Белгород, Белгородская область, Россия
Россия
Белгород, Россия
УДК 69 Строительство. Строительные материалы. Строительно-монтажные работы
Архитектурно-декоративный бетон с применением фотолюминесцентного пигмента аккумулирует солнечную энергию, которую преобразует в свет в темное время суток. Применение изделий с эффектом свечения обеспечивает увеличение безопасности в темное время суток и является дополнительным средством сигнализирования на опасных и мало освещённых участках дорог, стоянках, велодорожках, а также позволяет характеризовать этот материал как функциональный (возможность изготовления широкой номенклатуры изделий), эстетически-выразительный (высокодекоративный в дневное время), экологичный (возможность изготовления с применением техногенных отходов). Бетон с применением фотолюминесцентных пигментов не должен утрачивать свойств свечения, при этом интенсивность свечения должна сохраняться достаточно длительный период времени. Критерием выбора портландцемента для светящихся архитектурно-декоративных бетонов являлся не только аспект декоративности бетона, но и эффект свечения. Проведен эксперимент по определению интенсивности свечения фотолюминесцентного пигмента в бетоне с применением белого и серого портландцементов. Предварительный анализ литературы и собственные исследования показали, что для усиления эффекта свечения фотолюминесцентного пигмента в бетоне поверхность изделий необходимо отшлифовать, что также целесообразно с позиции создания высокодекоративных поверхностей бетонных изделий. Оптимально подобранные материалы и способ обработки поверхности изделий обеспечивают декоративность архитектурного бетона и в дневное время.
архитектурно-декоративный бетон, фотолюминесцентный пигмент, светящийся бетон, белый портландцемент, интенсивность свечения
Введение. В отечественной и зарубежной практике широко исследованы вопросы производства и применения архитектурно-декоративного бетона и изделий на его основе [1–7]. В состав декоративного бетона в зависимости от назначения могут вводиться пигменты или модификаторы с целью получения изделий с высокими эстетическими и эксплуатационными свойствами. В технологии изготовления изделий из декоративного бетона сложной конфигурации смесь должна характеризоваться достаточной удобоукладываемостью, минимальными усадкой и тепловлажностным расширением. Малые архитектурные формы эксплуатируются при агрессивном воздействии городской среды, поэтому изделия из декоративного бетона должны иметь высокие физико-механические характеристики. Эстетическая ценность таких изделий заключается в архитектурной выразительности поверхностной структуры. Малые архитектурные формы с такими свойствами органично интегрируются в любую архитектуру и дизайн среды [8, 9]. Тем не менее, вопрос функционального использования изделий из декоративного бетона в темное время суток ранее не рассматривался. Введение в состав декоративного бетона фотолюминесцентного пигмента, при сохранении всех требуемых эксплуатационных характеристик, позволит обеспечить дополнительное свойство – свечение для архитектурной выразительности изделий в ночной период времени [10–14].
Актуальность данного исследования определяется тем, что эффект свечения позволяет расширить возможности функционального применения архитектурно-декоративных изделий и повысить их технико-экономическую эффективность за счет экономии электроэнергии путем исключения дополнительных источников освещения на некоторых территориях, а также повысить безопасность дорожного движения и пешеходных потоков.
В настоящее время применение фотолюминесцентного пигмента в бетоне исследовано недостаточно. Известный способ внедрения фотолюминесцентных пигментов в изделия из декоративного бетона, направленный на обеспечение свечения только верхнего декоративного слоя, имеет ряд существенных недостатков: он не обеспечивает свечение на весь период эксплуатации, технологически не позволяет изготавливать изделия сложных конфигураций и, в целом, снижает физико-механические характеристики.
Целью исследования является определение критериев подбора портландцемента для светящихся бетонов, определение влияния размера частиц фотолюминесцентного пигмента на длительность свечения архитектурно-декоративного бетона, с последующей возможностью изготовления светящихся изделий с лицевой поверхностью, формуемой в различных положениях и разных конфигурациях, при сохранении физико-механических характеристик бетона, с обеспечением стойкого свечения в темное время суток в течение всего срока службы.
Материалы и методы. Интенсивность свечения и фаза затухания фотолюминесцентного пигмента в бетоне определялась по разработанной авторами методикой, заключающейся в измерении яркости свечения люксметром в темном помещении (яркость освещения – 0 Лк) после накопления образцом световой энергии при выбранном источнике освещения. Исследования проводились с применением египетского белого портландцемента Aalborg CEM I 52,5 N, серого портландцемента ПЦ 500-Д0 (Новоросцемент), мраморной крошки фр. 0,2-0,5 с Sуд = 1570 кг/м3, введенной в смесь с целью экономии портландцемента, и фотолюминесцентных пигментов ЛДП-2мА (40)П, ЛДП-2мА(70)П, ЛДП-2мА(100)П, заряжаемых при различных источниках освещения. Водостойкий фотолюминесцентный пигмент представляет собой оксидную матрицу на основе оксида алюминия, кристаллический мелкодисперсный порошок желтовато-зеленого оттенка. Свечение возбуждается излучением в коротковолновой области видимого спектра, люминесцирует в желто-зеленой области, имеет яркое послесвечение длительностью до 24 часов. Яркость послесвечения через 1 час
20–60 млкд/м2.
