Вибролитье или вибропрессование.

Вибролитье или вибропрессование.

                                            ТРОТУАРНАЯ ПЛИТКА

 

В последние годы большую популярность приобрело мощение тротуаров, пешеходных зон, площадок, садово-парковых дорожек и т.п. мелкоштучными бетонными фигурными плитка для мощения. Оно имитирует брусчатку из природного камня, широко использовавшуюся на протяжении веков во многих странах. И по сию пору, например, центральные площади и улицы очень многих европейских городов имеют фигурное мощение из природного камня.

Мелкоштучные элементы (брусчатка, плитка) из природного камня (диабаза, базальта, песчаника, доломита и т.п.) с самых давних пор традиционно использовались для мощения тротуаров и дорог и облицовки зданий, в особенности их цокольной части. Такие материалы, получаемые методом раскалывания, реже распиловкой, хорошо показали себя в столь тяжелых условиях эксплуатации. Элементы мощения подвергаются абразивному износу, ударным нагрузкам, на них действует вода и периодические замораживания и оттаивания. На материал облицовки цоколя зданий также действует вода и периодическое замораживание.

Плотная структура природного камня обеспечивает высокую долговечность рассматриваемым материалам, поэтому тротуарные покрытия и облицовки зданий из натурального камня служат десятки и сотни лет. Однако, высокая трудоемкость и небольшие объемы производства этих материалов, локализованные в местах добычи камня, и, как следствие, высокая стоимость препятствуют их массовому применению.

Первой, и достаточно успешной, попыткой заменить натуральный камень на рукотворный было производство клинкерного кирпича. Керамика, получившая название "клинкерной" (от англ. Clink – звон), имеет сильно спекшийся камнеподобный черепок и, соответственно, высокие механические показатели, низкое водопоглощение и высокую морозостойкость. Однако производство клинкерного кирпича процесс сложный и дорогостоящий.

И вот в наше время открылась возможность обойти "узкие места" элементов мощения из натурального камня и клинкерной керамики, заменив эти материалы мелкозернистым бетоном, получаемым по современным технологиям.

            И здесь технические возможности производителей стройматериалов совпали с архитектурной модой. В последние годы для устройства пешеходных зон, садовых дорожек, детских площадок вошли в моду бетонные элементы мощения. Многообразие конфигураций и богатая цветовая гамма делают бетонные тротуарные плитки очень популярными. Высокая морозостойкость и износостойкость бетона обеспечивают многолетний срок службы в суровых условиях нашего климата.

            Тротуарная плитка очень технологична, ее применение позволяет производить мощение дорожек и площадок любых размеров и конфигураций. Покрытие из плитки по песчаному основанию имеет множество преимуществ по сравнению со сплошным асфальтовым покрытием:

-          на поверхности такого покрытия не образуются лужи, так как вода свободно уходит через зазоры между плитками;

-          плиточное покрытие не нарушает потребность зеленых насаждений в водо- и газообмене, что благоприятно сказывается на экологии окружающего пространства;

-          при необходимости проведения ремонтных работ (например, прокладка подземных коммуникаций) тротуарную плитку можно легко снять, провести необходимые работы и уложить снова;

-          в летнее время нагрев покрытия из плитки значительно меньше, чем из темного асфальта; при этом плиточное покрытие не размягчается и не выделяет летучих продуктов.

Из бетона помимо тротуарной плитки выпускают облицовочные фасадные плитки. Современная технология бетона позволяет получать плитку с высокой прочностью и морозостойкостью из бетонных смесей с низким водосодержанием (низким В/Ц) двумя методами:

-          вибропрессованием из жестких бетонных смесей;

-          вибролитьевым методом - удобоукладываемость бетонных смесей в этом случае достигается введением пластифицирующих добавок.

Оба метода позволяют получить бетонную плитку с низкой пористостью  и высокой прочностью благодаря малому содержанию воды в бетонной смеси и обеспечению плотной укладки бетонной смеси с применением механических воздействий (вибрирование или вибропрессование). Какого-либо принципиального преимущества у каждого из этих методов нет, поэтому они существуют в режиме конкурентной борьбы.

Попытаемся провести сравнительный анализ этих двух методов изготовления бетонных элементов мощения.

Вибропрессовый метод.

Для этого метода используют жесткие мелкозернистые бетонные смеси, приготавливаемые в бетономешалках принудительного действия, например, СБ-169 (Новосибирск). В качестве вяжущего обычно используют портландцемент М500 ДО. Расход цемента 450…600 кг на м3. В роли заполнителя используют кварцевый песок с модулем крупности (Мк) не ниже 2,2. Возможна частичная замена песка высевками от дробления изверженных горных пород. Расход заполнителя 1600 ± 100 кг на м3. Расход воды принимают таким, чтобы В/Ц было в пределах 0,28…0,31. Это самый главный показатель, обеспечивающий требуемую прочность и морозостойкость бетона.

