Вера Кузьмина: Способы получения плитки. Производство и инновационные направления развития технологииНазад
Вера Кузьмина: Способы получения плитки. Производство и инновационные направления развития технологии
" Ways of Reception of a Tile.
Manufacture and Innovative Directions of Technology Development "
Кузьмина Вера Павловна, Академик АРИТПБ, кандидат технических наук, генеральный директор ООО " Колорит-Механохимия " - Технический эксперт Союза производителей сухих строительных смесей.
Kuzmina Vera Pavlovna, Ph.D., Academician ARITPB, the General Director of Open Company " Colourit-Меhanohimia " - the Technical expert of The Union of manufacturers of dry building mixes.
Аннотация
В докладе рассмотрены инновационные технологии получения плитки, защищённые патентами РФ. Экономически и технически перспективные решения в современных технологиях получения плитки лежат на стыке трёх направлений развития научных исследований: нанохимии, механохимии и химии полимеров.
Нужен новый подход во всём: в технологиях, в испытаниях, в мыслительном подходе, полном кардинальном изменении строительных технологий. Кто возьмёт ответственность за решение возникших задач кроме нас самих? Иначе, мы так и останемся на уровне достигнутых успехов, заложенных в действующие ГОСТы и СНИПы, которые отражают среднестатистический уровень технических достижений в строительной индустрии.
Существует два основных метода производства тротуарной плитки: вибролитьё и вибропрессование.
Различные технологии соответствуют разным областям и условиям применения изделий. Выпускаемые изделия не конкурируют, а дополняют друг друга, и призваны удовлетворить широкие потребности застройщика.
Тротуарная плитка, изготовленная методом вибролитья:
1. Имеет ровную, глянцевую гладкую поверхность и выглядит очень привлекательно.
2. Ассортимент зависит только от ассортимента имеющихся форм. Очень гибкое производство, есть возможность быстрого перехода на новый вид изделий.
3. За счёт использования специальных модификаторов и добавок, поверхностный слой изделий, на который приходятся все нагрузки, может иметь очень высокие характеристики (марка бетона 400-600, морозостойкость не менее 350 циклов).
4. Низкая производительность.
Тротуарная плитка, изготовленная методом вибропрессования:
1. Бетон, используемый при вибропрессовании, имеет низкое водоцементное соотношение, что уменьшает расход цемента, обеспечивает высокую прочность (М200-400) и морозостойкость (200-300 циклов).
2. Вибропрессованная плитка имеет шершавую пористую поверхность.
3. Вибропрессованием можно получать большое количество продукции за день; минимально влияние "человеческого фактора".
Тротуарная плитка, изготовленная методом вибропрессования имеет "шершавую" поверхность, такая поверхность делает её удобной для мощения городских улиц, остановок, складов и прочего.
Тротуарная плитка, получаемая литьевым методом, имеет гладкую лицевую поверхность, она очень скользкая, что, конечно, затруднит ее использование в странах, где температура опускается ниже 0 С., так как поверхность покрывается тонким слоем льда и становится скользкой. Тротуарная плитка, полученная методом вибролитья, имеет низкую морозостойкость.
Бетон, используемый для получения плитки способом вибропрессования, имеет низкое водоцементное соотношение, что оптимизирует расход цемента (позволяет снизить себестоимость строительного материала), обеспечивает высокую прочность (М400-М500) и морозостойкость (Мрз 250-300 циклов). В отличие от литьевой плитки, окраска вибропрессованной тротуарной плитки сохраняет цветовую насыщенность весь срок службы (более 25 лет), а низкое водопоглощение и низкая истираемость предопределяет долговечность. Также возможно изготовление двухцветной тротуарной плитки, что тоже позволяет сэкономить значительные средства.
Гладкая поверхность литьевой тротуарной плитки не "дышит" в той мере, в какой необходимо, это приводит к тому, что поверхность тротуарной плитки разрушается при замерзании воды, часто плитка растрескивается.
Поверхность вибропрессованной плитки можно шлифовать, полировать, бучардировать. Вибролитая же плитка, данной технологии не допускает.
д.т.н. В.И. Сорокер, инж. В.Г. Довжик Жесткие бетонные смеси в производстве сборного железобетона // Стройиздат. М.:1958. 200 с. http://www.allbeton.ru/library/307/64.html
Жесткие бетонные смеси в производстве сборного железобетона.
