Jedná se plochy z betonu či betonových výrobků, probarveného asfaltu, různých fasádních materiálů i různých obkladových dílců (Obr. 1). Nositeli barvy v těchto stavebních materiálech jsou především anorganické pigmenty na bázi oxidů železa. Požívají se řadu let, v široké řadě odstínů, ve formě granulí, prášků i suspenzí. Klíčovou vlastností je jejich světlostálost (tzn. především odolnost vůči UV záření), kterou propůjčují povrchům, do nichž jsou zapracovány. V případě, kdy jsou použity kvalitní stálobarevné pigmenty, které jsou navíc dobře zakotveny v kvalitní pojivové matrici, lze očekávat nezměněný barevný odstín povrchu přesahující obvyklou dobu životnosti těchto materiálů.
Obr. 1 – Odstínově jednotný povrch probarvených betonových dílců
Reálné testování na povětrnostních stanicích
Simulovat degradaci vlivem povětrnostních složek lze různými způsoby. Zrychlené je použití tzv. QUV panelů s kondenzací, nebo se skrápěním, či různých klimatizačních komor, kde lze v řádech stovek hodin získat zrychlenou simulaci i orientační vyhodnocení odolnosti. Ovšem pro získání objektivních výsledků odolnosti v reálných podmínkách je nutno použít dlouhodobé vystavení na povětrnosti. K tomu slouží testovací stanice, místa s definovanou lokalitou i nadmořskou výškou, kde jsou stojany se vzorky orientovány na jih, a všechny klimatické složky jsou průběžně monitorovány i se zápisem dat do úložiště. Přerovská PRECHEZA a.s., jako přední evropský výrobce anorganických pigmentů, provozuje v tuzemských podmínkách hned dvě nezávislé povětrnostní stanice, jednu v prostředí městské aglomerace Přerova a druhou stanici Maruška v prostředí hostýnských vrchů, tedy lokalitou s vyšším srážkovým úhrnem, vyššími teplotními rozdíly mezi dnem a nocí i vyšším UV zářením.
Obr. 2 – Probarvené betonové vzorky na povětrnostní stanici Maruška
Na povětrnostních stanicích lze testovat světlostálost povrchů betonu, asfaltu, omítkovin či nátěrových hmot, jež jsou formovány do vzorků plošného charakteru. Lze zde umísťovat i celé dílce, například střešní tašky, fólie, obkladové panely apod. Vzorky jsou ukládány do stojanů z nerez-oceli se sklonem konstrukce 45° (Obr. 2), které jsou otočeny na jih. V pravidelných intervalech jsou vzorky stahovány a po vysušení jsou proměřeny barevné souřadnice a následně jsou opětovně vystaveny k dalšímu působení. Pro faktické změření barevných změn je zpravidla měřeno několik statisticky určených a rovnoměrně rozmístěných bodů po ploše vzorku. K objektivnímu měření se používá přístroj spektrofotometr, jež je popsán dále v textu.
Celkové vyhodnocení světlostálosti lze provést nejdříve po dvouletém vystavení, což je normativní doporučení i pro případy sporů smluvních stran.
Princip hodnocení barevné změny v aplikačních vzorcích
Světlostálost, neboli odolnost vůči vlivu slunečního světla, je hodnocena na základě porovnání výsledků barevné změny po ukončení simulovaného zatížení UV zářením. Výsledky lze porovnat i pouhým okem, ale obecně přesnost i objektivnost měření zvyšuje použití spektrofotometrů. Tyto přístroje umožňují měření barevnosti v definovaném prostoru CIE 1976 L* a* b, což je zjednodušená verze Adams-Nickersonova prostoru (Obr. 3), který je grafickým zobrazením bodu v barevném prostoru L, a, b (v pravoúhlých souřadnicích) nebo L, C, h° (v cylindrických souřadnicích).
