Производство тротуарной плитки

  "Асфальтовая серость" давно уже стала отличительной чертой крупных городов. И нравится нам или нет, но такому мегаполису как Москва не обойтись без десятков километров асфальтовых магистралей. Местами сохранившаяся в исторической части города брусчатка из природного камня радует глаз, но не устраивает автомобилистов. Поэтому все чаще во дворах, на детских площадках, при устройстве пешеходных зон, а особенно на дачных участках используются элементы мощения из декоративного бетона. Многообразие конфигураций и богатая цветовая гамма делают тротуарные плитки очень популярными. Высокая морозостойкость и износостойкость обеспечивают многолетний срок службы даже в условиях города.

 Тротуарная плитка -технологичный материал, позволяющий производить укладку дорожек и площадок любых размеров и конфигураций. Укладка плитки по песчаному основанию придает покрытию множество преимуществ по сравнению со сплошным асфальтобетонным покрытием:

1. на поверхности такого покрытия не образуются лужи, так как вода свободно уходит через зазоры между плитками;

2. плиточное покрытие не нарушает естественную потребность зеленых насаждений в водо- и газообмене, что благоприятно сказывается на экологии окружающего пространства;

3. при необходимости проведения ремонтных работ (например, прокладка подземных
коммуникаций) тротуарную плитку можно легко снять, провести необходимые работы и
уложить снова;

4. в летнее время нагрев покрытия из плитки значительно меньше, чем из темного
асфальта; при этом плиточное покрытие не размягчается и не выделяет летучих
продуктов.

  Кроме собственно плитки из декоративного цементного бетона, могут производиться разнообразные элементы садово-паркового дизайна. Для производства бетонной тротуарной плитки используют два метода:

1. вибропрессование жестких смесей с низким водосодержанием (низким В/Ц);

2. вибролитья с использованием пластифицирующих добавок.

  Оба метода позволяют получить бетонную плитку с низкой пористостью благодаря малому содержанию воды в бетонной смеси и обеспечению плотной укладки бетонной смеси с применением механических воздействий (вибрирование или вибропрессование). Какого-либо принципиального преимущества у каждого из этих методов нет, поэтому они существуют в режиме конкурентной борьбы. Однако, обеспечение гарантированного качества продукции легче достигается при использовании вибролитьевого метода с применением смесей с пластифицирующими добавками.

  На сегодняшний день тротуарную плитку методом вибролитья в пластиковых формах производят более чем в ста городах России. Количество производителей стремительно растет, так как для того чтобы начать производство нужно совсем немного: помещение площадью 100-300 м2, трехфазное электроснабжение, одна-две бетономешалки, один-два формовочных стола, распалубочный стол и комплект пластиковых форм. Всего этого будет достаточно чтобы производить фигурную брусчатку, квадратные плиты различной толщины, фасадную плитку под натуральный камень, декоративные заборы высотой от 50 до 200 см или водосточные желоба.

  К тротуарной плитке, изготавливаемой по ГОСТ 17603-91 "Плиты бетонные тротуарные", предъявляются жесткие требования по морозостойкости (не менее 200 циклов замораживания и оттаивания), прочности (не менее 30 Мпа), водопоглощению (не более 5%) и истираемости (не более 0,7 г/см?). Поэтому создание материала требуемого качества начинается с подбора необходимых качественных материалов для его изготовления.

  Для приготовления бетона обычно используют портландцемент М500ДО (ГОСТ 10173-35) в клинкере которого содержание СЗА не должно превышать 3%. При выборе цемента желательно остановиться на каком-то одном заводе, т.к. при добавлении пигментов в бетон, краситель окрашивает не заполнители (песок и щебень), а именно цементное вяжущее. Замена поставщика и сорта цемента приводят к тому, что изменяется и конечный цвет полученного после окраски бетона. Причиной этого является разница в первоначальном цвете цемента.

  В качестве мелкого заполнителя следует применять строительные пески с модулем крупности не ниже 2, отвечающие требованиям ГОСТ 3736-93. В качестве крупного заполнителя следует использовать щебень из магматических горных пород (например, гранитный) фракции 5-10 мм, отвечающий требованиям ГОСТ 3267-32. В качестве поставщиков предпочтительны карьеры, гарантирующие отгрузку щебня гидравлической классификации (промывки) и не содержащего в момент отгрузки фракции мельче 5мм. Марка щебня по прочности при сжатии должна быть не ниже 1000, по морозостойкости не ниже 200, рекомендуемое содержание в щебне зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы не более 25% по массе. Вода для бетонных смесей должна удовлетворять требованиям ГОСТ 23732-79. Для повышения морозостойкости, прочности и улучшения технологических свойств бетона в бетонную смесь следует вводить комплексную добавку, содержащую пластифицирующий компонент (С-3 или ЛОТ) совместно с воздухововлекающим или гидрофобизующим (СНВ или ГКЖ-94) компонентом.