В рекомендуемой книге изложены результаты исследований жестких бетонных смесей, проведенных авторами в течение 1954-1956 гг. Книга содержит также примеры из опыта использования жестких бетонных смесей на некоторых заводах и полигонах страны и данные исследовательских и проектных работ различных организаций. Главы 6 и 7 написаны В. И. Сорокером. Глава 2, разделы 1, 2, 5 и 7 главы 3 и разделы 3 и 4 главы 5 написаиы В. Г. Довжиком. Остальные главы и разделы глав написаны совместно В. И. Сорокером и В. Г. Довжиком. "... ВВЕДЕНИЕ Перед промышленностью сборного железобетона в настоящее время стоят очень трудные задачи. В ближайшие годы производство железобетонных изделий должно быть увеличено в несколько раз по сравнению с 1955 г. В 1960 г. заводами и полигонами должно быть выпущено 28 млн. м3 изделий. Такие темпы развития требуют коренного изменения технологии производства железобетонных изделий, резкого повышения выхода продукции с действующих заводов. Вместе с тем выпускаемые конструкции должны совершенствоваться. Работа обобщает коллективный труд профессиональных учёных и строителей НИИЖелезобетона, заводов N 4 и 6 Главмосжелезобетона, Ленинградского завода "Баррикада", принимавших участие в этой работе, совместно с которыми проводился ряд производственных опытов.
Современные представления о жестких бетонных смесях были расширены данными о зарубежной практике применения жестких бетонных смесей. Были проанализированы способы определения жесткости бетонной смеси при помощи технического вискозиметра и других методов.
Был выполнен анализ свойств жестких бетонных смесей и бетонов из них, влияния водосодержания жестких смесей, пластифицирующих добавок и выдержки рабочих смесей до укладки в изделие на жесткость бетонной смеси, Была изучена прочность свежеотформованного бетона, скорость его твердения и марочная прочность бетонов из жестких смесей. На основании полученных данных была разработана классификация высокопрочных и быстротвердеющих бетонов из жестких смесей, учтена специфика процесса уплотнения жестких бетонных смесей, определено влияние продолжительности и параметров вибрирования на степень уплотнения бетонной смеси, на прочность бетона. Отдельно изучалось действие пригруза на уплотнение жестких смесей. Были сформулированы основы проектирования составов жестких смесей с учётом зернового состава крупного заполнителя, оптимального содержания и цемента.
Было создано производство изделий из жестких бетонных смесей, виброплощадки для их уплотнения, машины для изготовления многопустотных настилов, плит и деталей методом непрерывного бетонирования из жестких смесей. Результаты этих работ обеспечили гигантский рывок в промышленном и массовом гражданском строительстве. Опыт работы заводов по изготовлению изделий из жестких смесей позволил по-новому решить вопросы строительства дорог с применением струнобетонных шпал, железобетонных блоков для тоннелей щитовой проходки, в том числе метрополитенов. Пустотелые блоки для сборных фундаментов позволили снизить материальные затраты на строительство нулевых циклов. Разработка железобетонных архитектурных деталей вибропроката изделий из жестких мелкозернистых смесей, явились очередным шагом развития строительных технологий. Чёткий контроль производства при применении жестких бетонных смесей: содержания воды, жесткости, степени уплотнения бетонной смеси, изготовление контрольных образцов обеспечили эффективность строительного производства.
Рассмотрим современные способы производства тротуарной плитки.
Тротуарная плитка изготавливается двумя способами: вибропрессованием и вибролитьем. Оба эти метода дают отличный конечный результат и различаются лишь возможностью использования смеси того или иного состава, в процессе формовки широкого ассортимента готовых изделий с учётом технических и финансовых возможностей производителей. Технические характеристики тротуарной плитки полностью соответствуют нормам ГОСТ 17608-91, ГОСТ 22633-91 и ГОСТ 6927-74. Основными компонентами смесей при производстве элементов мощения из мелкозернистого бетона являются портландцемент ГОСТ 10178 (М 400; М500), строительный песок ГОСТ 8736, ГОСТ 26633, имеющий модуль крупности более 2,5, и суперпластификатор С-З ТУ 248-001.
Вибропрессованная тротуарная плитка является новым поколением строительных материалов. Эта уникальная технология производства выводит выпускаемую продукцию на новый уровень качества, увеличивая ее долговечность и прочность. Изготовление плитки путем вибропрессования включает в себя три технологических операции. Сначала, посредством смешения компонентов рабочей смеси изготавливается бетон. В случае производства однослойной тротуарной плитки - один вид, в случае двухслойной - два вида бетона, в составе которых содержатся различныекомпоненты. Вторым шагом процесса является непосредственно вибропрессование, требующее использования специального оборудования. Для этого рабочая смесь укладывается в специальные пресс-формы и подается на вибропресс, откуда отправляется на поддонах на принудительное ускоренное твердение. Завершающим этапом производства является формирование транспортных пакетов с плиткой. Технологические линии с прессами формируются из различного оборудования, подбор которого зависит от производительности и исходных форм сырьевых компонентов рабочих смесей.
