Оценка свойств компонентов плит из декоративного бетона полученных методом распиловки блока алмазными дисками

Для массового производства плит методом распила отбирались горные породы средней твердости, к которым относится значительное количество цветных мраморов и мраморовидных известняков. Отбор горных пород производился из разрабатываемых месторождений. При этом учитывалось, что декоративность бетонных плит должна быть основана на применении заполнителей из горных пород, обладающих высокими декоративными свойствами, т.к. 70-75% открытой поверхности бетонных плит составляют зерна заполнителя. Цементный камень должен занимать 25-30% поверхности плит, и цвет его является вспомогательным цветообразующим фактором в декоративных бетонных изделиях.

Для экспериментальных исследований были отобраны типичные виды этих пород, изученные первоначально по научным и справочным материалам. Полученные образцы отобранных видов горных пород подвергались испытаниям в соответствии с известными методиками и ГОСТ. В лабораторных условиях были получены физико-технические характеристики пород и заполнителей из них. При разработке технологии изготовления бетонных блоков исследования были направлены на получение плотных бетонов с достаточным пределом прочности при сжатии и изгибе, стойкостью к атмосферным воздействиям [1]. Для опытов были использованы портландцементы: обычный серый (М-500), белый (М400) и цветные (М-400), их физико-химические свойства приведены в таблице 1.

Таблица 1

Физико-химические свойства портландцементов

(гидравлические вяжущие)

Вид цемента	Тонкость помола по остатку на сите № 008,%	Нормальная густота,%	Сроки схватывания, час-мин.		Предел прочности в кг/см2 в возрасте, дни
			начало	конец	3	7	28
Белый портландцемент (М-400)	8,8	24,2	1-54	3-47	289	321	439
желтый	18,8	29	1-00	2-10	225	268	431
зеленый	13,6	28,5	2-45	3-35	255	288	410
голубой	15,8	25,37	3-50	4-40	210	253	415
красный	16	30	0-50	2-00	189	215	354

Партии образцов цветных цементов состояли из желтого, красного, голубого и зеленого. Минералогический состав обычного и белого портландцементов приведен в таблице 2.

Таблица 2

Минералогический состав цементов

Марка цемента	Коэффициент насыщения	Силикатный модуль	Глиноземный модуль	Минералогический состав, %
				C 3 S	C 2 S	C 3 A	C 4 A
М-400	0,88	2	1,4	50	25	9	13
М-500	-	-	-	62	17	4	1 4

В лабораторных условиях были определены некоторые свойства цементов: активность, водопоглощение, морозостойкость, истираемость, абразивность, светлота (табл. 3).

Таблица 3

Свойства цемента

Наименование	Светлота,%	Активность, кг/см2	Водопогло щение по весу, %	Истираемость
				по ГОСТ, г/см2	на машине Шоппер, мк
Цементный камень из обычного портландцемента М-500	27,2	510	16,5	1,87	43,3
Цементный камень из белого портландцемента М-400	72,4	400	10,3	-	-

Для резки на плиты были подобраны наиболее плотные составы смеси заполнителя бетонов. Были изготовлены декоративные бетонные призмы и вырезаны из них кубы с ребром 7 см по 9 штук на каждый вид заполнителя и испытаны на предел прочности при сжатии и изгибе [2].

Экспериментальные исследования по резанию декоративных бетонных блоков алмазным инструментом проводились на камнерезном станке, оснащенным алмазным сегментным диском диаметром 500 мм.

При резании декоративных бетонов важнейшей характеристикой являлась степень износа алмазного инструмента, которая зависит, в основном, от абразивности бетона, а абразивность последнего – от компонентов, входящих в него. Для сопоставления параметров резания были испытаны также бетоны с заполнителями: ново-даниловского гранита (красного), бодракского известняка (желтого), артикского туфа (розового), которые использовались в опытах.

Для различных изделий из декоративных бетонов применялись заполнители из дробленых горных пород в виде щебня и песка, реже гравия. Наибольшая крупность щебня (гравия) при обычном методе формования плит для лучшей удобоукладывемости должна быть не более 0,5 толщины.

Производство плит методом формования крупных блоков и распиловки их позволяет увеличить крупность щебня до 40-60 мм, что создает предпосылки повышения декоративных качеств плит, а также увеличения некоторых физико-технических свойств.