  Ориентировочно расход компонентов бетонной смеси на 100 кв.м. плитки толщиной 6 см составляет:

цемент - 3,6 т,

щебень гранитный фракции 5-10 мм - 4, 5 т,

песок - 4,5 т,

пластификатор С-3 - до 0, 7 % от массы цементы,

воздухововлекающая добавка СНВ - до 0, 02 % от массы цементы,

пигмент - 2:5 % от массы цемента.

  В ряде регионов, где есть трудности с доставкой гранитного щебня, можно применять высокопрочный морозостойкий мелкозернистый бетон без использования гранитного отсева. Для приготовления такого бетона применяют портландцемент М500ДО, песок и комплексную добавку состоящую из микрокремнезема (5Ю2 - аморфной модификации) и суперпластификатора С-3.

  Основным фактором в механизме действия микрокремнезема является реакция взаимодействия диоксида кремния 5Ю2 с гидроксидом кальция Са(ОН)2, образующегося при твердении цемента, с образованием гидросиликатов (т.е. как бы дополнительного количества цементного камня). Применение микрокремнезема в количестве 10% от массы цемента и суперпластификатора С-3 в количестве 1% от массы цемента позволяет получать мелкозернистые бетоны с прочностью до 70 МПа и морозостойкостью 300 циклов.

  Изготовление цветного декоративного бетона невозможно без применения пигментов. Пигменты должны быть устойчивы к щелочной среде твердеющего цементного вяжущего; кроме того, они должны быть свето- и атмосферостойкими. Пигменты не должны растворяться в воде затворения. Этим требованиям лучше других отвечают неорганические оксидные пигменты.

  С помощью таких пигментов можно получить практически любой тон, и, в первую очередь, приглушенную цветовую гамму, которая свойственна природе. Добиться получения чистого цвета, например желтого или голубого, можно лишь используя белый цемент. Количество пигментов, добавляемых в бетон, составляет 2:5 % - для пигментов с хорошей красящей способностью, выпускаемых, например, фирмой Байер (Германия) или Усов и Прехезе (Чехия). Пигменты с более низкой красящей способностью (в основном отечественных производителей) приходится вводить в количестве до 3 %. К недостаткам отечественных пигментов следует отнести и непостоянство цвета у пигментов одной марки.

  Следует отметить, что излишнее увеличение тонкодисперсной фракции в виде пигментов может привести к ухудшению качеств бетона (снижению прочности, морозостойкости и т.д.).

  Цвет бетона зависит также и от соотношения воды и цемента, и количества цемента в бетоне. При твердении бетона избыток воды испаряется и оставляет в бетоне мелкие поры, которые рассеивают свет и "просветляют" бетон. Чем выше В/Ц, тем светлее кажется бетон. Поэтому при производстве плитки методом вибропрессования (с очень низким В/Ц), невозможно получить бетон насыщенных цветов.
  Для повышения долговечности бетона, его износоустойчивости и сопротивления удару в бетон можно добавлять также полипропиленовые, полиамидные или стеклянные щелочестойкие волокна длиной 5:20 мм и диаметром 5:50 мкм в количестве 0,7: 1,0 кг на 1мЗ бетона. Волокна, обладающие хорошей дисперсией, образуют в бетоне трехмерную решетку, которая значительно повышает силы сцепления.

Процесс изготовления тротуарной плитки включает в себя несколько основных этапов:

1.подготовка форм; 

2.приготовление бетонной смеси;

3.формование на вибростоле;

4.выдерживание изделий в течение суток в формах;

5.распалубка изделий;
6.упаковка и хранение.

  Формы для изготовления изделий могут использоваться пластиковые, резиновые и резиноподобные (полиуретановые). Количество циклов формования, которое выдерживают формы, составляет: для резиновых - до 500 циклов, для пластиковых -230-250, для полиуретановых - 30-100 циклов.

  Формы перед заливкой в них бетона смазывают специальными составами или заливают бетон без предварительного смазывания формы. При работе без смазки новые формы обрабатывают антистатиком, после распалубки формы осматривают и при необходимости промывают 5-10 % раствором соляной кислоты.
  Для смазки форм можно использовать эмульсол, ОПЛ-1 (Россия) и СЯА-3 (Англия). Для сохранности поверхности формы нельзя использовать смазки, содержащие нефтепродукты. Наносимый на поверхность форм слой смазки должно быть тонким, так как из-за избытка смазки на поверхности готового изделия остаются поры. Смазки эмульсол и ОПЛ-1 наносятся кистью перед каждой заливкой, смазку СРА-3 наносят кистью или напылением. Смазки СВА-3 хватает на 2-3 формовки. Температура при нанесении должна быть 13-20°С.

