ДЕКОРАТИВНАЯ ОБЛИЦОВОЧНАЯ ПЛИТКА И СМЕСЬ ДЛЯ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)
DECORATIVE TILEBOARD AND MIXTURE USED FOR MANUFACTURE THEREOF (VERSIONS)

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к декоративным облицовочным плиткам и смесям для их изготовления, и может быть использовано для отделки внутренних и наружных поверхностей стен жилых и производственных зданий, дорожных и тротуарных покрытий для устройства защитно-декоративного покрытия от воздействия электромагнитных полей и ионизирующего излучения.
Известен состав для тротуарной плитки, содержащий цемент, щебень, песок, пластификатор и воду, при этом в качестве пластификатора он содержит нефтесодержащие шламы при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: цемент - 450, песок - 100-560, щебень - 1000, нефтесодержащие шламы - 100-560, вода - 150. Нефтесодержащие шламы содержат в своем составе до 200 г/кг нефтепродуктов (см. патент РФ на изобретение №2272860, МПК Е01С 05/06, С04В 28/04, С04В 24/24, С04В 111/20, опубл. 27.03.2006 г.).
Однако плитки из известного состава имеют недостаточную надежность вследствие пониженной атмосферостойкости и не обеспечивают защиту от воздействия электромагнитных полей, ионизирующего излучения и геопатогенных зон, что снижает их потребительские свойства.
Известен строительный кирпич, выполненный в виде бруска в форме прямоугольного параллелепипеда полнотелого или с углублениями, изготовленного с использованием обжига из керамической массы, содержащей глину и шунгитовый сланец, при следующем соотношении компонентов, мас.%: шунгитовый сланец 5-60; глина - остальное (см. патент РФ на полезную модель №55361, МПК С04В 33/00, опубл. 10.08.2006 г.).
Недостатком известного строительного кирпича является то, что технологический процесс получения изделия требует сложного дорогостоящего оборудования и является трудоемким и малопроизводительным, при этом кирпич не имеет декоративную поверхность. Керамическая масса включает шунгитовый сланец с малым содержанием шунгита до 10%, поэтому не обеспечивается защита от воздействия электромагнитных полей, ионизирующего излучения и геопатогенных зон. Кроме того, в процессе обжига при высоких температурах из-за отсутствия монолитной связи между слоями снижается прочность и долговечность кирпича и, соответственно, время действия в обрабатываемых помещениях защитных свойств от воздействия электромагнитных излучений, что снижает их потребительские свойства.
2
Известна также бетонная смесь, включающая портландцемент, наполнитель, комплексную добавку из суперпластификатора на основе натриевой соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты с формальдегидом и воздухововлекающего агента - смолы древесной омыленной и воду, при этом в качестве наполнителя смесь содержит шунгизитовую пыль с удельной поверхностью 2800 см/г и шунгизитовый песок фракции 0,14-2,5 мм и дополнительно содержит высокодисперсный порошок карбида бора при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 37,04-39,17; шунгизитовая пыль - 12,28-13,21; шунгизитовый песок - 29,45-31,68; суперпластификатор - 0,259-0,274; воздухововлекающий агент - 0,018-0,02; высокодисперсный порошок карбида бора - 1,68-1,73; вода - остальное (см. патент на изобретение №2107049, МПК С04В 28/04, С04В 24/20, С04В 24/04, С04В 22/04, С04В 14/06, опубл. 20.03.1998 г.).