Бетонная смесь такого состава представляет собой сыпучую трудно уплотняемую массу. Поэтому для формования из нее элементов мощения и других изделий применяют вибропрессование. Для этого используют вибропрессы как отечественного производства, например, ПТ-11 ("Красная Пресня", Москва), так и импортные, например, "Маза Рекорд (Германия). Производительность прессов составляет 100…250 м2 в смену. Механизм вибропрессования заключается в одновременном воздействии вибрации, в результате чего снижается внутреннее трение между компонентами бетонной смеси, и прессования под небольшим давлением ().3…0,5 кг/см2). По сути мы имеем очень эффективный механизированный аналог традиционного используемого в старые времена ручного трамбования. Фактически на вибропрессе осуществляется виброударная укладка.

Формование смеси осуществляется в матрице с помощью пуансонов. Режим вибрации: частота 50 с-1, амплитуда 1,0…1,5 мм. Продолжительность вибропрессования 5-10 с. Отформованные изделия освобождаются от матрицы и на поддоне устанавливаются в штабели в камерах тепловлажностной обработки. Используется мягкий режим твердения при температуре 30-40 оС и влажности 90…100 % в течение суток.

Готовые изделия должны удовлетворять требованиям ГОСТ 17608-91 "Плиты бетонные тротуарные". К изделиям предъявляются жесткие требования по морозостойкости  (не менее 200 циклов замораживания и оттаивания), прочности (не менее 30 МПа), водопоглощению (не более 5%) и истираемости  (не более 0,7 г/см²).  Вибропрессованием изготавливают преимущественно плитки толщиной 60…100 мм. Поверхность плиток шероховатая, предотвращающая скольжение. Они предназначаются для мощения объектов с большой интенсивностью эксплуатации, например пешеходная улица Арбат и др.

 

 

Вибролитьевой метод.

 

Производство плитки этим методом привлекает простотой оборудования и технологических приемов, но требует большого числа форм. Процесс изготовления плиток включает следующие этапы:

-          подготовка форм;

-          приготовление бетонной смеси;

-          формование на вибростоле;

-          выдерживание изделий в формах (1-2 сут.);

-          распалубка;

-          упаковка и дозревание изделий.

 

Подготовка форм.

Для изготовления фигурной плитки чаще всего используют пластиковые (обычно полипропиленовые) и эластомерные (резиновые, полиуретановые и силиконовые) формы. Эластомерные формы позволяют получить изделия сложной конфигурации, например, имитирующие колотый камень. Количество форм, необходимых для работы, достаточно большое. Так, для цеха с производительностью 100 м2 в смену, требуется 3…5 тыс. форм. Количество циклов формования, которое выдерживают формы: пластиковые – до 250, резиновые – до 500. Формы можно не смазывать, но при этом необходимо следить, не появляется ли цементный налет, который удаляют с поверхности формы разбавленной соляной кислотой. Для облегчения распалубки формы можно смазывать эмульсолом или ОПЛ-1 (Россия) и СRA (Англия).

            Пластиковые формы могут иметь самые разные конфигурации и имея соответствующий парк форм можно выпускать широкий ассортимент плиток для мощения и для облицовки цоколей и стен. Все это производится без какой-либо переналадки технологии.

Приготовление бетонной смеси.

            Как и в случае вибропрессования для приготовления бетонной смеси желательно использовать бетоносмеситель принудительного действия (например, СБ – 80). В состав бетонной смеси входит (в порядке подачи в смеситель): песок + пигмент + щебень + цемент + вода с суперпластификатором. Перемешивание идет в несколько этапов. Общее время перемешивания 2-2,5 минуты. Для повышения износостойкости, ударной прочности и прочности на изгиб целесообразно в бетонную смесь вводить специальные волокна (полиамидные, полипропиленовые или стеклянные) в количестве около 1 кг на 1 м3 бетона. Для повышения прочности можно использовать добавку микрокремнезема, вводимую на первом этапе перемешивания.

            Формование.

            Готовая смесь благодаря введению суперпластификатора достаточно подвижная (ОК = 3 - 4 см) при В/Ц = 0,28-0,30. Поэтому она сама полностью заполняет форму при кратковременной обработке на вибростоле ( 30…60 с). Формование идет лицом вниз, что обеспечивает высокое качество поверхности плиток и отличное воспроизведение рельефа формы. При производстве цветной плитки с целью экономии пигмента возможно послойное формование: первый слой – цветной бетон толщиной около 2 см, второй – обычный, серый.

            Выдерживание изделий.

            После формования изделия в формах устанавливают в штабели высотой 3-8 рядов, накрывают полиэтиленовой пленкой для предотвращения высыхания и выдерживают не менее 24 часов при температуре не ниже 15 оС.

            Распалубка.

            Производится вручную на специальном выбивочном столике. Для облегчения распалубки формы с изделиями можно подержать в ванне с горячей водой (45-50 оС) 2-3 минуты. Так как у полимера коэффициент теплового расширения на порядок выше, чем у бетона, плитка легко выходит из подогретой формы. Практика показывает, что распалубка без подогрева уменьшает ходимость форм почти на 30 % и может привести к браку.

            Упаковка и хранение.

            После распалубки плитку укладывают на поддоны, накрывают полиэтиленовой пленкой и увязывают упаковочной лентой. В таком виде плитка набирает окончательную прочность.

 

 

Источник – журнал «Строительство» №7(14) июль 2003г. 

 

К.Н. Попов,

профессор МГСУ