CC BY
3
УДК 622.35:621.93.025.7
ЕличевК.А., к.техн.н.
доцент
кафедра «Механизация и автоматизация производства»
Пинт Э.М., к. техн. н. профессор, доцент
кафедра «Механизация и автоматизация производства»
Петровнина И.Н., к.техн.н.
доцент
кафедра «Механизация и автоматизация производства»
Морозов А.А. студент
Пензенский государственный университет архитектуры и
строительства Россия, г. Пенза
ОЦЕНКА СВОЙСТВ КОМПОНЕНТОВ ПЛИТ ИЗ ДЕКОРАТИВНОГО БЕТОНА ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ РАСПИЛОВКИ БЛОКА
АЛМАЗНЫМИ ДИСКАМИ
Аннотация.
Получение декоративных бетонных плит распиловкой алмазными отрезными круглыми пилами без значительных капитальных затрат позволяет организовать их массовое производство. Но прежде из большого количества различных строительных материалов необходимо выбрать только те, которые оптимально подходят по своим характеристикам для изготовления таких плит. Обоснование этого выбора и являлось основной задачей данной работы. Экспериментально проводились исследования различных свойств выбранных компонентов. Основное внимание уделялось оценке их физико-механических свойств, таких как стойкость к удару, истираемость, морозостойкость и др., которые очень важны при эксплуатации уже готовых бетонных плит. В результате выработаны требования к методике подбора состава декоративного бетона.
Ключевые слова: горные породы, декоративные бетонные блоки, портландцемент, абразивность, заполнитель, мраморовидный известняк.
Elichev K.A., Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
Associate Professor of the Department «Mechanization and automation of
production»
Penza State University of Architecture and Construction
Russia, Penza
Pint E.M., Candidate of Technical Sciences, Professor
Associate Professor of the Department «Mechanization and automation of
production»
Penza State University of Architecture and Construction
Russia, Penza
Petrovnina I.N., Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
Associate Professor of the Department «Mechanization and automation of
production»
Penza State University of Architecture and Construction
Russia, Penza Morozov A.A., tudent Penza State University of Architecture and Construction
Russia, Penza
ASSESSMENT OF PROPERTIES OF COMPONENTS OF PLATES FROM DECORATIVE CONCRETE OBTAINED BY BLOOD CUTTING
WITH DIAMOND DISCS
Annotation.
Production of decorative concrete slabs by sawing with diamond detachable circular saws without significant capital expenditures makes it possible to organize their mass production. But first of all, from a large number of various building materials, it is necessary to select only those that are optimally suitable in their characteristics for the manufacture of such slabs. The rationale for this choice was the main objective of this work. Experimentally conducted studies of various properties of the selected components. The focus was on assessing their physico-mechanical properties, such as impact resistance, abrasion resistance, frost resistance, etc., which are very important in the operation of ready-made concrete slabs. As a result, the requirements for the method of selecting the composition of decorative concrete were developed.
Key words: rocks, decorative concrete blocks, portland cement, abrasivity, aggregate, marble-like limestone.
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 (М-400) и цветные (М-400), их физико-химические свойства приведены в таблице 1.
Таблица 1
Физико-химические свойства портландцементов _(гидравлические вяжущие) _
Вид цемента Тонкость Нормальная Сроки Предел
помола по густота,% схватывания, прочности в
остатку на час-мин. кг/см2 в возрасте,
сите № дни
008,% 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
Марка Коэффициент Силикатный Глиноземный Минералогический
цемента насыщения модуль модуль состав, %
С3Б С2Б С3А С4А
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
Истираемость
Наименование Светлота, Активност Водопогло по ГОСТ, на
% ь, кг/см2 щение по весу, % г/см2 машине Шоппер, мк
Цементный камень 27,2 510 16,5 1,87 43,3
из обычного
портландцемента М-500
Цементный камень 72,4 400 10,3 - -
из белого
портландцемента М-400
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 физико-механическими 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 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 Истираемость в Марка по Фракция песка,
месторождение % ГОСТ 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 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.
Использованные источники:
1. Новые строительные материалы и изделия: региональные особенности производства / Д. П. Ануфриев, Н. В. Купчикова, Н. А. Страхова, Л. П. Кортовенко, В. А. Филин, Е. М. Дербасова, С. С. Евсеева, П. С. Цамаева. М. : Изд-во АСВ (Москва), 2014. 200 с.
2. Кононова, О.В. Модифицированный искусственный камень на основе отсевов дробления карбонатных пород / О.В. Кононова, В.Д. Черепов // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - № 1; URL: http: //www.science-education.ru/107-8295
3. Гусенков, А.С. Модифицированный мелкозернистый бетон на основе отсевов дробления известняка: дис. ... канд. техн. наук: 05.23.05 / Гусенков Александр Сергеевич. - М., 2009. - 338 с.