Недостатком известной бетонной смеси является то, что для получения бетона с радиационной стойкостью в смесь добавляют шунгизит и карбид бора. Шунгизит - это искусственно полученный материал из шунгитовых пород путем вспучивания при обжиге, его добавление в смесь придает материалу определенные свойства, например повышение эффективности защитных свойств бетона, что позволяет использовать смесь для обработки радиоактивно опасных объектов. Однако такой состав бетонной смеси и плитка, изготовленная из него, не обеспечивают снижение интенсивности электромагнитных излучений обрабатываемых помещений, что ограничивает область применения известной смеси и снижает ее эксплуатационные свойства. Кроме того, известной смеси присущи невысокие адгезионные свойства и связность, отрицательно влияющие на прочность покрытия из известной смеси.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является известная декоративная облицовочная плитка, выполненная прямоугольной с рельефом на лицевой стороне, имитирующим фактуру натурального или искусственного камня, при этом она имеет среднюю толщину 10-40 мм и изготовлена из смеси, содержащей, мас.%: белый портландцемент - 42-48; вспученный перлитовый песок фракции 0,63-2,5 - 4,0-5,2; мраморную крошку и/или кварцевый песок - 28-36; смолу древесную омыленная и/или пенообразователь "Прогресс" - 0,0001-0,006; суперпластификатор С-3 - 0,01-0,06; вода - остальное. Смесь дополнительно содержит пигмент. Плитка имеет рельеф, имитирующий фактуру поверхности известняка или известняка-ракушечника, подвергнутого воздействию атмосферных явлений. Плитка имеет рельеф, имитирующий фактуру поверхности глинистого сланца в разломе поперек слоев. Плитка имеет рельеф, имитирующий фактуру поверхности глинистого сланца в разломе поперек слоев, подвергнутого воздействию атмосферных явлений, в частности выветриванию. Плитка имеет рельеф, имитирующий фактуру поверхности старого кирпича (см. патент РФ на изобретение №2183237, МПК E04F 13/14, С04В 38/08, С04В 28/02, опубл. 10.06.2002 г.).
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату также является известная смесь для изготовления декоративной облицовочной плитки, включающая портландцемент, пористый заполнитель, пенообразователь, суперпластификатор С-3 и воду, при этом смесь содержит белый портландцемент, в качестве пористого заполнителя вспученный перлитовый песок фракции 0,63-2,5 мм, в качестве пенообразователя смолу древесную омыленную и/или пенообразователь "Прогресс" и дополнительно мраморную крошку и/или кварцевый песок при следующем соотношении компонентов, мас.%: белый портландцемент - 42-48; вспученный перлитовый песок фракции 0,63-2,5 - 4,0-5,2; мраморную крошку и/или кварцевый песок - 28-36; смолу древесную омыленную и/или пенообразователь "Прогресс" - 0,0001-0,06; суперпластификатор С-3 - 0,01-0,06; вода - остальное. Смесь дополнительно содержит пигмент (см. патент РФ на изобретение №2183237, МПК E04F 13/14, С04В 38/08, С04В 28/02, опубл. 10.06.2002 г.).
Недостатками известных декоративной облицовочной плитки и смеси для изготовления декоративной облицовочной плитки является то, что они не обеспечивают снижение интенсивности электромагнитных излучений обрабатываемых помещений, что ухудшает защиту от воздействия электромагнитных полей, ионизирующего излучения и геопатогенных зон, снижая их потребительские и эксплуатационные свойства. Вместе с тем известной смеси присущи невысокие связность и адгезионные свойства, что негативно сказывается на прочности плитки, получаемой из такой смеси.
Задачей настоящего изобретения является создание декоративной облицовочной плитки, обладающей повышенной прочностью, и смеси для ее изготовления, содержащей широкодоступные, недорогие и нетоксичные ингредиенты и имеющей состав, позволяющий сохранить защитные свойства в изготовленной из нее плитке.
Техническим результатом, достигаемым при решении настоящей задачи, является повышение адгезионных свойств (прочности) и связности в покрытии, изготовленном из любой предложенной смеси, а также малая интенсивность излучения, проходящего через поверхность, на которой присутствует покрытие в виде набора предложенных плиток.
Указанный технический результат достигается тем, что декоративная облицовочная плитка, выполненная прямоугольной с рельефом на лицевой стороне, имеющим фактуру натурального или искусственного камня, согласно изобретению имеет среднюю толщину 20-45 мм и изготовлена из смеси, содержащей, мас.%:
портландцемент
28,5-35,7
шунгитовый песок фракции 0,1-5,0 мм
49,5-58
суперпластификатор С-3
0,025-0,029
гидрофобизатор
0,032-0,033
вода
остальное.
Указанный технический результат также достигается тем, что декоративная облицовочная плитка, выполненная прямоугольной с рельефом на лицевой стороне, имеющим фактуру натурального или искусственного камня, согласно изобретению имеет среднюю толщину 20-45 мм и изготовлена из смеси, содержащей, мас.%:
сульфат кальция полуводный α- или β-формы
30,0-33,2
шунгитовый песок фракции 0,1-5,0 мм
49,4-52,6
суперпластификатор С-3
0,031-0,042
известь гидратная
0,040-0,045
вода
остальное.