Основная часть[1]. На первом этапе целью эксперимента было определение степени зарядки фотолюминесцентного пигмента в архитектурном бетоне с применением белого и серого портландцементов при различных источниках освещения.
В бетонную смесь с применением белого CEM I 52,5 N (Египетский, Aalborg) и серого ПЦ 500-Д0 (Новоросцемент) портландцемента был введен фотолюминесцентный пигмент ЛДП-2мА (40)П на стадии сухого перемешивания в диапазоне 5 % от массы портландцемента. После этого образцы выдерживали в естественно-влажностных условиях в течение 14 суток (табл. 1).
Таблица 1
Состав бетона с фотолюминесцентным пигментом с применением белого
и серого портландцементов
№ образца |
Расход материалов кг/м3 |
В/Ц |
|||
Белый портландцемент |
Серый портландцемент |
Мраморная крошка фр.0,2-0,5 |
Фотолюминесцентный |
||
I |
460 |
– |
1570 |
23,0 |
0,5 |
II |
– |
460 |
1570 |
23,0 |
0,52 |
После шлифовки поверхностного слоя зарядка образцов осуществлялась при естественном освещении и с применением источников освещения Led различной мощности, светового потока и цветовой температуры (табл. 2).
Анализ данных показывает, что вид портландцемента оказывает существенное влияние на свечение образцов: серый портландцемент приглушает эффект свечения, не позволяя получить интенсивное свечение, в то время как использовании белого портландцемента, при одинаковой дозировке фотолюминесцентного пигмента, позволяет получать образцы с высокой интенсивностью свечения (рис. 1).
В ходе эксперимента было установлено, что максимальное свечение образцов обеспечивается зарядкой при естественном освещении, особенно при солнечном свете с освещенностью в 50.000 Лк.
Также установлено, что на интенсивность свечения фотолюминесцентного пигмента в бетоне влияет и цветовая температура источника освещения. Пигмент лучше заряжается при искусственном освещении холодной цветовой температуры в 6500 К относительно теплой 3000 K.
Таким образом, установлено, что для изготовления светящихся архитектурно-декоративных бетонов целесообразно применять в качестве вяжущего только белый портландцемент. Поэтому все последующие эксперименты проводились с применением египетского белого портландцементе Aalborg CEM I 52,5 N.
На следующем этапе исследования проводилась оценка интенсивности свечения образцов, изготовленных по составу: белый портландцемент Aalborg CEM I 52,5 N 460 кг/м3; мраморная крошка фр.0,2-0,5 1570 кг/м3; фотолюминесцентный пигмент ЛДП-2мА (40)П в количестве 5 %; 10 %; 15 %; 20 % от массы портландцемента (табл. 3), в зависимости от источника освещения и длительности зарядки.
