]1 IPOSTBUS 30115203 DA '5 HERTOGEN BOSCHGekleurdbetonVoor de toepassing van beton is het van belang dat hetuiterlijk wordt gewaardeerd. Het uiterlijk van betonkrijgt dan ook regelmatig aandacht inBETONIEK. Erzijn verschillende methoden om beton kleur te geven.Een daarvan wordt hier besproken, namelijk hetverwerken van pigmenten in betonspecie.Inde architectuur en stedebouwbestaat de laatste jaren eengroeiende belangstelling voorhet gebruik van kleur in degebouwde omgeving. Hoe kanbeton hierin meespelen? Kanbeton in kleur worden gezet?Met de moderne verftechniek iszo ongeveer voor elk materiaaleen geschikte verf te produce-ren. Ook voor beton zijn diverseverfsystemen ontwikkeld.Maar betekent gekleurd betonautomatisch geverfd beton? Nietalleen betontechnologen maarook architecten zijnvaak nietgecharmeerd van geverfd beton.Afgezien van de omvermijdelijkeonderhoudskosten van verf-systemen speelt er een subjec-tieve kwestie. De egale verfkleurontneemt het beton z'n typischekarakter.Voor het verfraaien vanbestaande bouwwerken metbehulp van een nieuwe kleurstel-ling, heeft men geen andere keusdan het gebruik van verf. Voornieuwbouw situaties daarentegenzijner geheel andere mogelijk-heden. Deze lopen uiteen vanselectie van toeslagmateriaal opkleur,bewerking van het beton-oppervlak en gebruikvanpigmenten tot het verwerkenvangekleurde (zoalskeramiek) in het betonoppervlak.Eengroot scala van mogelijk-heden, waarvan we in dezeaflevering er één beschouwen.Namelijk: het gebruik vanpigmenten.Achtereenvolgens zullen webeschouwen:typen en eigenschappen vanpigmenten;- invloedsfactoren voor kleurvan het betonoppervlak;kleurverandering doorverwering;- invloed van pigmenten opeigenschappen van beton-specie en beton;- dosering van pigmenten indebetonspecie.februari 1990Pigmenten voor betonworden vooral toegepast inkleine betonwaren, zoalsstraatstenen en dakpannenleurd betonEr worden al vele jaren beton-produkten in kleur vervaardigd.Betonnen straatstenen en -tegelszijn leverbaar inzwart, wit,bruin, paars, geel etc. Ookbetonnen dakpannen, metsel-blokken en -stenen zijn er inuiteenlopende kleuren. Indezebetonwaren zijn zonder uitzon-dering pigmenten verwerkt.Dat pigmenten worden toege-past in de fabricage van kleineelementen en veel minder ingrote elementen en zelden interplaatse gestorte bouwdelen isverklaarbaar. Homogeniteit vankleur op een groot, glad beton-oppervlak is namelijkheel moel-lijkzo niet onmogelijk te realise-ren. (De problematiek van hetvervaardigen van schoon betonmet een glad oppervlak isbesproken in BETON/EK 8/8,onder de titel 'Glad, grijs enschoon'.) Voor een grijs opper-vlakkunnen kleurverschillen inbepaalde mate aanvaardbaar zijn;ze worden dan min of meer alsnatuurlijk ervaren. Voorgekleurde oppervlakken zijnkleurverschillen veel minderaanvaardbaar; vooral eenglad oppervlak oogt al gauwvlekkerig.Voor kleine elementen isditgeen bezwaar omdat doorstapeling een structuur envoegenpatroon ontstaat waarinkleurverschillen niet hinderlijkzijn.Bovendien iseen bepaalderuwheid van het oppervlak, zoalsbijstraatstenen en metselstenengunstig omdat hierdoorverschillen in lichtreflectieontstaan waardoor kleur-verschillen worden verzacht.Het isdan ook heel verklaarbaarwaarom pigmenten incement-gebonden pleisterwerk allanggemeengoed zijn geworden integenstelling tot gekleurd, terplaatse gestort beton.Inhet