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 час20–60 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 1Состав бетона с фотолюминесцентным пигментом с применением белого и серого портландцементов № образцаРасход материалов кг/м3В/ЦБелый портландцементСерый портландцементМраморная крошка фр.0,2-0,5Фотолюминесцентныйпигмент, 5 % от массы цементаI460–157023,00,5II–460157023,00,52 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 2Интенсивность свечения фотолюминесцентного пигмента в бетонных образцах в зависимости от времени зарядки и источника освещения Источник света (мощность светового излучения, лм)№ образцаИнтенсивность свечения образцов в темном помещении Лк, после зарядки в течение20 мин.30 мин.40 мин.50 мин.60 мин.Солнечный свет при ясной погоде (>50.000)I1,171,501,791,832,60II0,200,280,290,300,31Солнечный свет при пасмурной погоде  (21.000)I0,760,901,021,091,16II0,110,160,250,260,13Сумерки (1.000)I0,250,270,250,240,19II0,030,020,02––LED 11Вт 3000К (990)I0,200,210,230,240,24II0,020,020,01-–LED 11Вт 6500К (990)I0,280,300,300,320,34II0,030,020,01––LED 15Вт 3000К (1200)I0,490,520,550,560,56II0,030,020,010,01–LED 15Вт 6500К (1200)I0,510,550,570,580,61II0,030,020,010,010,01LED 20Вт 3000К (1800)I0,570,610,650,670,68II0,030,030,040,040,04LED 20Вт 6500К (1800)I0,640,670,680,70,72II0,070,080,010,010,01 Рис. 1. Свечение образцов с фотолюминесцентным пигментома – 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 диапазон5–10 % фотолюминесцентного пигмента от массы портландцемента. Таблица 3 Интенсивность свечения бетонных образцов с разным количественным содержаниемфотолюминесцентного пигмента в зависимости от источника освещения и времени зарядки  Источник света(мощность светового излучения, лм)Дозировка пигмента, %Интенсивность свечения образцов в темном помещении, Лк20 минут30 минут40 минут50 минут60 минутСолнечный свет при ясной погоде (>50.000) 51,171,501,791,832,60101,651,681,892,112,97151,651,701,912,103,01201,671,791,952,123,00Солнечный свет при пасмурной погоде (24.000)50,760,901,021,091,16100,790,981,101,281,54150,801,001,091,291,57200,821,031,101,321,59Сумерки (1.000)   50,250,270,250,240,19100,420,470,590,620,63150,420,480,620,630,65200,440,490,650,650,67LED 11Вт 3000К (990)50,200,210,230,240,24100,290,320,350,350,36150,300,330,370,390,41200,300,340,370,400,41LED 11Вт 6500К (990)50,280,300,300,320,34100,360,370,390,400,42150,380,380,400,410,43200,490,420,430,430,43LED 15Вт 3000К (1200)50,490,520,550,560,56100,560,590,640,650,68150,580,600,640,660,68200,570,610,650,660,69LED 15Вт 6500К (1200)50,510,550,570,580,61100,620,620,660,670,69150,630,630,660,670,70200,630,640,660,680,71LED 20Вт 3000К (1800)50,570,610,650,670,68100,650,660,690,710,78150,670,680,700,730,79200,680,690,710,750,79LED 20Вт 6500К (1800)50,640,670,680,700,72100,710,770,790,810,82150,720,800,800,820,83200,740,790,820,830,85 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 зарядкиНа 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 4Снижение 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, ЛкКоличество пигмента, % от массы цементаЧерез 30 мин.Через 60 мин.Через 120 мин.Через 180 мин.Через 240 мин.Через 300 мин.Через 360 мин.Через480 мин.