Таблица 2
Интенсивность свечения фотолюминесцентного пигмента в бетонных образцах в зависимости от времени зарядки и источника освещения
Источник света (мощность светового излучения, лм) |
№ образца |
Интенсивность свечения образцов в темном помещении Лк, после зарядки в течение |
||||
20 мин. |
30 мин. |
40 мин. |
50 мин. |
60 мин. |
||
Солнечный свет при ясной погоде (>50.000) |
I |
1,17 |
1,50 |
1,79 |
1,83 |
2,60 |
II |
0,20 |
0,28 |
0,29 |
0,30 |
0,31 |
|
Солнечный свет при пасмурной погоде (21.000) |
I |
0,76 |
0,90 |
1,02 |
1,09 |
1,16 |
II |
0,11 |
0,16 |
0,25 |
0,26 |
0,13 |
|
Сумерки (1.000) |
I |
0,25 |
0,27 |
0,25 |
0,24 |
0,19 |
II |
0,03 |
0,02 |
0,02 |
– |
– |
|
LED 11Вт 3000К (990) |
I |
0,20 |
0,21 |
0,23 |
0,24 |
0,24 |
II |
0,02 |
0,02 |
0,01 |
- |
– |
|
LED 11Вт 6500К (990) |
I |
0,28 |
0,30 |
0,30 |
0,32 |
0,34 |
II |
0,03 |
0,02 |
0,01 |
– |
– |
|
LED 15Вт 3000К (1200) |
I |
0,49 |
0,52 |
0,55 |
0,56 |
0,56 |
II |
0,03 |
0,02 |
0,01 |
0,01 |
– |
|
LED 15Вт 6500К (1200) |
I |
0,51 |
0,55 |
0,57 |
0,58 |
0,61 |
II |
0,03 |
0,02 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
|
LED 20Вт 3000К (1800) |
I |
0,57 |
0,61 |
0,65 |
0,67 |
0,68 |
II |
0,03 |
0,03 |
0,04 |
0,04 |
0,04 |
|
LED 20Вт 6500К (1800) |
I |
0,64 |
0,67 |
0,68 |
0,7 |
0,72 |
II |
0,07 |
0,08 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
Рис. 1. Свечение образцов с фотолюминесцентным пигментом
а – образец с белым портландцементом; б – образец с серым портландцементом;
в – свечение образца с белым портландцементом; г – свечение образца с серым портландцементом
Анализ данных табл. 3 показал, что интенсивность свечения образцов увеличивается при повышении содержания фотолюминесцентного пигмента в бетоне (рис. 2). Однако очевидно, что интенсивность свечения образцов с содержанием пигмента 10 %; 15 % и 20 % при зарядке в различных источниках освещения изменяется несущественно. При этом следует отметить, что при дозировке 5 % также наблюдается видимое свечение. Учитывая негативное влияние высокого процентного содержания пигментов на физико-механические характеристики бетона, для получения эффекта свечения будет обосновано принять за оптимальную дозировку диапазон
5–10 % фотолюминесцентного пигмента от массы портландцемента.
Таблица 3
Интенсивность свечения бетонных образцов с разным количественным содержанием
фотолюминесцентного пигмента в зависимости от источника освещения и времени зарядки
Источник света (мощность светового излучения, лм) |
Дозировка пигмента, % |
Интенсивность свечения образцов в темном помещении, Лк |
||||
20 минут |
30 минут |
40 минут |
50 минут |
60 минут |
||
Солнечный свет при ясной погоде (>50.000)
|
5 |
1,17 |
1,50 |
1,79 |
1,83 |
2,60 |
10 |
1,65 |
1,68 |
1,89 |
2,11 |
2,97 |
|
15 |
1,65 |
1,70 |
1,91 |
2,10 |
3,01 |
|
20 |
1,67 |
1,79 |
1,95 |
2,12 |
3,00 |
|
Солнечный свет при пасмурной погоде (24.000) |
5 |
0,76 |
0,90 |
1,02 |
1,09 |
1,16 |
10 |
0,79 |
0,98 |
1,10 |
1,28 |
1,54 |
|
15 |
0,80 |
1,00 |
1,09 |
1,29 |
1,57 |
|
20 |
0,82 |
1,03 |
1,10 |
1,32 |
1,59 |
|
Сумерки (1.000)
|
5 |
0,25 |
0,27 |
0,25 |
0,24 |
0,19 |
10 |
0,42 |
0,47 |
0,59 |
0,62 |
0,63 |
|
15 |
0,42 |
0,48 |
0,62 |
0,63 |
0,65 |
|
20 |
0,44 |
0,49 |
0,65 |
0,65 |
0,67 |
|
LED 11Вт 3000К (990) |
5 |
0,20 |
0,21 |
0,23 |
0,24 |
0,24 |
10 |
0,29 |
0,32 |
0,35 |
0,35 |
0,36 |
|
15 |
0,30 |
0,33 |
0,37 |
0,39 |
0,41 |
|
20 |
0,30 |
0,34 |
0,37 |
0,40 |
0,41 |
|
LED 11Вт 6500К (990) |
5 |
0,28 |
0,30 |
0,30 |