Указанный технический результат также достигается тем, что смесь для изготовления декоративной облицовочной плитки, включающая вяжущее, наполнитель, суперпластификатор С-3 и воду, при этом в качестве вяжущего содержит портландцемент, согласно изобретению содержит в качестве наполнителя шунгитовый песок фракции 0,1-5,0 мм и дополнительно гидрофобизатор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
портландцемент
28,5-35,7
шунгитовый песок фракции 0,1-5,0 мм
49,5-58
указанный суперпластификатор С-3
0,025-0,029
гидрофобизатор
0,032-0,033
вода
остальное.
Смесь может дополнительно содержать пигмент, в качестве которого использован «Байферокс».
Указанный технический результат также достигается тем, что смесь для изготовления декоративной облицовочной плитки, включающая вяжущее, наполнитель, суперпластификатор С-3 и воду, согласно изобретению содержит в качестве вяжущего сульфат кальция полуводный α- или β-формы, в качестве наполнителя шунгитовый песок фракции 0,1-5,0 мм и дополнительно известь гидратную при следующем соотношении компонентов, мас.%:
сульфат кальция
30,0-33,2
шунгитовый песок
49,4-52,6
указанный суперпластификатор
0,031-0,042
известь гидратная
0,040-0,045
вода
остальное.
Смесь может дополнительно содержать пигмент, в качестве которого использован «Байферокс».
Все варианты выполнения предложенной декоративной облицовочной плитки и состава для ее изготовления направлены на решение одной и той же технической задачи при достижении общего технического результата.
Использование портландцемента в пределах 28,5-35,7 мас.% позволяет обеспечить необходимое связывание и уплотнение смеси, а также необходимую водостойкость раствора. При этом концентрация цемента ниже указанных значений снижает прочность плитки из предложенной смеси, а выше указанных значений - увеличивает усадку смеси.
Использование сульфата кальция полуводного α-формы (гипс формовочный) или β-формы (гипс строительный) в пределах 30,0-33,2 мас.% также позволяет обеспечить необходимое связывание свободной извести и уплотняет смесь. При этом концентрация сульфата кальция полуводного α- или β-формы ниже указанных значений снижает пластичность (что указывает на недостаточную вязкость) и прочность плитки из предложенной смеси, а выше указанных значений, говорит о необходимости снижения концентрации шунгитового песка, что приведет к ухудшению защитных свойств плитки.
Использование гидрата извести (пушонки) в пределах 0,040-0,045 мас.% в качестве пластификатора позволяет создать необходимую щелочную среду. Это обеспечивает протекание химических реакций и взаимодействия между компонентами смеси с достижением требуемых свойств (параметров) получаемой из смеси плитки. Повышенная или пониженная кислотность изменяет протекание химических реакций и упомянутого взаимодействия, например ускоряя или замедляя их, что снижает пластичность плитки из смеси, понижая вязкость смеси, и ухудшает адгезионные свойства плитки. Вместе с тем недостаточное количество извести увеличивает усадку смеси (резко уменьшает ее объем при застывании), а поскольку процесс усадки происходит неравномерно, это влечет за собой появление трещин в плитке.
Использование природного минерала шунгита, например шунгитового песка III разновидности (группы) фракции 0,1-5,0 мм в пределах 49,4-52,6 мас.% в смеси на гипсовом вяжущем или шунгитового песка в пределах 49,5-58 мас.% в смеси на цементном вяжущем обеспечивает необходимые экранирующие и защитные свойства плитки из предложенных смесей, т.е. защиту от воздействия электромагнитных полей, ионизирующего излучения и геопатогенных зон при средней толщине плитки в диапазоне 20-45 мм. Использование при получении готового изделия шунгита фракции выше 0,1 мм снижает стоимость смеси вследствие удешевления получения этой фракции. При этом фракция 5,0 мм выбрана по ситам рассева.
Выполнение плитки толщиной менее 20 мм не обеспечивает необходимую защиту от воздействия электромагнитных полей, ионизирующего излучения и геопатогенных зон. При этом применение плитки толщиной более 45 мм нецелесообразно, так как последующее увеличение толщины не оказывает необходимого влияния на повышение экранирующих и защитных свойств плитки, а негативно сказывается на расходе материала, приводя к необоснованному удорожанию плитки.