Pro hodnocení světlostálosti je porovnávána barevnost série vzorků, které jsou uschovány na suchém a temném místě, se sérií vzorků, jež byly vystaveny na povětrnostní stanici po určitý časový interval, obvykle po 1, 3, 6, 12 a 24 měsíční expozici. Výsledkem je porovnání barevných odchylek u vzorků exponovaných a referenčních, neexponovaných. Doba vystavení se uvádí ve dnech a celkové vyhodnocení světlostálosti vyjadřuje barevná odchylka DE* je nepřímo úměrná světlostálosti. Celková barevná diference DE* (ΔECIE* ) je vypočtena dle rovnice (1):
ΔECIE* = [(ΔL)2 + (Δa)2 + (Δb*)2]1/2 (1)
kde souřadnice L* odpovídá jasu, a* a b* vyjadřují barevný tón.
Obr. 3 – Pravoúhlé a cylindrické souřadnice CIE 1976 Lab* prostoru
Působení dominantních klimatických složek na světlostálost
Díky možnosti srovnávat zcela odlišná prostředí obou povětrnostních stanic, byly za řadu let provozování získány informace o vlivu jednotlivých složek klimatu a jejich působení na barevné změny stavebních materiálů. V tabulce 1 jsou uvedeny vybrané veličiny s největším vlivem na stálobarevnost, tzn. celková dávka solární energie a srážky dopadené na vzorky, jak na stanici Precheza, tak na stanici Maruška. Z rozdílů těchto dvou hlavních sledovaných povětrnostních parametrů lze říci, že se stanice výrazně neliší v množství dopadené solární energie, ale za povšimnutí stojí zvýšené množství srážek až o 1/3 na horské povětrnostní stanici Maruška (rozdíl nadmořských výšek obou stanic je 496 m).
Reálná barevná změna povrchu betonu
Betonové stavební výrobky jsou nejčastěji probarvovanými materiály, až 90% světové produkce anorganických železitých pigmentů končí právě v betonu či asfaltu. Proto byla vyvinuta metodika stanovení světlostálosti v souladu s příslušnou normou ČSN EN 12878. Dlouhodobé testování světlostálosti na povětrnosti prokazuje srovnatelnou kvalitu anorganických pigmentů na bázi oxidů železa a to ve smyslu srovnání světlostálosti pigmentů od různých světových výrobců. Výsledné barevné odchylky na betonových vzorcích prokazují velmi podobný trend barevných změn. U všech železitých pigmentů probíhá stejná barevná změna, která se utváří v počátečních údobích expozice barevných betonových povrchů. Výrazná barevná změna se vyskytla i u neprobarveného betonu z šedého cementu, což potvrzuje předchozí úvahy o velmi výrazném vlivu změny barvy samotné cementové matrice, jež se mění v závislosti na tvorbě hydratačních produktů cementu v čase. Změnou matrice jsou pak ovlivněny zejména světlé odstíny žlutí a červení, tmavé odstíny černí tmavě šedý povrch betonu více kryjí.
Reálně změny barvy povrchu dokumentuje obrázek 4, kde jsou vyfoceny povrchy betonu s anorganickými pigmenty na snímcích po dvouletém vystavení povětrnosti a referenční vzorky, které byly uloženy na temném a suchém místě.
Obr. 4 – Detaily povrchů barevných betonů po dvouletém vystavení na povětrnostní stanici Maruška, srovnání s referenčními povrchy (referenční vzorek vždy spodní označený).
Testy světlostálosti na povětrnostních stanicích se ukazují jako přesnější a průkaznější metodikou v predikci stálobarevnosti stavebních materiálů, navíc odpovídají skutečné barevné změně daného výrobku, než je tomu například u zrychlených testů v QUV panelech. Testy světlostálosti barevného betonu v QUV panelech lze považovat pouze za orientační, jelikož u materiálů s cementovými pojivy díky působení cyklické kondenzace a transferu vlhkosti, enormně pronikají vápenné výkvěty, čili povrchy výrazně světlají (roste souřadnice L*). Dále zde nedochází k téměř žádné mechanické námaze na povrchu vlivem deště, větru či dokonce mrazu. Zrychlené testy světlostálosti v QUV panelu jsou prováděny dle standardu ASTM D 4587-01, který je koncipován především pro nátěrové barvy, můžou tak být použity zejména pro hodnocení kovových výrobků s povrchovou úpravou (plechových střech či hliníkových obkladových panelů).
