathering has so far still not been approved, and
useful statements on the correlation between artificial and natural weathering are not yet available. The standard simply suggests that “… test(s) may be agreed between the interested
parties“.
But the new standard EN 12878 nevertheless gives concrete
manufacturer much more security. Until now, most details contained in the Certificates of Analysis could not be traced to the
applicable standards or legal local provisions. The new standard combines and harmonises these regulations through provisions specifying what criteria a pigment should fulfil to be fit
for a given application.
The statement “Pigment XY fulfils the
requirements of EN 12878“ provides the
concrete manufacturer with sufficient
and undoubted information.
The influence of the new standard on the pigment manufacturer has to be considered as rather important. On the one
hand he is obliged to develop new products with special properties to make concrete colouring easier and more efficient. On
the other hand, however, there is still the restriction for basic
initial testing. Even if the product does not fulfil the requirements of this standard, it may still be useful and advantageous
for a number of special applications (e.g. for paving stones,
garden elements). But architects, as current practice has
already shown, will insist on being provided with a certificate
that guarantees compliance with all applicable standards. So,
experiences will have to be gained also with this new standard
to decide whether it can be regarded as an iron rule or as a
code of practice to help make concrete more beautiful by
colouring.
Dr. Christian Egger
44
BFT
7
| 2002