0,32 |
0,34 |
10 |
0,36 |
0,37 |
0,39 |
0,40 |
0,42 |
|
15 |
0,38 |
0,38 |
0,40 |
0,41 |
0,43 |
|
20 |
0,49 |
0,42 |
0,43 |
0,43 |
0,43 |
|
LED 15Вт 3000К (1200) |
5 |
0,49 |
0,52 |
0,55 |
0,56 |
0,56 |
10 |
0,56 |
0,59 |
0,64 |
0,65 |
0,68 |
|
15 |
0,58 |
0,60 |
0,64 |
0,66 |
0,68 |
|
20 |
0,57 |
0,61 |
0,65 |
0,66 |
0,69 |
|
LED 15Вт 6500К (1200) |
5 |
0,51 |
0,55 |
0,57 |
0,58 |
0,61 |
10 |
0,62 |
0,62 |
0,66 |
0,67 |
0,69 |
|
15 |
0,63 |
0,63 |
0,66 |
0,67 |
0,70 |
|
20 |
0,63 |
0,64 |
0,66 |
0,68 |
0,71 |
|
LED 20Вт 3000К (1800) |
5 |
0,57 |
0,61 |
0,65 |
0,67 |
0,68 |
10 |
0,65 |
0,66 |
0,69 |
0,71 |
0,78 |
|
15 |
0,67 |
0,68 |
0,70 |
0,73 |
0,79 |
|
20 |
0,68 |
0,69 |
0,71 |
0,75 |
0,79 |
|
LED 20Вт 6500К (1800) |
5 |
0,64 |
0,67 |
0,68 |
0,70 |
0,72 |
10 |
0,71 |
0,77 |
0,79 |
0,81 |
0,82 |
|
15 |
0,72 |
0,80 |
0,80 |
0,82 |
0,83 |
|
20 |
0,74 |
0,79 |
0,82 |
0,83 |
0,85 |
Пигменты и наполнители как в исходном - порошкообразном состоянии, так и в составе пигментированного материала не однородны по размерам, т. е. характеризуются определенной полидисперсностью, и их распределение по размерам подчиняется интегральному закону распределения. Эти закономерности относятся и к фотолюминесцентным пигментам. Контроль размеров частиц фотолюминесцентных пигментов открывает пути значительного снижения расхода дорогостоящих, и часто дефицитных пигментов. Характеристики фотолюминесцентных пигментов зависят как от физических, так и от химических свойств [15–20].
Рис. 2. Интенсивность свечения бетонных образцов с разным количественным содержанием фотолюминесцентного пигмента в зависимости от источника освещения и времени зарядки
На следующем этапе исследования было изучено влияние размера частиц пигмента на время послесвечения в архитектурно-декоративных бетонах. Оптимальное сочетание размера частиц светящихся пигментов и минеральных компонентов позволяет управлять не только реотехнологическими свойствами бетонных смесей, но и обеспечивает архитектурную выразительность в виде свечения при сохранении высокой эксплуатационной надежности.
Оценка изменения интенсивности свечения (затухания) в продолжительном периоде времени проводилась на образцах, изготовленных по составу: белый портландцемент 460 кг/м3; мраморная крошка фр. 0,2–0,5 1570 кг/м3; фотолюминесцентный пигмент с крупностью частиц 40 мкн; 70 мкн; 100 мкн в количестве 5 %; 10 %; 15 %; 20 % от массы портландцемента (табл. 4) с зарядкой при разных источниках освещения в течение 60 минут. Пигменты вводили в бетонную смесь на стадии сухого перемешивания. В зависимости от размера частиц сравнивали фотолюминесцентные свойства пигментов в образцах бетона с помощью фотометрического оборудования.
Анализ данных исследования дает представление не только об интенсивности свечения, но и о фазах затухания, яркости свечения фотолюминесцентного пигмента в образцах бетона на белом портландцементе. Фаза интенсивного свечения пигмента продолжается первые 30–50 минут. В этой фазе послесвечение составляет 80–85 % от первоначальной яркости. Послесвечение через 60 минут составляет ~ 60 % от первоначальной яркости. Далее с каждым часом яркость послесвечения падает с меньшей скоростью, по сравнению с первой фазой. Через 120 минут составляет ~ 45 %. Далее с каждым часом снижается на 3–7 %. Таким образом, через 8 часов фотолюминесцентный пигмент в бетоне будет светиться с яркостью 20–25 % от первоначального, через 12 часов свечение составит 7–8 %, а через 14 часов около 4–5 %.