Экспериментально установлено, что использование сухого порошка суперпластификатора С-3 в пределах 0,025-0,029 при приготовлении плиток на цементном вяжущем, а также в пределах 0,031-0,042 при приготовлении плиток на гипсовом вяжущем улучшает свойства вяжущего, такие как удобоукладываемость, формуемость, прочность при сжатии и изгибе, нормальную густоту. Таким образом, использование сухого порошка суперпластификатора С-3 в пределах 0,025-0,029 или 0,031-0,042 позволяет достичь максимальный эффект его воздействия на свойства предложенной смеси, если же использовать сухой порошок суперпластификатора С-3 меньше нижнего указанного предела, то эффект уменьшается, а если больше большего указанного предела, то эффект не улучшается.
Экспериментально установлено, что использование гидрофобизатора, например стеората кальция, в пределах 0,032-0,033, повышает водопроницаемость тяжелого бетона и водостойкость гипса. Если использовать гидрофобизатор в меньших или больших пределах, по сравнению с указанными пределами, то эффект его воздействия на свойства предложенной смеси либо уменьшается, либо не улучшается.
Использование воды необходимо для гидратации вяжущего, а ее количество в составе смеси устанавливается до получения требуемой пластичности предложенной смеси.
Кроме того, в составе смеси для изготовления декоративной облицовочной плитки может быть использован замедлитель схватывания, например винная кислота, позволяющий замедлить время схватывания гипсобетона на срок, требуемый технологией.
Дополнительно в составе смеси для изготовления декоративной облицовочной плитки может быть использована многофункциональная добавка АЦФ-3М-75 для придания изделию прочности, морозостойкости и технологичности, а также пластификатор F-10, обеспечивающий изделию дополнительную прочность, технологичность и плотность.
Пигмент «Байферокс» может быть использован для получения в облицовочной плитке декоративного покрытия.
Экспериментально установлено, что указанные выше свойства плитки из предложенной смеси по всем вариантам по вязкости и адгезионным свойствам проявляются при сочетании указанных компонентов именно в предложенных пропорциях.
Для приготовления смеси, применяемой для декоративных облицовочных плиток, используют следующие материалы, приведенные в таблице 1.
Таблица 1
Наименование
Свойства
Портландцемент
Хорошая прочность, водостойкость, морозостойкость, истираемость
Гипсовые вяжущие
Достаточная прочность, декоративность, экологичность, технологичность
Шунгитовый песок (наполнитель)
Получение защитных свойств
Пластификатор
Прочность, технологичность, плотность
Многофункциональная добавка
Прочность, морозостойкость, технологичность, водоудержание, адгезия, трещиностойкость, эластичность
Замедлитель схватывания
Позволяет замедлить время схватывания гипсобетона на срок, требуемый технологией
Гидрофобизатор
Материалы, изготовленные из смеси, содержащей портландцемент, приобретают водоотталкивающие способности
Пигмент «Байферокс»
Декоративность
Вода
Гидротация вяжущего, пластификация
Изделия изготавливаются по вибролитьевой технологии с применением пластифицирующих и гидрофобизирующих добавок в эластичных (резиновых) формах.
Технология производства декоративных плиток на шунгитовом наполнителе включает следующие операции:
1) дозировка компонентов смесей на определение объема растворной смеси в зависимости от объема смесителя;
2) загрузка компонентов в смесительное устройство и перемешивание в мешалке принудительного воздействия или в турбулентном смесителе в течение 5-7 минут;
3) укладка смеси в эластичные формы на жестких поддонах на вибростоле, т.е. формование изделий производится в формах на виброплощадке с вертикально направленными колебаниями, формы устанавливаются на виброплощадку и заполняются растворной смесью;
4) уплотнение смеси на вибростоле с направленными колебаниями с докладкой или перераспределением бетонной смеси в формы, при этом виброуплотнение проводится в течение 2-5 минут;
5) выдержка на естественном твердении в формах (для гипсовых плит 2-2,5 час, для цементных плит 24 час при температуре 20°С);
6) распалубка изделий на распалубочных столах и их сушка в естественных условиях при t=20°С;
7) сушка гипсовых плит и выдержка цементных плит до определенных влажности и прочности;
8) укладка изделий в ящики, коробки или на поддоны (плиты мощения), приемка изделий ОТК;
9) чистка и смазка эластичных форм и жестких поддонов;
10) транспортировка на склад готовой продукции.