В исследованиях были использованы преимущественно заполнители из карбонатных пород – мраморов, мраморовидных известняков, частично применен дробленый гранит, известняк и туф. Из отобранных декоративных горных пород после дробления и рассева были получены заполнители различных фракций. Учитывая особенности технологии производства бетонных плит из блоков с помощью резки и весьма жесткие условия эксплуатации плит в покрытиях полов с интенсивными физикомеханическими воздействиями, были проведены испытания заполнителей согласно ГОСТ.

Испытания щебня удару на копре. Сопротивление щебня удару очень важный показатель в бетонных покрытиях, где возможны случаи падения тяжелых предметов, грузов и т.д. Щебень фракции 20-40 мм подвергался 6

удару на копре с помощью падающего груза массой 5 кг при высоте падения 50 см. Эти испытания показали сравнительно низкие показатели коелгинского мрамора. Остальные породы показали высокую спротивляемость, причем наибольший у салиэтского мраморовидного известняка. Поэтому последний можно использовать как заполнитель бетона для покрытия полов.

Истираемость щебня в барабане. Поскольку в декоративных бетонных плитах для покрытия полов содержится 73-76% щебня, то износостойкость материала покрытия, в основном, зависит от истираемости заполнителя. Износостойкость щебня в бетонных блоках, эксплуатирующихся в условиях интенсивного истирания, является важной характеристикой материала. Износостойкость характеризует в некоторой степени долговечность материала покрытия.

Определение истираемости щебня в барабане производилось на материале фракции 10-20 мм по 2 пробам массой 5 кг каждая. Результаты опытов приведены в таблице 4.

Таблица 4

Результаты испытания щебня на истираемость

Наименование породы и ее месторождение	Истираемость в %	Марка по ГОСТ	Фракция песка, прошедшая через сито 0,14 (после испытания), % по массе
Лабрадорит головинский	7,9	И-1	3,7
Мрамор коелгинский	35,7	И-3	12,7
Мрамор бараканский	12,3	И-1	5,0
Мраморовидный известняк:
лондоковский	7,2	И-1	3,2
салиэтский	4,6	И-1	1,8

Значительную истираемость коелгинского мрамора можно объяснить невысокими физико-механическими показателями исследуемой горной породы.

Морозостойкость щебня. Морозостойкость декоративных бетонных плит, применяемых в наружных покрытиях, в большей степени зависит от морозостойкости применяемого щебня. Морозостойкость щебня испытывалась по ГОСТ. Наблюдалось пожелтение зерен коелгинского мраморного щебня. Испытания показали хорошую морозостойкость отобранных горных пород, что гарантирует применение их как заполнителя в бетонах для плит наружных покрытий.

В качестве мелкого заполнителя в декоративных бетонах были использованы дробленные пески, полученные измельчением отобранных карбонатных горных пород в дробилке. Для изготовления декоративных блоков с последующей резкой их на плиты дробленный песок должен соответствовать определенным требованиям ГОСТ (Песок для строительных работ. Общие требования) и некоторым специфическим требованиям (минимальная межзерновая пустотность, абразивность и др.). Песок для декоративных бетонов, предназначенных для распиловки алмазным инструментом, должен изготавливаться из плотных малообразивных пород, форма зерен песка должна быть близкой к кубической, количество зерен - менее 0,14 мм должно быть до 5% по массе, количество глинистых частиц допускается до 0,5% по массе, в песке не должно быть посторонних примесей (особенно опасны металлические включения), так как при резке возможен интенсивный износ, а также поломка алмазного инструмента, абразивность исходных пород должна быть минимальной [3].

Для удовлетворения этих требований из отсеянных фракций путем смешивания был подобран необходимый песок. Для бетонных плит 8

покрытий полов плотность бетона имеет решающее значение. Подобранный песок имеет малую межзерновую пустотность и гарантирует получение плотного бетона.

Из всего вышеизложенного можно сформулировать методику подбора состава декоративного бетона, которая отличается от подбора состава обычного следующими особенностями:

• 1.    Повышенная плотность обеспечивается за счет компактной упаковки зерен заполнителя в бетоне.

• 2.    Декоративность обеспечивается применением цветных цементов и заполнителей различной гаммы цветов.

• 3.    Монолитность структуры бетона до и после распиловки (т.е. способность затвердевшего бетона не крошиться).

• 4.    Способность поддаваться шлифованию и полированию после распиловки.

• 5.    Устойчивость цветового фона после обработки.

• 6.    Морозостойкость и долговечность декоративных бетонных изделий.