Таблица 4
Снижение интенсивности свечения фотолюминесцентного пигмента ЛДП-2мА(40)П в образцах бетона с дозировкой пигмента в диапазоне от 5 до 20 % с зарядкой при различных источниках света
Источник света (мощность светового излучения, лм) |
Интенсивность свечения образцов в темном помещении, Лк |
||||||||
Количество пигмента, % от массы цемента |
Через 30 мин. |
Через 60 мин. |
Через 120 мин. |
Через 180 мин. |
Через 240 мин. |
Через 300 мин. |
Через 360 мин. |
Через 480 мин. |
|
Солнечный свет при ясной погоде (>50.000) |
5 |
2,60 |
1,59 |
1,18 |
1,02 |
0,92 |
0,80 |
0,66 |
0,52 |
10 |
2,97 |
1,80 |
1,35 |
1,21 |
1,05 |
0,89 |
0,74 |
0,61 |
|
15 |
3,01 |
1,81 |
1,36 |
1,22 |
1,06 |
0,90 |
0,76 |
0,61 |
|
20 |
3,00 |
1,81 |
1,36 |
1,25 |
1,06 |
0,91 |
0,77 |
0,62 |
|
Солнечный свет при пасмурной погоде (24.000) |
5 |
1,16 |
0,71 |
0,52 |
0,51 |
0,41 |
0,35 |
0,29 |
0,24 |
10 |
1,54 |
0,93 |
0,71 |
0,62 |
0,54 |
0,47 |
0,39 |
0,30 |
|
15 |
1,57 |
0,94 |
0,71 |
0,63 |
0,54 |
0,48 |
0,41 |
0,31 |
|
20 |
1,59 |
0,94 |
0,72 |
0,64 |
0,55 |
0,48 |
0,41 |
0,33 |
|
Сумерки (1.000) |
5 |
0,19 |
0,15 |
0,08 |
0,07 |
0,06 |
0,05 |
0,05 |
0,04 |
10 |
0,63 |
0,38 |
0,28 |
0,25 |
0,22 |
0,19 |
0,15 |
0,13 |
|
15 |
0,65 |
0,39 |
0,29 |
0,25 |
0,23 |
0,19 |
0,16 |
0,14 |
|
20 |
0,67 |
0,39 |
0,28 |
0,26 |
0,24 |
0,20 |
0,17 |
0,14 |
|
LED 11Вт 3000К (990) |
5 |
0,24 |
0,15 |
0,11 |
0,09 |
0,08 |
0,07 |
0,06 |
0,04 |
10 |
0,36 |
0,22 |
0,16 |
0,13 |
0,12 |
0,10 |
0,09 |
0,07 |
|
15 |
0,41 |
0,23 |
0,16 |
0,13 |
0,13 |
0,11 |
0,10 |
0,07 |
|
20 |
0,41 |
0,24 |
0,18 |
0,15 |
0,14 |
0,12 |
0,11 |
0,08 |
|
LED 11Вт 6500К (990) |
5 |
0,34 |
0,20 |
0,15 |
0,13 |
0,11 |
0,10 |
0,08 |
0,06 |
10 |
0,42 |
0,25 |
0,19 |
0,16 |
0,14 |
0,12 |
0,10 |
0,08 |
|
15 |
0,43 |
0,26 |
0,20 |
0,17 |
0,14 |
0,13 |
0,11 |
0,08 |
|
20 |
0,43 |
0,26 |
0,21 |
0,17 |
0,15 |
0,13 |
0,12 |
0,09 |
|
LED 15Вт 3000К (1200) |
5 |
0,56 |
0,34 |
0,25 |
0,22 |
0,19 |
0,17 |
0,14 |
0,11 |
10 |
0,68 |
0,40 |
0,30 |
0,27 |
0,24 |
0,20 |
0,17 |
0,14 |
|
15 |
0,68 |
0,40 |
0,32 |
0,28 |
0,25 |
0,21 |
0,18 |
0,15 |
|
20 |
0,69 |
0,41 |
0,32 |
0,28 |
0,25 |
0,22 |
0,18 |
0,16 |
|
LED 15Вт 6500К (1200) |
5 |
0,61 |
0,37 |
0,27 |
0,24 |
0,21 |
0,18 |
0,15 |
0,12 |
10 |
0,69 |
0,41 |
0,32 |
0,27 |
0,24 |
0,20 |
0,17 |
0,14 |
|
15 |
0,70 |
0,42 |
0,32 |
0,28 |
0,25 |
0,22 |
0,18 |
0,15 |
|
20 |
0,71 |
0,43 |
0,33 |
0,33 |
0,25 |
0,22 |
0,19 |
0,15 |
|
LED 20Вт 3000К (1800) |
5 |
0,68 |
0,40 |
0,30 |
0,27 |
0,24 |
0,20 |
0,17 |
0,14 |
10 |
0,78 |
0,35 |
0,35 |
0,31 |
0,27 |
0,23 |
0,20 |
0,15 |
|
15 |
0,79 |
0,36 |
0,35 |
0,32 |
0,28 |
0,23 |
0,21 |
0,15 |
|
20 |
0,79 |
0,36 |
0,35 |
0,33 |
0,30 |
0,24 |
0,21 |
0,16 |
|
LED 20Вт 6500К (1800) |
5 |
0,72 |
0,43 |
0,32 |
0,28 |
0,25 |
0,21 |
0,18 |
0,15 |
10 |
0,82 |
0,49 |
0,37 |
0,33 |
0,29 |
0,24 |
0,20 |
0,17 |
|
15 |
0,83 |
0,51 |
0,38 |
0,34 |
0,30 |
0,25 |
0,22 |
0,18 |
|
20 |
0,85 |
0,52 |
0,38 |
0,35 |
0,32 |
0,27 |
0,23 |
0,19 |
Исследование снижения интенсивности свечения на пигментах с размерами частиц, 70 и 100 мкм, проводилось при зарядке на солнечном свете в ясную погоду (50.000 лм) и при LED 20Вт 6500К (1800 лм), ввиду самых высоких показателей мощности светового излучения при естественном и искусственном свете. Результаты испытаний представлены в табл. 5.