Для приготовления декоративного бетона лучше использовать бетоносмеситель принудительного действия. В основном порядок приготовления смеси не отличается от приготовления обычного бетона (рис. 1). Пигмент подается примерно за 30 секунд до подачи цемента.

Оптимальный режим перемешивания:

песок + пигмент - 15-20 с;

песок + пигмент + щебень - 15-20 с;

песок + пигмент + щебень + цемент - около 20 с;

песок + пигмент + щебень + цемент + вода + добавки - 1-1,5 мин;

всего - 2-2,5 мин.

Для повышения долговечности бетона, его износоустойчивости и сопротивления удару в бетон можно добавлять также полипропиленовые, полиамидные или стеклянные щелочестойкие волокна длиной 5-20 мм и диаметром 5-50 мкм в количестве 0,7-1,0 кг на 1мЗ бетона. Длина волокон должна соответствовать наибольшему диаметру крупного заполнителя в бетоне. Волокна, обладающие хорошей дисперсией, образуют в бетоне трехмерную решетку, которая значительно повышает прочность на изгиб, ударную стойкость и износостойкость бетона.

  Полипропиленовое и щелочестойкое стекловолокна вводят с водой затворения; полиамидное волокно вводят в готовую бетонную смесь, т.е. на последнем этапе, при этом время перемешивания смеси увеличивают на 30-50 с.

  При использовании добавки микрокремнезема принимают следующий график приготовления бетонной смеси:

песок + микрокремнезем + пигмент - 30-40 с;

песок + микрокремнезем + пигмент + цемент - около 30 с;

песок + микрокремнезем + пигмент + цемент + вода + добавки - 1-1,5 мин.

Формирование - на вибростоле
Готовая бетонная смесь имеет удобоукладываемость ОК = 3-4 см. Поэтому для ее уплотнения используют кратковременную виброобработку. После приготовления бетонной смеси ее укладывают в формы и уплотняют на вибростоле (рис. 2).

"Забивка" тротуарной плитки на вибростоле.

  При производстве цветной плитки в пластиковых формах для экономии пигмента можно применять послойное формование: первый лицевой слой бетона приготавливается пигмента, второй слой бетона без него. Для с использованием раздельного формования необходимо иметь два смесителя для приготовления бетона первого и второго слоя. При формовании сначала укладывается лицевой слой цветного бетона толщиной 2 см и уплотняется в течение 40 с. После этого укладывается 2-й слой бетона без пигмента и уплотняется вибрацией еще в течение 20 с. При другой подвижности бетона необходимо подобрать свое время уплотнения на формовочном столе.


Выдерживание изделий

После формования изделия в формах устанавливаются в штабели высотой 3-3 рядов в зависимости от толщины и конфигурации плитки. Так, например, квадратные плиты ставятся не более чем в 3 ряда. После этого штабели накрывают полиэтиленовой пленкой для предотвращения испарения влаги. Температура выдерживания должна быть не менее 15 °С. Дополнительный подогрев не требуется. После 24 ч выдержки в формах можно произвести распалубку (освобождение изделий из форм).

Распалубка
Распалубку фигурных изделий производят на специальном выбивочном столике с вибрацией (рис. 3), при этом для облегчения распалубки формы с изделиями рекомендуется подогреть 2-3 мин в ванне с горячей водой (температура 45-50 °С). При этом используется эффект высокого теплового расширения полимеров по сравнению с бетоном. 

 


  Распалубка квадратных плит и фасадной плитки происходит без каких-либо специальных приспособлений. Следует отметить, что распалубка без предварительного нагрева укорачивает срок службы формы приблизительно на 30 % и может привести к браку готовой продукции, особенно у тонких изделий.
После распалубки плитку укладывают на европоддоны "лицом" к "спине", увязывая их упаковочной лентой. Для обеспечения дальнейшего твердения бетона и сохранения товарного вида изделий их необходимо накрыть полиэтиленовой термоусадочной или стрейч-пленкой. 

 


  В летнее время отпуск изделий производится при достижении ими 70 % от проектной прочности, что приблизительно соответствует 7 суткам твердения бетона, считая с момента его изготовления. В зимнее время отпуск производится при достижении 100 ' от проектной прочности (23 суток с момента приготовления бетона).

  В летнее время отпуск изделий производится при достижении ими 70 % от проектной прочности, что приблизительно соответствует 7 суткам твердения бетона, считая с момента его изготовления. В зимнее время отпуск производится при достижении 100 % от проектной прочности (23 суток с момента приготовления бетона).