Технические характеристики вибропресса Мастек-Метеор
Характеристика Ед.изм. Значение
Производительность при изготовлении:
- стеновых камней 390*190*188 мм шт/ч 225
- перегородочных камней 390*120*188 мм шт/ч 375
- кирпича полуторного 250*120*88 мм шт/ч 450
- тротуарной плитки 200*100*70 мм кв.м/ч 18
- бордюра садового 500*80*200 мм пог.м/ч 150
Размеры установки, без подъемника (длина*ширина*высота), мм 2000*2200*2500
Масса установки кг 1 500
Размер зоны формования (длина*ширина), мм 600*400
Высота формуемых изделий мм 50*240
Установленная мощность кВт/ч 7,5
Давление в гидросистеме мПа 12
Емкость приемного бункера куб.м 0,3
Обслуживающий персонал чел 2-3
Вибролитьё является технологией изготовления на виброплощадке тротуарной плитки широкого ассортимента, из пластичных бетонных смесей, и является одной из самых распространенных технологий. Тротуарная плитка, изготовленная путем вибролитья, водо- и морозоустойчива; она отличается высокой прочностью и имеет высокие эксплуатационные характеристики. Этот способ изготовления дает возможность значительно разнообразить цветовой ассортимент и форму изделий. Технология заключается в ручном заполнении пластиковых форм
пластифицированной пескобетонной смесью, твердеющей в естественных условиях при положительной температуре.
По факту достижения распалубочной прочности, тротуарная плитка готова к продаже и использованию.
Фото 1-4. Москва. Бетоносмесительный узел ООО "Эктра". Ручной способ производства тротуарной плитки способом виброуплотнения.
Патент РФ 2183237 ДЕКОРАТИВНАЯ ПЛИТКА И СМЕСЬ ДЛЯ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ. Патентообладатель: Лысенко А.А. 2002
Строительно-технические характеристики изделий по патенту.
o плотность 1500-1550 кг/м3,
o прочность после 28-суточного твердения 20,0-22,0 МПа,
o водопоглощение 9,0-9,8% по массе,
o морозостойкость после 50 циклов 22,2-23,1 МПа,
o усадка 0,25-0,3 мм/м.
o Полученный материал трещиностоек.
Рассмотрим АГРЕГАТНО - ПОТОЧНЫЙ СПОСОБ производства плитки вибропрессованием.
Фото 5,6.
o Вибропресс ВИПР 1-2м предназначен для средних производств выпускающих:
o тротуарную плитку
o бордюр тротуарный
o блок стеновой
o пустотелый блок для последующей заливки пенобетоном
o блок "рваный камень".
Большим подспорьем для производителей данного вида продукции является книга - бестселлер д.т.н. В.И. Сорокер, инж. В.Г. Довжик Жесткие бетонные смеси в производстве сборного железобетона // М.: Стройиздат. 1958. 200с. http://www.allbeton.ru/library/307/64.html
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ ПРИ ВИБРОПРЕССОВАНИИ ПЛИТКИ
o раствор из бетоносмесителя ленточным транспортером загружается в бункер;
o вибропресс автоматически подает на прессование деревянный поддон;
o вибропресс производит продукцию;
o поддон с готовой продукцией автоматически подается на стенд накопления, а в вибропресс автоматически подается новый пустой поддон.
o отформованная продукция на поддонах подаётся погрузчиком на пропаривание в камеру;
o готовая продукция укладывается в транспортные пакеты и подаётся на склад готовой продукции. Зима - 100% марочная прочность. Лето - ≥ 70% марочная прочность.
Преимуществом применения жёстких бетонных смесей является возможность немедленной распалубки плитки после окончания формования;
сокращение продолжительности твердения изделий для получения заданной прочности, как при тепловой обработке, так и при естественном вызревании;
увеличение выпуска продукции с единицы производственной площади. Не менее важным является сокращение расхода цемента - наиболее дефицитного и дорогого материала в производстве железобетона. При этом повышается морозостойкость, водонепроницаемость, а также снижаются
деформации усадки и ползучести бетона. Данная технология позволяет создавать новые эффективные и экономичные конструкции. Повышаются возможности автоматизации процесса формования изделий из высокопрочных бетонов.
2001 ЗАО "ПОЛАР" Патент РФ N 2175913 "Способ изготовления имитирующего природный камень искусственного строительного камня и устройство для его осуществления".
Патент РФ 2097177 "Способ изготовления вибропрессованных изделий с облицовочным слоем, преимущественно из полусухих смесей". Патентообладатель: Семёнов Д.К. 1997.
Патент РФ 2476312. "Способ изготовления изделий из цветного бетона методом полусухого вибропрессования". ООО "БЗ АрБет".