Анализ данных исследования интенсивности свечения и фаз затухания свечения фотолюминесцентного пигмента ЛДП-2мА(70)П и ЛДП-2мА(100)П в образцах бетона на белом портландцементе подтверждает закономерности, выявленные при испытаниях образцов с пигментом ЛДП-2мА(40)П (табл. 6).
Полученные данные свидетельствуют о незначительном влиянии размера частиц фотолюминесцентного пигмента на интенсивность свечения в бетоне, а также на фазы затухания. При измерениях были получены очень близкие показатели свечения образцов (рис. 3).
Таблица 5
Снижение интенсивности свечения фотолюминесцентного пигмента ЛДП-2мА(70)П
и ЛДП-2мА(100)П в образцах бетона с дозировкой пигмента в диапазоне от 5 до 20 %
с зарядкой при различных источниках света
Источник света (мощность светового излучения, лм) |
Свечение образцов в темном помещении, Лк |
|||||||||||||
Количество пигмента, % от массы цемента |
Через 30 мин. |
Через 60 мин. |
Через 120 мин. |
Через 180 мин. |
Через 240 мин. |
Через 300 мин. |
Через 360 мин. |
Через 480 мин. |
||||||
Фотолюминесцентный пигмент ЛДП-2мА(70)П |
||||||||||||||
Солнечный свет при ясной погоде (50.000) |
5 |
2,7 |
1,62 |
1,19 |
1,05 |
0,93 |
0,80 |
0,68 |
0,53 |
|||||
10 |
3,07 |
1,81 |
1,37 |
1,22 |
1,06 |
0,90 |
0,75 |
0,61 |
||||||
15 |
3,08 |
1,81 |
1,37 |
1,25 |
1,07 |
0,90 |
0,74 |
0,62 |
||||||
20 |
3,08 |
1,82 |
1,37 |
1,25 |
1,08 |
0,92 |
0,78 |
0,63 |
||||||
LED 20Вт 6500К (1800) |
5 |
0,75 |
0,45 |
0,33 |
0,29 |
0,26 |
0,22 |
0,19 |
0,16 |
|||||
10 |
0,84 |
0,50 |
0,38 |
0,34 |
0,29 |
0,25 |
0,20 |
0,18 |
||||||
15 |
0,87 |
0,52 |
0,39 |
0,35 |
0,30 |
0,25 |
0,23 |
0,20 |
||||||
20 |
0,88 |
0,52 |
0,38 |
0,36 |
0,33 |
0,28 |
0,23 |
0,19 |
||||||
Фотолюминесцентный пигмент ЛДП-2мА(100)П |
||||||||||||||
Солнечный свет при ясной погоде (50.000) |
5 |
2,67 |
1,60 |
1,20 |
1,05 |
0,93 |
0,81 |
0,67 |
0,54 |
|||||
10 |
3,14 |
1,82 |
1,37 |
1,22 |
1,06 |
0,91 |
0,76 |
0,62 |
||||||
15 |
3,15 |
1,82 |
1,38 |
1,22 |
1,06 |
0,91 |
0,76 |
0,63 |
||||||
20 |
3,05 |
1,83 |
1,39 |
1,26 |
1,08 |
0,93 |
0,79 |
0,63 |
||||||
LED 20Вт 6500К (1800)
|
5 |
0,75 |
0,45 |
0,34 |
0,31 |
0,27 |
0,22 |
0,19 |
0,17 |
|||||
10 |
0,88 |
0,51 |
0,38 |
0,35 |
0,29 |
0,26 |
0,21 |
0,18 |
||||||
15 |
0,91 |
0,53 |
0,38 |
0,36 |
0,30 |
0,27 |
0,22 |
0,20 |
||||||
20 |
0,88 |
0,52 |
0,39 |
0,37 |
0,33 |
0,26 |
0,23 |
0,20 |
||||||
Таблица 6
Сравнительный анализ времени затухания фотолюминесцентного пигмента ЛДП-2мА (40)П, ЛДП-2мА (70)П и ЛДП-2мА(100)П в образцах бетона с применением белого портландцемента и разной дозировкой пигментов
Источник света (мощность светового излучения, лм) |
Интенсивность свечения образцов в темном помещении, Лк |
|||||||
Количество |
Через 60 мин. |
Через 120 мин. |
Через 180 мин. |
Через 240 мин. |
Через 300 мин. |
Через 360 мин. |
Через 480 мин. |
|
Фотолюминесцентный пигмент ЛДП-2мА(40)П |
||||||||
Солнечный свет при ясной погоде (50.000) |
