CC BY
21Бондаренко Н. И., соискатель, Бессмертный В. С., д-р. тех. наук, проф., Стадничук В. И., канд. тех. наук, доц., Вдовина С. Ю., соискатель Белгородский государственный технологический университет им. В.Г.Шухова
ПОЛУЧНИЕ ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ИЗДЕЛИЯХ ИЗ БЕТОНА МЕТОДОМ ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ
Ьо^агепко -71@mail.ru
В статье рассмотрены особенности получения защитно-декоративных покрытий на изделиях из бетона методом плазменного напыления. Исследованы основные функциональные показатели защитно-декоративных покрытий.
Ключевые слова: изделия из бетона, защитно-декоративные покрытия, плазменное напыление, прочность сцепления.
Решение национальной программы «Доступное жильё» требует, с одной стороны увеличения выпуска строительных материалов, а с другой - повышения их качества, в частности эстетико-потребительских свойств.
Изделия из тяжёлого и лёгкого бетона и железобетона являются одними из самых востребованных и распространённых строительных материалов в России. С целью повышения архитектурно-художественных достоинств на изделия из бетона наносят различные отделочные материалы, которые существенно удорожают конечную продукцию. К таким материалам относят полимерцементные и гипсополимерце-ментные пасты, декоративные покрытия из пас-товых составов с присыпкой дробленым материалом, отделочные покрытия на основе водоэмульсионных красок, кремнийорганополи-мерные покрытия, покрытия на основе крем-нийорганических эмалей и др. [1].
Однако данные покрытия являются недолговечными и существенно удорожают себестоимость изделий.
Получение защитно-декоративных покрытий на основе глазурей, металлов и сплавов является перспективным направлением повышения эстетико-потребительских свойств изделий из бетона [2,3]. С этой целью используют различные методы термической обработки лицевой поверхности изделий из бетонов. Так, для глазурования на бетон наносят дополнительный защитный слой с последующим его оплавлением экранной печью до 800-9000С [4]. Открытое пламя газовой горелки используют для расплавления предварительно нанесённого на поверхность панели слоя глазурного шликера [5].
Наиболее перспективным является использование низкотемпературной плазмы для оплавления лицевой поверхности изделий из бетона и напыление на его лицевую поверхность эмалей,
глазурей, стёкол, металлов и сплавов, оксидов металлов, а также различных отходов горнорудной промышленности. Методом плазменного напыления наносили цветные металлы, глазури, оксиды металлов на лицевую поверхность бетонов с защитным керамзитовым слоем толщиной 4-5 мм, полученную при формовании «лицом вниз» [6].
Известен способ изготовления декоративных бетонных изделий путём оплавления лицевой поверхности плазменным факелом с последующей тепловлажностной обработкой и твердением в течение 28 суток [7].
Недостатком данных способов является низкая прочность сцепления покрытия с подложкой за счёт частичной дегидратации и разупрочнения лицевой поверхности изделий из бетона.
Целью исследования является разработка энергосберегающей технологии получения защитно-декоративных покрытий на изделиях из бетона.
Для металлизации, глазурования и оплавления изделий из бетона использовали универсальную плазменную установку УПУ-8М. Параметры работы плазмотрона были следующие: рабочее напряжение 30-32В, ток 300-400А. Плазмообразующим газом был аргон, расход которого составлял 25-30 л/мин при давлении 0,26 МПа. Расстояние от среза плазменной горелки до лицевой поверхности изделий из бетона составляло 210-220 мм. Скорость прохождения плазменной горелки по лицевой поверхности составляла 20 мм/с. Расход воды на охлаждение 10-12 л/мин.
Для металлизации использовали проволоку из алюминия и меди диаметром соответственно 2,5 мм и 1,5 мм, которую в автоматическом режиме подавали в плазменную горелку. Порошок тонкомолотого боя цветных и бесцветных стё-
кол вводили в сопло плазменной горелки по- кол представлен в таблице 1. рошковым питателем. Химический состав стё-
Таблица 1
Химический состав стёкол, используемых для глазурования изделий из бетона
Стекло Массовое содержание, %
SiO2 CaO Na2O SOз Fe2Oз F B2Oз
Сортовое зелёное, окрашенное хромом* 72,2 6,8 15,0 2,0 0,5 0,05 - 1
Сортовое синее, окрашенное кобальтом** 68,6 6,3 9,3 14,8 1,0 0,05 - -
Оконное 71,8-72,4 1,8-2,2 6,4-6,8 14,5-14,9 14,5-14,9 0,3-0,4 0,2 - -
Витринное неполированное 71,6 0,5 7,9 15,2 15,2 0,4 0,5 - -
Сортовое молочное 66,6 6,3 6,3 14,8 1,0 0,5 0,10 5, 0 -
*-содержание Cr2O3 -0,5%
** - содержание CoO - 0,002%
В ранее известных работах при плазменной обработке бетона за счёт высоких температур напыляемого материала происходила дегидратация поверхностного слоя бетона, что снижало прочность сцепления покрытия с основой. С целью предотвращения дегидратации нами разработан специальный жаростойкий состав на основе глинозёмистого цемента при формовании «лицом вверх».