verleden zijn er nogal eensteleurstellende ervaringenopgedaan met gekleurd beton.Die teleurstellingen haddenvooral te maken met kleurverliesen niet-homogene kleur.Inmiddels isgoed bekend welkepigmenten geschikt danwelongeschikt zijn voor beton.Pigmenten waren aanvankelijkuitsluitend leverbaar inpoeder-vorm. Thans worden ze ook inslurryvorm geleverd. Indat gevalis het pigment in water gedis-pergeerd. Doseer- en meng-technieken zijn verbeterd,waardoor zowel met poeders alsmet slurries homogene verdelingdoor de specie mogelijk is.Hierdoor komen er meer toepas-singen binnen bereik. De huidigetrend in kleurgebruik heeftgeleid tot toenemende belang-stelling voor gekleurd beton enzal ongetwijfeld resulteren invele nieuwe toepassingen.Hierbij moet altijd wordenbedacht dat kleur en structuurvan het oppervlak in samenhangmoeten worden bekeken. Voorgrote, gladde betonoppervlakkenwordt toepassing van pigmentenniet aanbevolen.n pigmenten-deeltjesgrootteDe benamingen kleurstof enEennognauwelijks ontgonnentoepassingsgebied voorgekleurdbetonisdatvanprefabgevelelementen. Afgebeeldishet woningbouwproject Hillekop teRotterdam (architect: Mecanoo)pigment worden vaak doorelkaar gebruikt. Infeite isdit nietjuist. In tegenstelling tot kleur-stoffen zijn pigmenten onoplos-baar in water. (Een in wateroplosbare kleurstof zou inbetontot uitloging kunnen leiden.)Zowel kleurstoffen als pigmentenzijn er van organische als anorga-nische aard.Kleurstoffen worden bijvoor-beeld gebruikt in voedingsmid-delen en cosmetica. Pigmentenworden vooral gebruikt invervenen bouwprodukten,Pigmenten kunnen synthetischworden geproduceerd in eennauwgezette chemische samen-stelling en korrelverdeling.Hierdoor zijn ze superieur aan inde natuur voorkomende pigmen-ten, die een grote verscheiden-heid in korrelgrootte vertonenen een minder sterk kleurendvermogen hebben.Vanzelfsprekend moetenpigmenten voor beton bestandzijn tegen het alkalische milieu inbeton, onoplosbaar in water enonverbrekelijk verbonden metde cementhydraten, en voortslichtecht en weerbestand zijn.Diverse metaaloxiden voldoenaan al deze eisen.Ijzeroxide isde meest gebruiktekleurstof voor beton, voor dekleuren zwart, bruin, rood engeel.Met ijzeroxiden zijn eindeloosveel kleurnuances te maken.Bijvoorbeeld rood is er van terracotta tot purperrood. De kleur-nuance isafhankelijk van dedeeltjesgrootte en de vorm vande pigrnentdeeltjes, van bol-vormig tot kubisch.Bijgele ijzeroxide is sprake vaneen afwijkende deeltjesvorm.Deze deeltjes zijn naaldvormig,waarbij de kleurnuance wordtbepaald door de lengte-dikteverhouding van de deeltjes.Voor de kleuren wit, groen enblauw zijn er andere metaaloxi-den. Chroomoxide geeft groen,titaandioxide wit. Cobaltoxidelevert blauw. Ook kopercom-plexen bezitten een blauwekleur; maar deze worden minderbruikbaar geacht voor beton.In principe is het mogelijk doormenging van pigmenten zelfkleuren samen te stellen. Ditwordt echter niet aanbevolen,vanwege het risico dat geenhomogene menging wordtbereikt. Bovendien ishet palletvan leverbare kleuren zo groot,dat er nauwelijks behoefte zalzijn aan uitbreiding hiervan.De deeltjesgrootte van pig-menten is aanzienlijk kleiner dandie van cement. Minder dan Iurn, dus ongeveer 10 x kleinerdan cementdeeljtes. Vanwegedeze deeltjesgrootte en de veelgrotere kleurintensiteit tenopzichte van cement, isdepigmentkleur