5 |
1,59 |
1,18 |
1,02 |
0,92 |
0,80 |
0,66 |
0,52 |
10 |
1,80 |
1,35 |
1,21 |
1,05 |
0,89 |
0,74 |
0,61 |
|
15 |
1,81 |
1,36 |
1,22 |
1,06 |
0,90 |
0,76 |
0,61 |
|
20 |
1,81 |
1,36 |
1,25 |
1,06 |
0,91 |
0,77 |
0,62 |
|
LED 20Вт 6500К (1800) |
5 |
0,43 |
0,32 |
0,28 |
0,25 |
0,21 |
0,18 |
0,15 |
10 |
0,49 |
0,37 |
0,33 |
0,29 |
0,24 |
0,20 |
0,17 |
|
15 |
0,51 |
0,38 |
0,34 |
0,30 |
0,25 |
0,22 |
0,18 |
|
20 |
0,52 |
0,38 |
0,35 |
0,32 |
0,27 |
0,23 |
0,19 |
|
Фотолюминесцентный пигмент ЛДП-2мА(70)П |
||||||||
Солнечный свет при ясной погоде (50.000) |
5 |
1,62 |
1,19 |
1,05 |
0,93 |
0,80 |
0,68 |
0,53 |
10 |
1,81 |
1,37 |
1,22 |
1,06 |
0,90 |
0,75 |
0,61 |
|
15 |
1,81 |
1,37 |
1,25 |
1,07 |
0,90 |
0,74 |
0,62 |
|
20 |
1,82 |
1,37 |
1,25 |
1,08 |
0,92 |
0,78 |
0,63 |
|
LED 20Вт 6500К (1800) |
5 |
0,45 |
0,33 |
0,29 |
0,26 |
0,22 |
0,19 |
0,16 |
10 |
0,50 |
0,38 |
0,34 |
0,29 |
0,25 |
0,20 |
0,18 |
|
15 |
0,52 |
0,39 |
0,35 |
0,30 |
0,25 |
0,23 |
0,20 |
|
20 |
0,52 |
0,38 |
0,36 |
0,33 |
0,28 |
0,23 |
0,19 |
|
Фотолюминесцентный пигмент ЛДП-2мА(100)П |
||||||||
Солнечный свет при ясной погоде (50.000) |
5 |
1,60 |
1,20 |
1,05 |
0,93 |
0,81 |
0,67 |
0,54 |
10 |
1,82 |
1,37 |
1,22 |
1,06 |
0,91 |
0,76 |
0,62 |
|
15 |
1,82 |
1,38 |
1,22 |
1,06 |
0,91 |
0,76 |
0,63 |
|
20 |
1,83 |
1,39 |
1,26 |
1,08 |
0,93 |
0,79 |
0,63 |
|
LED 20Вт 6500К (1800) |
5 |
0,45 |
0,34 |
0,31 |
0,27 |
0,22 |
0,19 |
0,17 |
10 |
0,51 |
0,38 |
0,35 |
0,29 |
0,26 |
0,21 |
0,18 |
|
15 |
0,53 |
0,38 |
0,36 |
0,30 |
0,27 |
0,22 |
0,20 |
|
20 |
0,52 |
0,39 |
0,37 |
0,33 |
0,26 |
0,23 |
0,20 |
Рис. 3. График затухания интенсивности свечения фотолюминесцентных пигментов в бетоне, введенных в смесь в количестве 10 % от массы портландцемента, после зарядки при ясной погоде
Выводы. Результатами исследований подтверждено, что одним из основных критериев выбора портландцемента для светящихся архитектурно-декоративных бетонов является цвет цемента: серый портландцемент приглушает эффект свечения, в то время как использовании белого портландцемента позволяет получать образцы с высокой интенсивностью свечения. Также установлено, что максимальное свечение образцов обеспечивается зарядкой при естественном освещении и солнечном свете с освещенностью в 50.000 Лк. Также определено, что на интенсивность свечения фотолюминесцентного пигмента в бетоне влияет и цветовая температура источника освещения. Пигмент лучше заряжается при искусственном освещении холодной цветовой температуры. Результаты экспериментов подтвердили, что интенсивность свечения увеличивается при повышении содержания фотолюминесцентного пигмента в бетоне, однако установлено, что интенсивность свечения образцов с содержанием пигмента выше 10 % при зарядке в различных источниках освещения изменяется несущественно. Доказано, что размер частиц пигмента не оказывает существенного влияния на интенсивность свечения бетона.
