СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕКОРАТИВНЫХ БЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ
METHOD OF MAKING DECORATIVE CONCRETE PANELS

Изобретение относится к области изготовления изделий, к которым предъявляются повышенные требования к высоким декоративным свойствам, сложности форм и прочностным показателям (например, лепных, декоративных барельефов, колонн и панелей, обрамлений окон и дверей, карнизов и фронтонов и т.д.).
Известен способ изготовления изделий из бетона, включающий приготовление бетонной смеси из цемента, кремнийсодержащих компонентов и пластификаторов, формирование и тепловлажную обработку (SU 966081, опубл. 1982). В соответствии с указанным способом производитель будет затрачивать существенные средства на энергоресурсы и трудозатраты в связи с энергоемкостью, высокой стоимостью исходных материалов и трудоемкостью процесса.
Также известен способ изготовления декоративных облицовочных строительных изделий с применением заливки полученной бетонной смеси в несколько приемов и без применения армокаркаса и крупного заполнителя (RU 2114084 С1, опубл. 1998). В данном способе, при сравнительной дешевизне материалов, возрастает трудоемкость производства и время увеличивается практически в двое от нормального, а также существенно занижены технические показатели.
Известен способ изготовления изделий с применением упрощенной технологии без использования прогрева однако с сохранением влагонасыщения, а также отказ от использования крупного заполнителя в части применения только песка и цемента (RU 2188755 С1, опубл. 2002). В данном способе снижены энергозатраты на применение пропарочной камеры, однако, сохраняются затраты на использование и утилизацию воды для влагонасыщения. Также существенным недостатком этого способа является отказ от использования крупного заполнителя, что существенно снижает габаритные размеры и прочностные показатели производимых изделий. Повышенная трудоемкость и затратность на оборудование в связи с необходимостью создания принудительного внутри форменного давления делает этот метод экономически неконкурентоспособным.
Наиболее близким к предложенному является способ изготовления изделий из бетона, включающий приготовление бетонной смеси, укладку в формы, распалубку и твердение с дальнейшим перемещением в пропарочные камеры (GB 1376994 А, опубл. 1974). Способ нацелен на получение высокопрочных изделий, однако является энергоемким и длительным, а также требует дорогостоящего парка форм, для быстрого изготовления разноразмерных изделий. Данный метод наиболее удачно подходит для изготовления больших однотипных партий. Прочностные показатели в части морозостойкости также невысоки.
2
2
Задачей заявляемого способа является упрощение технологии изготовления декоративных бетонных изделий с использованием вибролитьевой технологии, позволяющей получить изделия из бетонной смеси практически любого размера (от 1 см до 2 м) при относительно небольшой толщине от 0,5 см до 10 см и с высокими техническими качествами и уникальными внешними характеристиками, такими как, например, многообразие форм и рельефа с идеально гладкой лицевой поверхностью при сохранении повышенных прочностных показателей и повышением трещиностойкости и с отсутствием пор и усадочных раковин.
Задача решается тем, что способ изготовления декоративных бетонных изделий включает сборку формы для заливки бетонной смеси из частей, смазывание формы для создания скольжения бетонной смеси во время ее заливки в форму, заливка бетонной смеси в форму с одного из ее краев с одновременным воздействием вибрации для разжижения бетонной смеси и равномерного ее распределения внутри формы, после заполнения формы бетонной смесью осуществляют уплотнение и равномерное распределение бетонной смеси посредством воздействия вибрацией в течение 0,05-0,2 мин с последующей выдержкой в течение не менее 24 часов изделия в форме, распалубку посредством поочередного съема каждой из частей формы, финишную доводку и выдержку изделия до набора не менее 70% прочности.