Патент РФ N 2254987 "Способ изготовления изделий из бетонной смеси". ООО "МИСИ-КБ"
Все эти патенты защищают совершенствования технологии через оптимизацию структуры с применением активных минеральных и функциональных добавок.
Особое место занимает технология изготовления плитки при реставрационных работах здания, представляющего культурную ценность, как, например, общественная больница-богадельня, построенная на пожертвования в ХIХ веке. Она называется Больницей Святителя Алексия и находится на Ленинском проспекте в Москве. В "полевых" условиях готовился литьевой бетон. Плитки отливались вручную и вставлялись в углубления на фасаде стены. Комментарии излишни. Всё ясно без слов (см. фото 7-16).
Патент 2307810 Бетонная смесь для литья.
Содержание компонентов смеси, масс. %:
o Портландцемент 12,5-16,5
o Песок 27,0-29,3
o Щебень 39,0-40,0
o Зола-унос 7,5-8,5
o Бентонит 0,15-0,25
Суперпластификатор поликарбоксилатэфирный FM-40 0,3-0,35
Вода затворения 9,5-10,0
Патент РФ N 2307209 "Состав для тротуарной плитки" Рожман А.А., Михайлов С.В. 2007.
Патент РФ N 2084416 "Способ изготовления декоративных строительных изделий" Внешнеэкономическая ассоциация "Полимод" в области модификаторов бетона (RU). 1997.
Патент РФ N 2131856 "Бетонная смесь и способ её приготовления" ООО "Поиск". 1999.
УТИЛИЗАЦИЯ ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ РАЗЛИЧНЫХ ПРОИЗВОДСТВ
Патент РФ N 2158719 СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ / Новочеркасская государственная мелиоративная академия. 2000.
Способ приготовления бетонной смеси включает предварительное перемешивание заполнителей с частью воды затворения и добавкой
с последующим введением цемента, остальной части воды затворения и дополнительным перемешиванием всех компонентов, отличающийся тем, что
предварительное перемешивание осуществляют в течение 2 - 2,5 мин с заполнителями с 70 - 80% воды затворения, а в качестве добавки используют в количестве 2 - 5% от массы цемента нитратнитритно-щелочную воду, являющуюся отходом катализаторного производства и содержащую, мас.%:
o Нитрат натрия - 26 - 30 // Нитрит натрия - 6 - 8 //
o Каустическая сода - 3 - 5 // Вода - Остальное
Патент РФ N 2028279 СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ Питерский А. М., Федоров В. М., Пилипенко В.М., Шляхова Е.А., Лисконов А.А. 1995.
Способ включает предварительное перемешивание песка, щебня, части воды затворения и добавки
с последующим введением цемента Д0 М-500, дополнительным перемешиванием и добавлением остальной части воды затворения, отличающийся тем, что в качестве добавки используют 40 - 45%-ный водный раствор формиатно-спиртового пластификатора, представляющего собой побочный продукт производства пентаэритрита в количестве 5 - 9% от массы цемента, предварительное перемешивание осуществляют с 40 - 60% воды затворения в течение 3 - 4 мин.
ВЫВОДЫ:
o Тротуарную плтку традиционного ассортимента можно производить любым способом. Выбор способа зависит от наличия сырья, приветствуется удалённость не более 200 км, развитости регионального рынка и потребностей строительства.
o У каждого способа производства тротуарной плитки есть свои достоинства и недостатки, обусловленные производственными возможностями.
o Необходимо смело внедрять новые предложения по совершенствованию технологии и не забывать предыдущий опыт, т.к. зачастую новое есть хорошо забытое старое в новом фантике.
o Фундаментальные разработки отраслевых институтов для данной отрасли производства остаются актуальными до сегодняшнего дня.
o Рынок и цены вынуждают нас принимать непонятные решения? Во всём надо искать прибыль! Портландцемент из Турции на юге России стоит дешевле, чем отечественный.
o Выбираем сырьё по критерию "качество - цена".
o Рецептура сырьевой смеси должна корректироваться постоянно под сырьевые компоненты вещественного состава рабочей смеси. Для этого должна работать заводская лаборатория. Прибыльное производство должно работать "на грани фола".
o Высокопрочные цементы должны "разбавляться" минеральными добавками соответствующего гранулометрического состава.
o Влажность компонентов сырьевой смеси и готовой бетонной смеси должна быть под неусыпным контролем лаборатории.
o Влажность готовой продукции ≤ 4 % свидетельствует о получении высокомарочной морозостойкой плитки.
o Применение функциональных добавок позволяет вести процесс формирования строительного конгломерата с заданными свойствами и формой.
o ПЛИТКА БЫЛА, ЕСТЬ И БУДЕТ!