overheersend tenopzichte van de cementkleur.De deeltjesgrootte wordt nietzoals b.ij cement bepaald doormalingvan grotere delen. Het isde duur van het kristallisatie-proces die bepalend is.Het produktieproces van metaal-oxiden is zodanig beheersbaar;dat pigmenten in talrijke kleur-nuances binnen uiterst scherpetoleranties zijn te produceren.Voor het bewaken van hetproduktieproces is het vanbelang dat de kleurobjectiefmeetbaar is. Dit is onder anderemogelijk met spectrofotometrie,Voor beoordeling van het resul-taat in beton blijft het menselijkoog evenwel het belangrijksteinstrument.meters voor betonkleurDe tint van het betonoppervlakwordt niet alleen door type engehalte van pigment bepaald.Ook de kleur van het cement ende fijne toeslagmaterialen zijnvan invloed. Enzoals besprokenin BETONlEK 8/8 zijn vooral dewater-cementfactor en deverhardingsomstandigheden demoeilijker beheersbare para-meters.PigmentgehalteAlseen (te) laag pigmentgehaltewordt toegepast, zullen decementdeeltjes niet volledigworden omhuld met pigment-deeltjes. Wordt een (te) hoogpigmentgehalte toegepast, danworden de cementdeeltjesomhuld met verschillende lagenpigmentdeeltjes, zonder dat eendiepere of rijkere kleur wordtverkregen.Hoeveel pigment is er nodig omeen goed resultaat te bereiken?Het benodigde pigmentgehaltevoor bereiken van kleurverzadi-ging (d.w.z. kleur wordt nietsterker bij hogere dosering) isafhankelijkvan het kleurendvermogen van het pigment. Nietalle fabrikaten hebben dezelfdekwaliteit in dat opzicht. Kleur-stoffen die in poedervorm op 'coog eenzelfde kleur hebben,kunnen bij gelijke dosering eenaanzienlijk verschil in betonkleurte zien geven.Als gevolg hiervan kan men ineen produktieproces niet zomaarvan het ene fabrikaat pigment ophet andere overschakelen.Voor ijzeroxide rood, bruin enzwart leiden doseringen van 5 à7 % (m/m, ten opzichte vancementgehalte) tot kleurverzadi-ging. Ijzeroxide gee.1 vergt eenhogere dosering om kleurverza-diging te bereiken: 8 à 9 %.Inde praktijk worden lagerepigmentgehalten aangehouden,omdat kleurverzadiging niet hetdoel is. Met pigmentgehaltentussen de 3 en 5 % wordengoede resultaten behaald.In de Nederlandse praktijkblijken doorgaans iets lagerepigmentgehalten te wordentoegepast dan in de buurlanden.Voor een langdurig behoud vande kleur van het betonoppervlakis het niet raadzaam zulke lagepercentages als I à 2 % tehanteren.CementkleurDe kleurintensiteit van hetbeton wordt sterk beïnvloeddoor de cementkleur.Met witcement wordt vrijwel altijd eenbeter resultaat bereikt. Inhetgeval van lichte kleuren is heteffect van wit cement groter danvoor de donkere kleuren. Voorhet bereiken van pasteltinten ishet gebruik van wit cementfeitelijk onmisbaar.Water-cement(aetorBehalve het pigmentgehalte ende cementsoort heeft ook deporositeit van het oppervlakinvloed op de helderheid. Eenhoge porositeit resulteert in eenlichtere kleur. Dit geldt overigensniet alleen voor beton. Ook deschuimkraag van een glas bierkrijgt zijn witte kleur dankzij debelletjesstructuur.Voor beton is porositeit recht-streeks te vertalen naar dewater-cementfactor. Een hogerewcf leidt tot een lichtere kleur.BekistÎngsmateriaa/ en ontkÎstings-middelNiet vergeten mag worden deinvloed van het bekistingsmate-riaal en het ontkistingsmiddel.Voor de opzet van geschiktheids-proeven ishet zonder meer aante bevelen ook deze