Признаками заявляемого способа, отличительными от наиболее близкого аналога (GB 1376994 А, опубл. 1974), являются: перед заливкой осуществляют сборку каждой формы из частей с последующим смазыванием каждой формы для создания скольжения бетонной смеси во время ее заливки в форму, заливку бетонной смеси в форму осуществляют с одного из ее краев с одновременным воздействием вибрации для разжижения бетонной смеси и равномерного ее распределения внутри формы, воздействие вибрацией в процессе уплотнения и равномерного распределения бетонной смеси осуществляют в течение 0,05-0,2 мин с последующей выдержкой в течение не менее 24 часов изделия в форме, распалубку осуществляют посредством поочередного съема каждой из частей формы, а выдержку изделия после финишной доводки осуществляют до набора не менее 70% прочности.
Для более простого изложения независимый пункт формулы изобретения составлен без разделения на ограничительную и отличительную части.
В частном варианте выполнения заявляемого способа до смазывания формы на часть формы, соответствующую лицевой поверхности или видимой части формуемого изделия, может быть уложен эластичный слой, обеспечивающий точность соответствия упомянутого участка формы соответствующей ему лицевой поверхности или видимой части готового изделия. В качестве эластичного слоя может быть выбран, например, из композиции, содержащей компаунд, отвердитель и катализатор.
Под видимой частью изделия подразумевается, например, боковая или задняя его часть в случае выполнения изделия, например, в виде малых архитектурных форм.
Части формы могут быть выполнены из дерева.
После смазывания формы внутри нее может быть установлен металлический каркас.
Вибрация во время заливки бетонной смеси в форму может быть осуществлена с частотой 150-200 Гц с помощью глубинного вибратора с диаметром булавы 8-12 см, максимальным радиусом действия 30-45 см.
Финишная доводка может быть осуществлена абразивным кругом или с помощью гидрофобизирующих составов.
Способ осуществляется следующим образом.
Изготовление изделия начинается со сборки формы для каждого изделия. Форму собирают из деревянных частей. На участок собранной формы, соответствующий лицевой поверхности или видимой части формуемого изделия уложен эластичный слой из композиции, содержащей компаунд, отвердитель и катализатор. Все лицевые поверхности формы смазываются для создания скольжения бетонной смеси в момент заливки. Форма делается по принципу сборки и разборки с максимально возможным раскрытием и отказом от обратных углов, в сложных скульптурных группах обратные углы выполнены из мягкого пластика, что позволяет без потери качества как «носок» стягивать форму с изделия. Все лицевые поверхности формы смазываются для создания скольжения бетонной смеси в момент заливки.
Затем в форму устанавливают несущий металлический каркас. Далее в полученную форму укладывается пространственный каркас из металлической арматуры, предназначенный для восприятия растягивающих и изгибающих усилий. Применяемая арматура для каркаса варьируется в зависимости от толщины и нагрузки элемента, применяемые стали класса А-I поставляют круглыми гладкими, стержни классов А-II, А-III, A-IV - периодического профиля.
Для приготовления бетонной смеси применяется бетоносмеситель, который оборудован герметичной крышкой, в процессе перемешивания в смесителе создается небольшое разрежение (0,7-0,8) от нормального давления, что приводит к активному удалению воздуха из бетонной смеси. Для получения разнообразной цветовой гаммы изделий используются белый и обычный портландцемент, различные минеральные пигменты, а также готовые цветные цементы. Введение пигментов в бетоносмеситель осуществляется по сухому способу. Однако в ряде случаев требуется получение светлых слаботонированных составов с дозировкой разных пигментов до 0,1% в сумме от массы цемента, при этом, как правило, при традиционном введении пигмента возникает неоднородность по его распределению. В этом случае производится предварительное смешивание пигмента с частью цемента и песка в струйном смесителе.
3
3
2
Бетонную смесь изготавливают с применением чистого промытого и высушенного речного песка фракцией 2,0-5,0 мм (ГОСТ 8736-93, ГОСТ 26633-91), гранитного щебеня фракцией 5-20 мм, насыпная плотность 1,4 т/м, истинная плотность 2,8 г/см, марка щебня по прочности (дробимость) - Др1200 (ГОСТ 8267-93, ГОСТ 26633-91). Используются белый и обычный бездобавочный портландцемент марки не ниже 500; физические характеристики: удельная поверхность, м/кг - 420-460, нормальная густота, % - 30-33, начало схватывания, мин - 100-160, конец схватывания, мин - 160-220, предел прочности при сжатии (при нормальном твердении: в возрасте 3-х суток, мПа - 38,0-42,0, в возрасте 28 суток, мПа - 57,0-62,0), белизна, % - 88-90, признаки ложного схватывания - отсутствуют.
