Дорожно-пешеходная «одежда»: технология производства

Еще в середине 80-х годов прошлого века появилась проблема производства такой дорожно-пешеходной «одежды», которая обладала бы достаточно высокой морозостойкостью и долговечностью. В то время в основном производилась с применением метода вибролитья тротуарная плита размером 40х40 или 50х50 см, толщиной 6-7 см, армированная небольшим железным каркасом.

Формировались такие плиты в формах-кассетах вертикальным способом, и по этой причине имелись два недостатка:

1. На высокой поверхности таких плит появлялись полости от вовлеченного воздуха, что не соответствует стандартам внешнего вида изделия;

2. Использовался бетон довольно высокой подвижности, а значит, высокого водо-цементного соотношения, что, в свою очередь, приводило к низкой морозостойкости. А для увеличения показателя морозостойкости требовалось увеличить расход цемента. Однако, поскольку нормативы, существовавшие в то время, запрещали перерасход цемента, плитка, изготовляемая таким способом, имела низкую морозостойкость и часто не выдерживала даже одного сезона эксплуатации.

Кроме того, на качестве изделия сказывалось отсутствие пластификаторов.

Проблемы, с которыми столкнулись технологи и строители прошлых лет, сегодня успешно решены благодаря появлению специальных марок цементов, пластификаторов, а также новых, более эффективных технологий изготовления и способов укладки тротуарной плитки.

Однако, как сообщил заведующий лабораторией бетонов и строительных материалов доцент кафедры технологии бетонов и строительных материалов БНТУ кандидат технических наук Владимир Дмитриевич Якимович, появились новые проблемы, в частности – связанные с применением технологий изготовления тротуарной плитки.

На сегодняшний день существуют две технологии производства тротуарной плитки:

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

2) вибролитье с использованием пластифицирующих добавок.

Оба метода позволяют получить бетонную плитку с низкой пористостью благодаря малому содержанию воды в бетонной смеси и плотной укладке бетонной смеси, производимой с применением механических воздействий (вибрирование или вибропрессование). Ни один из указанных методов не имеет какого-либо принципиального преимущества, поэтому они существуют в режиме конкурентной борьбы. Как отметил В.Д. Якимович, высокое качество тротуарной плитки достигается при использовании вибролитьевого метода, предусматривающего применение смесей с пластифицирующими добавками.

С каждым годом число производителей тротуарной плитки, использующих метод вибролитья в пластиковых формах, стремительно возрастает – ведь для того, чтобы начать производство, требуется совсем немного: помещение площадью 100-300 м, трехфазное электроснабжение, одна-две бетономешалки, один-два формовочных стола, распалубочный стол и комплект пластиковых форм. Такого оборудования достаточно для производства фигурной брусчатки, квадратных плит различной толщины, фасадной плитки под натуральный камень, декоративных заборов или водосточных желобов.

Компоненты для изготовления тротуарной плитки

Тротуарная плитка должна изготовляться в соответствии с СТБ 1071-2007 «Плиты бетонные и железобетонные для тротуаров и дорог. Технические условия», которым устанавливаются жесткие требования к 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 важным предварительным этапом производства становится грамотный подбор качественных материалов и компонентов для изготовления тротуарной плитки.

Марка цемента должна быть не ниже 500. Для приготовления бетона обычно используют портландцемент М500Д0 ГОСТ 10178-85 («Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия»). При этом количество алюминантной составляющей С3А (трехкальцевый алюминат) не должно превышать 8%. В.Д. Якимович рекомендует использовать продукцию одного завода. Следует помнить, что при добавлении красителей в бетон пигмент окрашивает не заполнители (песок и щебень), а именно цементное вяжущее, и смена поставщика и сорта цемента может привести к тому, что конечный тон полученного после окраски бетона будет далек от ожидаемого. Это происходит по причине того, что первоначальный цвет цемента может быть различным. Для изготовления тротуарной плитки подойдут цементы Красносельского заводов. Цементы Кричевского, Костюковичского заводов для этих целей непригодны, так как могут содержать более 10% алюминантной составляющей.