Были получены 3 вида облицовочных плиток и плиток мощения со следующим составом смесей.
I. Плитки гипсобетонные облицовочные на шунгитовом песке.
Пример 1. Для приготовления партии плиток гипсобетонных облицовочных на шунгитовом песке составлялась смесь, содержащая следующие компоненты, мас.%:
гипс марки Г 16 (CaSO<sub>4</sub>·0,5H<sub>2</sub>O)
31,15
шунгитовый песок фракция 0,1-5,0 мм
50,12
известь гидратная
0,04
суперпластификатор С-3
0,039
вода
18,651.
Для получения в плитке декоративного покрытия в составе смеси был использован пигмент «Байферокс».
II. Плиты облицовочные фасадные в соответствии с ГОСТ 6927-74.
Пример 2. Для приготовления партии плит облицовочных фасадных составлялась смесь, содержащая следующие компоненты, мас.%:
портладцемент ПЦ 400 ДО
28,5
шунгитовый песок фракция 0,1-5,0 мм
58,0
суперпластификатор С-3
0,026
гидрофобизатор (стеарат кальция)
0,033
вода
13,441.
Для получения в плитке декоративного покрытия в составе смеси был использован пигмент «Байферокс».
III. Плитки мощения на шунгитовом наполнителе.
Пример 3. Для приготовления партии плиток мощения на шунгитовом наполнителе составлялась смесь, содержащая следующие компоненты, мас.%:
портландцемент ПЦ 400 ДО
35,7
шунгитовый песок 0,1-5,0 мм
49,5
суперпластификатор С-3
0,027
гидрофобизатор
0,033
вода
14,74.
Для получения в плитке декоративного покрытия в составе смеси был использован пигмент «Байферокс».
Пример 4. Для приготовления партии плиток мощения на шунгитовом наполнителе составлялась смесь, содержащая следующие компоненты, мас.%:
портландцемент ПЦ 400 ДО
33,2
шунгитовый песок 0,1-5,0 мм
51,8
суперпластификатор С-3
0,04
известь гидратная
0,04
вода
14,92.
Для получения в плитке декоративного покрытия в составе смеси был использован пигмент «Байферокс».
После испытаний образцов плиток по приведенным примерам были получены следующие показатели:
толщина плитки - 20; 25; 30; 35; 40; 45 мм;
прочность на сжатие гипсобетонных изделий - 5,0; 7,5; 10,0; 12,5; 15,0 МПа;
прочность на сжатие тяжелого бетона - 20,0; 30,0; 40,0 МПа;
морозостойкость Мрз, цикл. (для фасадов) - Мрз 100, Мрз 200;
водопроницаемость, В (для фасадов) - В-2, В-4.
При этом виды декоративных плиток, их геометрические размеры, фактура поверхности декоративной отделочной плитки, рисунок и цвет поверхности изготавливались по требованию заказчика. Гарантированная толщина защитного покрытия обеспечивается за счет того, что при изготовлении плиток смесь укладывается в определенные формы с фиксированной толщиной.
По сравнению с бетонными смесями и сухими строительными смесями предложенные варианты смеси имеют следующие преимущества:
- высокое качество продукта в плане повышения адгезионных свойств (прочности) и связности покрытия;
- снижение трудозатрат на строительных объектах;
- снижение себестоимости;
- сокращение времени производства работ;
- индустриализация строительных работ;
- минимальный процент отходов;
- гарантированная толщина покрытия.
По сравнению с применением покрытия из природного камня предложенная декоративная облицовочная плитка имеет следующие преимущества:
- низкую стоимость;
- повышенную прочность;
- заданные геометрические размеры;
- простоту укладки (не требуется поддирка);
- снижение времени производства работ;
- декоративность;
- простоту транспортировки, упаковки и складирования;
- минимальный процент отходов;
- 100%-ную сплошность покрытия;
- гарантированную толщина покрытия;
- выполнение функции защиты помещения от геопатогенных излучений.