ФОРМОВАННЫЙ ЭЛЕМЕНТ И КОМПОЗИЦИОННОЕ СТРОИТЕЛЬНОЕ ИЗДЕЛИЕ

Полезная модель относится к промышленности строительных материалов и изделий, а именно к формованным элементам и сборным композиционным строительным изделиям с цветным декоративным наружным слоем различной формы и размеров, например, каминам, заборам, стеновым облицовкам, половым и дорожным покрытиям, ритуальным изделиям и др., которые могут найти применение для дорожного, жилищного строительства и т.д.
Известно композиционное изделие, являющееся формованным строительным элементом с цветным декоративным наружным слоем в виде дорожной, тротуарной, половой плитки, облицовочной панели и т.п., из материала, содержащего полимер, например полиолефины, ярко окрашенные цветные кристаллы в качестве минерального наполнителя и, при необходимости, дополнительно краситель, армирующие волокна, пластификатор или смазывающее вещество (RU 59048 U1, C04B 26/02, B29B 17/00, 2006). Формованный элемент может состоять из монолитно соединенных основы из материала, содержащего полимер и кварцевый песок, и наружного слоя из материала, содержащего полимер и яркоокрашенные цветные кристаллы.
Эти элементы используют для изготовления таких композиционных строительных изделий, как дорожное и половое покрытия, декоративное облицовочное покрытие, а также носители информации, например, рекламной.
Характерной особенностью элементов, а также изделий из них является наличие на наружной поверхности художественных или графических изображений с яркими четко разделенными контрастными цветами.
Изготовление, например, двухслойного элемента начинают с получения наружного слоя, содержащего цветной рисунок. Для этого готовят слои материала требуемого цвета смешением в необходимой пропорции подобранных по цвету компонентов с последующей дозированной загрузкой в экструдер, где они нагреваются до температуры плавления применяемого полиолефина одновременно с их принудительным перемешиванием до получения однородной массы. Затем смесь расплавленного полимера и кристаллов заливают в пресс-форму, прессуют и охлаждают в пресс-форме под давлением.
Затем вырезают из одних полученных пластин рисунки, а в других вырезают отверстия, соответствующие контуру рисунка. После этого вставляют элементы рисунка в
соответствующие отверстия и укладывают в пресс-форму. Осуществляют нагрев уложенных в пресс-форму пластин со вставленными в них рисунками до 40-60°С. После этого заливают полученное графическое изображение композиционным материалом основы, подвергают горячему прессованию под давлением, а затем охлаждают также под давлением и получают ярко и контрастно окрашенные формованные элементы. Из этих элементов изготавливают различные композиционные строительные изделия.
Изделия обладают значительной декоративной ценностью, однако изготовлены из достаточно дорогостоящих материалов. Кроме того, из используемого материала нельзя получить формованные элементы с наружной поверхностью, имитирующей различные природные камни.
Наиболее близким к предложенному формованному элементу является известное изделие, являющееся формованным строительным элементом, из материала, содержащего портландцемент в качестве силикатного вяжущего, песок и щебень с размером частиц до 80 мм в качестве наполнителей, пигмент и пластифицирующую добавку, причем материал включает поверхностно окрашенные фрагменты с разомкнутым пространственным контуром, внутреннее ядро которых содержит щебень, а оболочка - портландцемент и песок (RU 2297910, B28B 7/16, 2007).
Наиболее близким к предложенному композиционному строительному изделию является сборное (композиционное) строительное изделие в виде декоративных заборов, дорожного покрытия, стеновых облицовок и др., которые собирают из вышеописанных формованных элементов (RU 2297910, B28B 7/16, 2007).