В качестве мелкого заполнителя следует применять строительные пески с модулем крупности не ниже 2, отвечающие требованиям ГОСТ 8736-93(«Песок для строительных работ. Технические условия»). В качестве крупного заполнителя следует использовать щебень из плотных горных пород (например, гранитный) фракции 5–10 мм, отвечающий требованиям ГОСТ 8267-93 («Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия») и СТБ 1311-2002 («Щебень кубовидный из плотных горных пород. Технические условия»). В качестве поставщиков предпочтительно выбрать карьеры, гарантирующие отгрузку щебня гидравлической классификации (промывки), не содержащего в момент отгрузки фракции мельче 5 мм. 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% общей массы. Вода для бетонных смесей должна удовлетворять требованиям ГОСТ 23732-79 («Вода для бетонов и растворов. Технические условия»).

Вместо гранитного щебня можно использовать высокопрочный морозостойкий мелкозернистый бетон без применения гранитного отсева. Для изготовления такого бетона применяют портландцемент М500ДО, песок и комплексную добавку, состоящую из микрокремнезема (SiO2 – аморфной модификации) и суперпластификатора С-3. 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

Главной составляющей при изготовлении цветного декоративного бетона являются пигменты, которые должны быть устойчивы к щелочной среде твердеющего цементного вяжущего и обладать свето- и атмосферостойкими свойствами. Пигменты не должны растворяться в воде затворения. Наиболее соответствуют таким требованиям неорганические оксидные пигменты. С помощью таких пигментов можно получить практически любой тон. Количество пигментов, добавляемых в бетон, зависит от их красящей способности. Так, для пигментов с хорошей красящей способностью необходимое количество составляет 2–5% – такие пигменты выпускают, например, фирмы Bayer (Германия), «Усов и Прехезе» (Чехия). Пигменты с более низкой красящей способностью (в основном от отечественных производителей) приходится вводить в количестве до 8%. К недостаткам отечественных красителей относится непостоянство цвета пигментов одной марки.

Следует помнить, что излишнее увеличение тонкодисперсной фракции в виде пигментов может привести к ухудшению качеств бетона (снижению прочности, морозостойкости и т.д.). Цвет бетона зависит также от соотношения воды и цемента, количества цемента в бетоне. При твердении бетона избыток воды испаряется и оставляет в бетоне мелкие поры, которые рассеивают свет и «высветляют» бетон. А во время эксплуатации в зимний период вода, попавшая в поры плитки, при замерзании вызывает растрескивание лицевой части, тем самым снижая показатель долговечности изделия. Чем выше В/Ц, тем светлее кажется бетон. Поэтому при производстве плитки методом вибропрессования (с очень низким В/Ц) невозможно получить бетон насыщенных цветов.

Факторы долговечности

В целях повышения морозостойкости, прочности и улучшения технологических свойств бетона В.Д. Якимович советует вводить в бетонную смесь комплексную добавку, содержащую пластифицирующий компонент (С-3 или ЛСТ), совместно с воздухововлекающим или гидрофобизующим (СНВ или ГКЖ-94) компонентом. Для того чтобы увеличить срок службы бетона, его износоустойчивость и сопротивление удару, следует добавлять в него также полипропиленовые, полиамидные или стеклянные щелочестойкие волокна длиной 5–20 мм и диаметром 5–50 мкм в количестве 0,7–1,0 кг на 1 м бетона. Волокна, обладающие хорошей дисперсией, образуют в бетоне трехмерную решетку, которая значительно повышает силы сцепления.

Для того чтобы гарантировать фактор морозостойкости и долговечности изделия, производителям плитки, применяющим метод вибропрессования, приходится увеличивать расходы цемента. В.Я. Якимович предлагает следующие пути решения данной проблемы:

1. Возвращение к вибрационным технологиям для литых бетонов, требующим использования в определенном количестве добавки нужного качества, а также применения горизонтального формования плитки;

2. Улучшение и модернизация технологии вибропрессования.

Сегодня лаборатория бетонов и строительных материалов БНТУ может предложить различные технологические приемы, с помощью которых можно решить следующие задачи:

• сокращение расходов цемента при производстве тротуарной плитки;
• повышение морозостойкости при тех же расходах цемента;
• уменьшение количества цемента при некотором повышении морозостойкости.