Технологическая схема глазурования и металлизации изделий из бетона предусматривает следующие основные операции:
Таблица 2
Технологические параметры и свойства защитно-декоративных покрытий
Наименование показателей Металлизация алюминием Металлизация медью Глазурование
Параметры напыления
Скорость оплавления, мм/сек 20 20 10
Мощность, кВт 9 9 12
Расход плазмообразующего газа аргона, л/мин 25 25 30
Толщина покрытия, мкм 200 200 100
Прочность сцепления покрытия с основой, МПа 0,42 0,61 2,42
- приготовление смеси промежуточного слоя;
- нанесение смеси промежуточного слоя на лицевую поверхность из бетона;
- естественная сушка промежуточного слоя на изделии (в виде пасты);
- плазменное напыление металла или молотого порошка.
Технологические параметры и свойства защитно-декоративных покрытий представлены в таблице 2.
В процессе металлизации бетона алюминием образовалось блестящее, острошероховатое покрытие с высоким коэффициентом диффузного отражения. Методом «пятна» определим, что покрытие является беспористым. В этой связи можно констатировать, что покрытие из алюминия обладает не только декоративным, но и защитным свойствами. Прочность сцепления покрытия с основой определяли на разрывной машине Я-0,5[8]. Эксперименты показали, что прочность сцепления покрытия на основе алюминия составили 0,42 МПа при толщине 200 мкм.
Аналогичным защитно-декоративным
свойствами обладало покрытие на основе меди. Однако, прочность сцепления данного покрытия с основой составляло 0,61 МПа при толщине 200мкм.
Нами проведены исследования по влиянию толщины покрытия на его прочность сцепления с основой. Как известно, с увеличением толщины покрытия прочность сцепления его с основой снижается. Аналогичная закономерность нами установлена при исследовании прочности сцепления алюминиевого и медного покрытия с основой. Так, при толщине 400 мкм прочность сцепления алюминиевого и медного покрытия составила соответственно 0,22 и 0,34 МПа. Это связано с накоплением внутренних напряжений и различными значениями термического коэффициента линейного расширения металлов и бетона. Полученные защитно-декоративные покрытия существенно повышают эстетично-потребительские свойства изделий из бетона. Разработанная технология рекомендуется к широкому промышленному внедрению.
_2011, №2
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Громов Ю. Е. Индустриальная отделка фасадов здания [Текст] / Ю. Е Громов // М.: Стройиздат - 1980. -67с.
2. Федосов С. В. Плазменная металлизация бетонов [Текст]: Монография / С. В. Федосов, М. В. Акулова.- М..: Изд-во АСВ, 2003. -120 с.
3. Федосов С. В. Глазурование безобжиговых строительных материалов и изделий [Текст] / С. В. Федосов, Ю. А. Щепочкина // Строительные материалы, оборудование, технологии ХХ века. - 2003. - № 9.- С. 52-53.
4. Гердвис И. А. Заводские параметры глазурования строительных конструкций [Текст] / И.А. Гердвис // Труды ГОСНИИстройкерамика / М.: Стройиздат, Москва, 1973.-Вып. 38.- С. 112115.
5. Холопова Л. И. Декоративный искусственный камень и его применение в строительстве [Текст] / Л. И. Холопова. - Л.: Строиздат, 1976. -176 с.
6. Декоративная обработка поверхности строительных материалов плазменным способом [Текст] / В. П. Крохин [и др.] // Химическая технология строительных матриалов: сб. трудов / М.: МИСИ, БТИСМ,1980. -125-129с.
7. А. с. 1705 090 СССР МКИ3 В28В 11/00. Способ изготовления декоративных бетонных изделий [Текст] / В.С. Бессмртный, А. П. Ходы-кин, Н. М. Бурлаков, В. М. Травкин, В. П. Крохин. - № 4685425/33; заявл. 03.05.91; опубл. 15.01.92, Бюл. № 2. - 3 с.
8. Демиденко Л. М. Высокоогнеупорные композиционные покрытия [Текст] / Л. М. Де-миденко // М.: Металлургия - 1979. - С. 213.