parametersin het onderzoek te betrekken.urstabiliteitAlle bouwmaterialen verweren.De aard van de verwering isvoor de diverse bouwmaterialenheel verschillend. Verwering gaatmeestal gepaard met kleurverva-ging. Gekleurd beton verweertinprincipe op eenzelfde wijze alsniet-gekleurd beton.Op zich zijn ijzeroxide pig-menten stabiel van kleur. Bloot-stelling aan weer en wind leidtook op langere termijn niet totverzwakking van de kleur.Watgeldt voor de kleurstof op zich,geldt nog niet voor gekleurdbeton. Het totaal van pigment enbetonmatrix moet wordenbeschouwd.Kleurstabiliteit van gekleurdbeton wordt vooral beïnvloeddoor de kwaliteit van het betonen de expositieomstandigheden.Eén aspect isde aanhechting vanvuilen stof, waardoor de kleurwordt gemaskeerd. Een anderaspect isdat door erosie enafslijtingvan de cementhuid detoeslagkorrels meer aan hetoppervlak komen en daardoorhet kleureffect mede gaan bepa-len. Indat opzicht isselectie vantoeslagmaterialen op een kleurdie correspondeert met de kleurvan het betonoppervlak aan tebevelen.Voor zeer fijne pigmentdeeltjes,zoals koolstof zwart, bestaat hetrisico van uitspoeling/uitlogingbij langdurige expositie. Ook alseen extreem hoge doseringkoolstof zwart wordt toegepast,zal zwart beton op den duur grijsworden.Soortgelijke risico's doen zichvoor bij mengsels van pigmentenvan verschillende fijnheid, zoalsbij koolstof met ijzeroxiden.Indien er een groot verschil infijnheidbestaat, dan zullen defijnere deeltjes eerder uitspoelendan de grovere, waardoor kleur-verandering optreedt.Omdat het testen van kleurstabi-liteit van betonwaren een zaakvan vele jaren is,neemt men welzijn toevlucht tot versneldeexpositieproeven. Niet alleonderzoekers vinden overeen-komst tussen resultaat vanversnelde expositieproef enresultaat van lange-duur expo-sitie onder normale omstandighe-den. De resultaten van versneldeexpositieproeven kunnen welindicatief zijn, maar zijn nietvolledig betrouwbaar voorvoorspelling van kleurstabiliteit.uitslagKalkuitslagis vrij uitvoerig aan deorde geweest in BETON/EK8/8. Pigmenten zijn inertestoffen en brengen dus geenverandering inhet mechanismevan kalkuitslag. Maar opgekleurde betonoppervlakken iskalkuitslag veel storender dan opgrijze oppervlakken. Er isfabri-kanten daarom veel aan gelegenkalkuitslagte voorkomen. Hetgaat erom het vochttransport inverhardend beton beperken. Erzijn tal van praktische maatrege-len, vanafhet beperken vanwisselingen in luchtvochtigheiden -temperatuur inde produktie-hallen tot het inpakken in krimp-folie en het opslaan op eenoverdekt terrein totdat deverharding zover isgevorderddat de poriên voldoende 'dichtge-groeid' zijn.Ondanks goedemaatregelen blijkt ineen laterstadium toch nog wel eenskalkuitslagop te treden. Volle-dige garantie tegen het optredenvan kalkuitslag isin feite niet tegeven.ct opbetoneigenschappenBetonspecieVerwerkbaarheidElke betontechnolooog weet datgebruik van fijne materialen inbetonspecie de waterbehoeftevan het mengsel verhoogt. Ditgeldt dus ook voor ultra-fijnestoffen zoals pigmenten. Dankzijde relatief lage doseringen(enkele procenten ten opzichtevan de cernentmassa) is hetpraktische effect gering.Ijzeroxide geel, bestaande uitnaaldvormige deeltjes, absor-beert meer water dan pigmentenmet bolvormige deeltjes. Omdatdit pigment bovendien eenhogere dosering vraagt voorkleurverzadiging dan de