Формованные элементы получают перемешиванием вяжущего и наполнителей в гравитационном безлопастном смесителе до образования катышей с последующим введением воды с пластифицирующей добавкой, введением пигмента, вибрационным формованием и отверждением смеси. Размер частиц щебня для строительных работ по ГОСТ 8267-93 составляет от 5 до 80 мм, размер частиц декоративного щебня по ГОСТ 22856-89 составляет от 5 до 40 мм, причем в обоих стандартах фракцией с минимальным размером частиц является фракция с размером частиц от 5 до 10 мм. В данном способе смешение сухих компонентов осуществляют до образования плотных катышей, состоящих из внутреннего ядра, содержащего частицы щебня, и внешнего слоя, состоящего из смеси песка и портландцемента. Введение воды после образования катышей приводит к увлажнению и дальнейшему уплотнению катышей. Катыши окрашены лишь в поверхностном слое благодаря тому, что при изготовлении материала пигменты вводят после их образования и продолжают перемешивание смеси лишь в
течение весьма короткого промежутка времени до начала формования. Глубину прокрашивания верхнего слоя катышей пигментами регулируют путем изменения времени нахождения катышей в смесителе после введения пигментов в бетонную смесь. В процессе формования полученной смеси при вибрации катыши соударяются со стенками формы и друг с другом, разбиваются, и их осколки соединяются в массу, так что при отверждении материал содержит поверхностно окрашенные фрагменты с разомкнутым контуром, и на поверхности отливки образуется сложный мраморовидный рисунок. Возможно получение формованных элементов с различной конфигурацией и рисунком. Из элементов формируют как плоские, так и объемные конструкции.
Разрушение плотных катышей в процессе формования с образованием обломков с неровной поверхностью приводит к тому, что образующаяся в процессе формования масса имеет недостаточно высокую плотность и определенную пористость, а также к возникновению на поверхности изделия значительных участков с естественной серой окраской бетона, которые препятствуют получению многих декоративных эффектов, в частности, воспроизведению рисунка ряда естественных камней.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является получение композиционных строительных изделий с новой структурой материала, обеспечивающей повышенную плотность изделия и отсутствие пор.
Для достижения этого результата предложен формованный элемент из материала, содержащего силикатное вяжущее, наполнитель, пигмент и пластифицирующую добавку, отличающийся тем, что материал содержит наполнитель, имеющий размеры частиц не более 8 мм, и включает поверхностно окрашенные фрагменты с замкнутым пространственным контуром, внутреннее ядро которых содержит наиболее крупные частицы наполнителя, а оболочка - вяжущее и более мелкие частицы наполнителя.
Для достижения этого результата предложено также композиционное строительное изделие, содержащее формованные элементы из материала, содержащего силикатное вяжущее, наполнитель, пигмент и пластифицирующую добавку, отличающееся тем, что материал содержит наполнитель, имеющий размеры частиц не более 8 мм, и включает поверхностно окрашенные фрагменты с замкнутым пространственным контуром, внутреннее ядро которых содержит наиболее крупные частицы наполнителя, а оболочка - вяжущее и более мелкие частицы наполнителя.
Следствием новой структуры материала изделий является также способность получаемых изделий имитировать разнообразные естественные камни, обеспечивающая высокую декоративную ценность получаемых композиционных строительных изделий.
Процесс изготовления формованных элементов осуществляют следующим образом. Во вращающийся безлопастной бетоносмеситель загружают силикатное вяжущее, например, портландцемент, и минеральный наполнитель, например гранитный отсев с размером частиц не более 8 мм, его смесь с песком или песок, а также, при необходимости, пигмент, и перемешивают до однородного состояния. После этого вводят воду с растворенным в ней пластификатором, например, С-3, и, возможно, другими функциональными добавками, и продолжают перемешивание. После введения воды в бетоносмеситель в нем начинается образование пластичных катышей приблизительно сферической формы и их постепенное укрупнение. Пигменты добавляют в бетонную смесь в тот момент, когда размеры катышей становятся, в основном, порядка 3-6 см.
По достижении требуемого размера катышей в бетоносмеситель вводят пигмент (или пигменты) и через 10-20 с после окончания введения пигментов заливают бетонную смесь в формы, расположенные на вибростоле. Пигмент за время перемешивания в бетоносмесителе проникает в катыши на глубину 2-3 мм, но поверхность каждого катыша окрашивается с различной степенью проникновения пигмента, что в дальнейшем придает изделию неповторимый мраморовидный рисунок. В результате вибрации катыши деформируются (растекаются), и смесь равномерно заполняет форму. Однако катыши не разрушаются, так как, будучи пластичными, они обладают достаточной устойчивостью формы. По окончании формования формы с элементами подвергают естественной сушке на стеллажах до полного набора прочности, после чего элементы легко извлекаются из форм. Элемент характеризуется повышенной плотностью и отсутствием пор. При этом на его поверхности отсутствуют участки с естественной окраской бетона, а в массе и на поверхности готового элемента содержатся поверхностно окрашенные фрагменты с замкнутым пространственным контуром. Это обстоятельство находит свое отражение в поверхностном рисунке.