Выгрузка смеси производится в специальный разделочный бункер, соединенный герметично с бетоносмесителем, что исключает дополнительное вовлечение воздуха при перегрузке.
После чего в смазанную форму, уложенную на идеально ровную поверхность, осуществляется заливка бетонной смеси с одного края формы. За счет заливки смеси с одного края формы, бетон, смещаясь по форме, под действием собственного веса, выталкивает пузырьки воздуха, все это способствует тому, что готовое изделие получается без пор, без усадочных полосок, сколов и т.д. В процессе заливки бетонной смеси применяются глубинные вибраторы, под воздействием вибрации которых происходит разжижение бетонной смеси, ее плотная укладка в опалубке конструкции и удаление содержащегося в бетонной смеси воздуха. После заполнения всей формы вибратором изделие в форме обрабатывают на вибростоле. Уплотнение бетонной смеси может производиться глубинными вибраторами, диаметр булавы 8-12 см. Максимальный радиус действия глубинного вибратора 30-45 см достигается при частоте вибрации 150-200 Гц. Глубинные вибраторы погружаются вибрирующим рабочим наконечником (конусом) в бетонную смесь и сообщают ей колебания. Не допускается опирание вибраторов на арматуру и закладные изделия, тяжи и другие элементы крепления опалубки. Время работы вибростола и глубинного вибратора определяется в зависимости от геометрии элемента и может составлять 0,05-0,2 мин. Вибростол убирает крупные пузырьки воздуха, глубинные вибраторы - мелкие, и равномерно распределяет смесь внутри формы.
Отсутствие непосредственного контакта вибрирующей насадки с бортами формы предотвращает вытекание воды и цементного молока через места стыковки бортов с поддоном, не происходит вовлечение воздуха в бетонную смесь, отсутствует «пристеночный» эффект.
После окончания процедур укладки смеси в форму изделие в форме находится сутки. Распалубка осуществляется поэтапно. Основная задача при распалубке - плавное отделение частей формы от изделия, препятствующее разрыву мягкого эластичного слоя. После распалубки изделие готово к финишной доводке в виде абразивных кругов или гидрофобизирующих составов. После доводки изделия укладывают на поддон в один ряд и выдерживается до набора 70% прочности, после чего отправляется на объект.
Эта технология наиболее эффективна для изделий небольшой толщины (например, облицовочной плитки и др.), а также для малых архитектурных форм и элементов архитектурного оформления фасадов и интерьеров (карнизов, капителей, наличников, балясин).
Заявляемый способ изготовления изделий позволяет получить идеально гладкую, глянцевую поверхность изделия, которая не боится влаги, мороза и т.д. и отличается высокой плотностью. Это достигается за счет применения смазочных покрытий и особой технологии укладки бетона, т.е. заливка бетона осуществляется с одного края формы, смещаясь по форме, бетон под действие собственного веса выталкивает пузырьки воздуха, все это способствует тому, что готовое изделие получается без пор, без усадочных полосок, сколов и т.д.
2
2
Применяемая в заявленном способе технология допускает возможность изготовления в обычных условиях без применения специального прогревочного оборудования и увлажнителей, возможность многоразового использования формы, повышенные показатели прочности, морозостойкости, водонепроницаемости, изгиба и растяжения, без пор на поверхности изделия, что особенно важно для предотвращения образования трещин на этапе транспортировки, монтажа и дальнейшей эксплуатации, многообразие форм и рельефа с идеальной лицевой поверхностью, изготовление изделий практически любого размера от 1 см до 2 м при относительно небольшой толщине от 0,5 см до 10 см соответственно.