andereijzeroxiden, kan de waterbe-hoefte merkbaar toenemen.Omdat toevoeging vanpigmenten binnen de aanbevolendoseringen in het algemeen nietof nauwelijks tot stijging van dewaterbehoefte leidt, iser ookgeen merkbare negatieve invloedop de bleeding.BindtijdEerder isopgemerkt datpigmenten inerte stoffen zijn. Zijhebben dus geen invloed op dehydratatiereacties. Over hetalgemeen wordt dan ook geeninvloed waargenomen op debindtijd. Voorzichtheld isechtergeboden metkoolstqf zwart; bijdit pigment kan versnelde opsti]-vingontstaan.LuchtgehalteDe toevoeging van metaaloxidenheeft in het algemeen geeninvloed op het luchtgehalte inbetonspecie. Van koolstof zwarten andere pigmenten met zeergrote fijnheidis bekend dat eenextra hoeveelheid luchtbel-vormer nodig isom voldoendevorst-dooizout-bestandheid tekrijgen.BetonGegevens over de invloed vanpigmenten op eigenschappen Vanbeton zijn beperkt tot druk-sterkte, krimp en duurzaamheid.DruksterkteDe onderzoek- en ervaringcijfersKleurverandering van gekleurde betonstenen na8 jaarnatuurlijke verweringlaten zien dat ijzeroxidepigmenten de druksterkte nietnegatief beïnvloeden. Gekleurdbeton, geproduceerd ineenzelfde consistentie als niet-gekleurd referentiebeton. geefteen gelijkwaardige en soms ietshogere sterkte te zien.De (geringe) hoeveelheid waterdie extra wordt toegevoegd omdezelfde consistentie als blancobetonspecie te verkrijgen,wordt kennelijk zodanig fysischgebonden dat de effectieve wdgelijk isaan de oorspronkelijkewd.Binnen de gangbare doseringen,tot 5%, valt het effect op dedruksterkte binnen de marge. Bijhogere doseringen kan eennegatieve invloed optreden, diemet betontechnologische maat-regelen moet worden gecorri-geerd.Deal eerder gememoreerdedeeltjesvorm van ijzeroxide geelisverantwoordelijk voor eengrotere waterbehoefte. Ditpigment kan daarom eerder danandere ijzeroxiden tot beton-technologische maatregelendwingen. Eenzelfde probleemkan ook optreden met anderezeer fijne pigmenten zoals kool-stof zwart.- KrimpBij de in de praktijk gehanteerdepigmentgehalten iser geenopvallende stijging van de water-behoefte. Gekleurd betonvertoont dan ook geen wezenlijkgrotere krimp dan niet-gekleurdbeton van gelijke consistentie.- DuurzaamheidDe vorst-dooizout-bestandheidiseen voorname eigenschap vanbetonstraatstenen. De eventueleinvloed van pigmenten hie;op isuitgebreid onderzocht. Eenuitgebreid Frans onderzoekwees uit dat alleen koolstofzwart een negatieve invloedheeft op de vorst-dooizout-bestandheid.Een algemene conclusie van eenDuits onderzoek op gekleurdebetonstraatstenen is dat bij dekubusdruksterkte van 60 N/mm2die voor betonstraatstenen inhet algemeen geldt, geen invloedvan pigmenttoevoeging meetbaaris.eringVoor de produktie van gekleurdbeton zijn consequenties vanpigmenttoevoeging voor deprocestechniek van belang. Voorde dosering van pigmenten zijner in principe vier mogelijkheden:Resultaatvanversnelde expositieproeven op stenen met verschillende graderingtoeslagmateriaal.Rechtsreferentiemateriaal, linksde stenen na zuurbehandelingpoedervorm volume dosering- massa doseringslurryvorm - volume dosering- massadoseringSlurries kunnen zowel door depigmentfabrikant worden gele-verd als in eigen bedrijf wordengemaakt. De keuze voor poederofslurry is vaak afhankelijk vande specifieke bedrijfsituatie.Slurries hebben het duidelijkevoordeel dat ze geen