Поверхность готового формованного элемента имеет фактуру, определяемую примененной формой, и окраску, определяемую примененным пигментом (пигментами). В зависимости от желаемой окраски элемента в материал при его изготовлении могут вводиться одновременно или поочередно различные пигменты на различных стадиях процесса. Наибольшие декоративные эффекты возникают при
введении пигментов после образования катышей. Можно, однако, вводить пигменты как на стадии получения однородной смеси силикатного вяжущего и наполнителей, так и после образования катышей. В первом случае получают однородно окрашенный элемент, во втором - указанный выше декоративный эффект на основном однородно окрашенном фоне.
Формованные элементы в соответствии с полезной моделью могут быть выполнены в виде плит, фасадного камня, отделочной плитки для стен и полов, тротуарной плитки, элементов заборов и каминов и других изделий.
Сборка композиционных изделий из полученных формованных элементов осуществляется общеизвестными способами, так же, как и сборка аналогичных изделий из любых других формованных элементов.
Сущность полезной модели иллюстрируется приложенными фиг.1-7. На фиг.1 изображен конкретный формованный элемент, который может быть использован для изготовления различных композиционных изделий; на фиг.2-7 изображены образцы композиционных изделий согласно полезной модели: на фиг.2, 3 - облицовки, на фиг.4 - тротуарное покрытие, на фиг.5 - половое покрытие, на фиг.6 - камин, на фиг.7 -ритуальное изделие. При этом на фиг.3 отображен поперечный разрез камня, на котором видны сохраняющиеся при формовании замкнутые контуры катышей.
Ниже приведены также примеры, описывающие процесс получения формованных строительных элементов.
ПРИМЕР 1. Во вращающийся безлопастной бетоносмеситель загружают 43 кг портландцемента марки 500ДО, 99 кг наполнителя (гранитного отсева с размером частиц от 0 до 5 мм), и перемешивают до однородного состояния, после чего вводят 9,15 кг воды с растворенным в ней пластификатором С-3 (6 мас.%; водоцементное отношение 0,2:1), и продолжают перемешивание. После введения воды в бетоносмеситель в нем начинается образование катышей приблизительно сферической формы и их постепенное укрупнение. Когда размеры катышей достигают 3-6 см, в бетоносмеситель вводят 430 г белого пигмента (диоксид титана), через 7 с одновременно 430 г красного пигмента, 130 г синего пигмента и 215 г черного пигмента, и еще через 7 с заливают бетонную смесь в формы, расположенные на вибростоле. В результате вибрации катыши деформируются (растекаются), и смесь равномерно заполняет форму. По окончании формования формы с изделиями подвергают естественной сушке на стеллажах до полного набора прочности, после чего
изделия легко извлекаются из форм. Поверхность готового элемента имеет окраску, имитирующую красный гранит.
ПРИМЕР 2. Процесс получения формованного элемента проводят так же, как в примере 1, со следующими отличиями. В качестве наполнителя используют песок с размером частиц от 0 до 3 мм. При перемешивании портландцемента и наполнителя в смесь до введения воды добавляют 1300 г зеленого пигмента. Воду с растворенным в ней пластификатором С-3 вводят в количестве 6,85 кг (водоцементное отношение 0,15:1). Когда размеры катышей достигают 3-6 см, в бетоносмеситель вводят 430 г белого пигмента (диоксид титана), через 5 с - 430 г изумрудного зеленого пигмента, еще через 5 с - 300 г черного пигмента, и еще через 7 с заливают бетонную смесь в формы, расположенные на вибростоле. Поверхность готового элемента имеет окраску, имитирующую малахит.
ПРИМЕР 3. Процесс получения формованного элемента проводят так же, как в примере 1, со следующими отличиями. В качестве наполнителя используют 60 кг гранитного отсева с размером частиц от 0 до 8 мм и 39 кг песка с размером частиц от 0 до 3 мм. Когда размеры катышей достигают 3-6 см, в бетоносмеситель вводят 300 г белого пигмента (диоксид титана), через 9 с одновременно 300 г желтого пигмента, 130 г коричневого пигмента и еще через 6 с заливают бетонную смесь в формы, расположенные на вибростоле. Поверхность готового элемента имеет окраску, имитирующую янтарь.