Солнечный свет при ясной погоде (>50.000)52,601,591,181,020,920,800,660,52102,971,801,351,211,050,890,740,61153,011,811,361,221,060,900,760,61203,001,811,361,251,060,910,770,62Солнечный свет при пасмурной погоде (24.000)51,160,710,520,510,410,350,290,24101,540,930,710,620,540,470,390,30151,570,940,710,630,540,480,410,31201,590,940,720,640,550,480,410,33Сумерки (1.000)50,190,150,080,070,060,050,050,04100,630,380,280,250,220,190,150,13150,650,390,290,250,230,190,160,14200,670,390,280,260,240,200,170,14LED 11Вт 3000К (990)50,240,150,110,090,080,070,060,04100,360,220,160,130,120,100,090,07150,410,230,160,130,130,110,100,07200,410,240,180,150,140,120,110,08LED 11Вт 6500К (990)50,340,200,150,130,110,100,080,06100,420,250,190,160,140,120,100,08150,430,260,200,170,140,130,110,08200,430,260,210,170,150,130,120,09LED 15Вт 3000К (1200)50,560,340,250,220,190,170,140,11100,680,400,300,270,240,200,170,14150,680,400,320,280,250,210,180,15200,690,410,320,280,250,220,180,16LED 15Вт 6500К (1200) 50,610,370,270,240,210,180,150,12100,690,410,320,270,240,200,170,14150,700,420,320,280,250,220,180,15200,710,430,330,330,250,220,190,15LED 20Вт 3000К (1800)50,680,400,300,270,240,200,170,14100,780,350,350,310,270,230,200,15150,790,360,350,320,280,230,210,15200,790,360,350,330,300,240,210,16LED 20Вт 6500К (1800)50,720,430,320,280,250,210,180,15100,820,490,370,330,290,240,200,17150,830,510,380,340,300,250,220,18200,850,520,380,350,320,270,230,19 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 5Снижение 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, ЛкКоличество пигмента, % от массы цементаЧерез 30 мин.Через 60 мин.Через 120 мин.Через 180 мин.Через 240 мин.Через 300 мин.Через 360 мин.Через480 мин.Фотолюминесцентный пигмент ЛДП-2мА(70)ПСолнечный свет при ясной погоде (50.000)52,71,621,191,050,930,800,680,53103,071,811,371,221,060,900,750,61153,081,811,371,251,070,900,740,62203,081,821,371,251,080,920,780,63LED 20Вт 6500К (1800)50,750,450,330,290,260,220,190,16100,840,500,380,340,290,250,200,18150,870,520,390,350,300,250,230,20200,880,520,380,360,330,280,230,19Фотолюминесцентный пигмент ЛДП-2мА(100)ПСолнечный свет при ясной погоде (50.000)52,671,601,201,050,930,810,670,54103,141,821,371,221,060,910,760,62153,151,821,381,221,060,910,760,63203,051,831,391,261,080,930,790,63LED 20Вт 6500К (1800)  50,750,450,340,310,270,220,190,17100,880,510,380,350,290,260,210,18150,910,530,380,360,300,270,220,20200,880,520,390,370,330,260,230,20                Таблица 6Сравнительный 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, ЛкКоличествопигмента, % от массы цементаЧерез 60 мин.Через 120 мин.Через 180 мин.Через 240 мин.Через 300 мин.Через 360 мин.Через480 мин.Фотолюминесцентный пигмент ЛДП-2мА(40)ПСолнечный свет при ясной погоде (50.000)51,591,181,020,920,800,660,52101,801,351,211,050,890,740,61151,811,361,221,060,900,760,61201,811,361,251,060,910,770,62LED 20Вт 6500К (1800)50,430,320,280,250,210,180,15100,490,370,330,290,240,200,17150,510,380,340,300,250,220,18200,520,380,350,320,270,230,19Фотолюминесцентный пигмент ЛДП-2мА(70)ПСолнечный свет при ясной погоде (50.000)51,621,191,050,930,800,680,53101,811,371,221,060,900,750,61151,811,371,251,070,900,740,62201,821,371,251,080,920,780,63LED 20Вт 6500К (1800)50,450,330,290,260,220,190,16100,500,380,340,290,250,200,18150,520,390,350,300,250,230,20200,520,380,360,330,280,230,19Фотолюминесцентный пигмент ЛДП-2мА(100)ПСолнечный свет при ясной погоде (50.000)51,601,201,050,930,810,670,54101,821,371,221,060,910,760,62151,821,381,221,060,910,760,63201,831,391,261,080,930,790,63LED 20Вт 6500К (1800)50,450,340,310,270,220,190,17100,510,380,350,290,260,210,18150,530,380,360,300,270,220,20200,520,390,370,330,260,230,20 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».