[1]Часть исследований была представлена при защите НКР «Светящиеся декоративные бетоны с использованием отходов камнедробления горных пород».
1. Калашников В.И. Бетоны нового поколения и реологические матрицы // Новые энерго- и ресурсосберегающие наукоемкие технологии в производстве строительных материалов. Пенза. 2011. С. 25-41.
2. Сулейманова Л.А., Малюкова М.В., Крушельницкая Е.А. Высокопрочные декоративные бетоны. // В сборнике: Наука и инновации в строительстве международной научно-практической конференции (к 165-летию со дня рождения В.Г. Шухова). Белгород: Изд-во БГТУ, 2018. С. 422-425.
3. Лесовик В.С. Геоника. Предмет и задачи: монография // 2-е изд., доп. Белгород: Изд-во БГТУ, 2014. 219 с.
4. Vorobchuk V., Matveeva M., Peshkov A. Decorative concrete on white cement: Resource provision, technology, properties and cost-effectiveness // In MATEC Web of Conferences (Vol. 212). EDP Sciences. 2018. С. 110-117.
5. Сулейманова Л.А., Гридчин А.М., Малюкова М.В., Морозова Т.В. Повышение архитектурной выразительности плит бетонных тротуарных. // В сборнике: Наукоемкие технологии и инновации Юбилейная Международная научно-практическая конференция, посвященная 60-летию БГТУ им. В.Г. Шухова (XXI научные чтения). 2014. С. 347-353.
6. Хольберг Ресснер, Ed. Zuedlin AG. Новые возможности в области дизайна архитектурных фасадов // CPI Международное бетонное производство. 2013. №6. С. 152-155.
7. Сулейманова Л. А., Лесовик В. С., Сулейманов А. Г. Технология бетона строительных изделий и конструкций // Лабораторный практикум. Белгород, 2009.
8. Федоров В.В., Давыдов В. А., Скибина Е.В. Малые формы в структуре архитектурного текста // Архитектура и строительство России. 2013. № 6. С. 24-29.
9. Кузнецова Н.В., Яковлева К.Е. Проблемы организации общественно-коммуникативных точек в сложившейся жилой застройке города // Творчество и современность. 2018. № 1 (5). С. 102-107.
10. Yan Li, Shuxia Ren. Building Decorative Materials // Woodhead Publishing Series in Civil and Structural Engineering. 2011, Pp. 10-24.
11. Volkov A.A., Sedov A.V., Chelyshkov P. D. The concept of "smart city" // M-vo obrazovaniya i nauki Ross. Russian Federation, 2015. Pp. 50-54.
12. Нехуженко Н.А. Основы ландшафтного проектирования и ландшафтной архитектуры // 2-е изд. Санкт-Петербург: ИД «Нева», 2011. 192 с.
13. Зверев В.М., Мельников Б.Н., Шерстюков М.С. Бетоны для изделий малых архитектурных форм // Журнал труды псковского политехнического института. 2011. № 14.2. С. 117-121.
14. Нурмухаметов Р.Н., Волкова Л.В., Кунавин Н.И., Клименко В.Г. Применение люминесцентных материалов для дорожных знаков и разметок // Известия МГТУ «МАМИ» № 2(4), 2007. С. 199-203.
15. Сулейманова Л. А., Малюкова М. В., Корякина А.А. Светящиеся декоративные бетоны с использованием отходов камнедробления горных пород // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. С.115-126.
16. Lusvardi G., Malavasi G., Menabue L., Smargiassi M. Systematic investigation of the parameters that influence the luminescence properties of photoluminescent pigments // J. Lumin. 2016. Pp. 70-74.
17. Filikman V.R., Sorokin Y.V., Kalashnikov O.O. Construction-technical properties particularly high strength quickly hardening concrete // Bet. i Zhelezobet. 2004. Pp. 170-174.
18. Купчикова Н.В., Жиляева Е.А., Кукушкина Л.О. Производство энергосберегающих самосветящихся отделочных плиток и бордюрных камней для строительства зданий и сооружений // Фундаментальные и прикладные исследования университетов, интеграция в региональный инновационный комплекс: Международная научно-практическая конференция. Доклады молодых ученых в рамках программы «У.М.Н.И.К.». Т. 4. Секция: «Машиностроение, электроника, приборостроение». Астрахань: ИП Сорокин Р.В., 2010. С. 139-141.
19. Архитектурное освещение фасада здания: [Электронный ресурс] URL: http://fasadoved.ru/ osveshhenie arhitekturnoe-zdaniya.html (дата обращения: 11.02.2021)
20. Tunali A., Selli N.T. Influence of the photoluminescent Pigments’ particle size distribution on the after glow duration // Acta Physica Polonica A. 2014. Pp. 89-96.