stofoverlastveroorzaken en gemakkelijker tetransporteren zijn. Dit is in hetbelang van de bedrijfshyglêneenvoorkomt verlies of verspilling.Voor zowel de poeder- alsslurryvorm is het raadzaamdedosering te automatiseren omeen constante kwaliteit tekunnen garanderen.Volume-dosering van poeder-vorm is minder betrouwbaarvanwege variaties in compacte-ring die in pigmentpoederskunnen voorkomen.Slurry moet in het basin regel-matig worden geagiteerd,vanwege neiging tot bezinkenvanpigmentdeeltjes.Een nieuwe ontwikkeling ishetpalletiseren van pigmentpoeder.Hierbij worden pigmentdeeltjesgeklonterd tot grovere delen,die bij menging in betonspecieweer uiteenvallen. De voordelenhiervan in de hanteerbaarheidzullen duidelijk zijn. Op beperkteschaal wordt er thans ervaringmee opgedaan.tenDe toevoeging van pigmentenaanbeton leidt tot begrijpelijker-wijs verhoging van de kostprijs.Hierbij is het goed te bedenkendat er behoorlijke prijsverschillenbestaantussen de verschillendekleuren. Relatief goedkopekleuren zijn zwart, rood enbruin. Duurder zijn wit en groen,terwijl de kleur blauw zeer veelduurder is.ktische aanwijzingenTot slot van deze afleveringgeven we nog enkele praktischeaanwijzingen voor het maken vangekleurd beton. Inprincipegelden voor gekleurd betondezelfde aanwijzingen alsvooralle schoon beton.Dat betekent specialeaandachtvoor: bekisting, ontklstingsmid-delen en nabehandeling, envooral voor gelijke verhardings-omstandigheden.Gekleurd beton kan men nietlouter op papier ontwerpen. Eengeschiktheidsonderzoek is altijdnoodzakelijk. Daarin dient mente betrekken de invloed van hettype pigment en de doseringervan, de cementsoort en -fabri-kaat, het bekistingsmateriaal, hetontkistlngsmiddel en de methodevan nabehandeling.Voor het verkrijgen van pastel-tinten dient men niet te kiezenvoor een lage dosering pigment,omdat dan de invloed van anderefactoren overheersend wordt engeen duurzaam resultaat wordtverkregen. Voor het bereikenvan goede pasteltinten is combi-natie met wit cement nodig.==ratuurI. Colonred concrete, a state of the art review, C], Lynsdaleenj.G.Cabrera. Concrete, augustus 1989.2. Pigmente für die Einfärbung von Beton, E. Püttbach.3. Das Verhalten eingefärbter Betonpflastersteine in der Bewitterung,G. von Szadkowski.4. Ausblûhungen - Entstehungsmechanismus und Möglichkeiten ihrerVerhinderung. P. Kresse.2 tlm 4 zijn artikelen in een serie over gekleurd beton, verschenen inBetonwerk + Fertigteil-Technik, 1986 nr.9 en 1987 nr. I, 2 en 3.foto's: Marco de Nood(2), overige Bayer NederlandIn onze volgende uitgave:Beton in cijfersEerste deelvaneen mini-encyclopedie over beton. Debelangrijksteeigenschappen vanbetonkwalitatiefen kwantitatieftoegelicht.ofonBETONlEK iseen praktijkgerichtvoorlichtingsblad op het gebiedvan de betontechnologie enverschijnt la keer per jaar.Redactie:tel. 073 - 40 I 225Abonnementen:tel. 073 - 40 I 231ISSN0166-1 37xAbonnementsprijzen per jaar;inclusiefverzamelband voor 3jaargangen:Nederland, Nederlandse Antillenen België f 20,50andere landen f 33,-Uitgave:Vereniging NederlandseCementindustrie (VNC),Postbus 30 I I,5203 DA 's-HertogenboschAbonnementen lopen perkalenderjaar. Aan het eind vaneen kalenderjaar wordt hetabonnement automatischverlengd, tenzij voor I decemberschriftelijk wordt opgezegd.Overname van artikelen enillustraties is toegestaan, ondervoorwaarde van bronvermelding.