Строительство и архитектура/ 4. Современные строительные материалы

Калашников В.И., Троянов И.Ю., Мороз М.Н., Суздальцев О.В., Тяпкин В.А., Каледа В.Н.

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», кафедра «Технология строительных материалов и деревообработки», Россия

к терминологии архитектурно-декоративных бетонов

Кафедра «Технология строительных материалов и деревообработка» на протяжении последних 17 лет занимается созданием самоуплотняющихся конструкционных бетонов высокой плотности с новой рецептурой и структурно-топологическим строением.

Из программы исследования многих видов бетонов нового поколения, и их терминологии, выпали специальные архитектурно-декоративные и защитно-отделочные бетоны нового поколения. Поэтому пришлось разработать новую терминологию их с тем, чтобы тот или иной термин давал понимание о технологии и основных принципах ее производства. Все тяжелые бетоны в зависимости от наличия в их составе наполнителей и заполнителей, мы поставили в данный ряд по возрастанию их тонкости помола и зернистости: порошковый бетон, порошково-активированный мелкозернистый, порошково-активированный щебеночный.

Архитектурно-декоративные и защитно-отделочные бетоны также можно в зависимости от состава подразделить на: порошковые, реакционно-порошковые, порошково-активированные песчаные и щебеночные. Данная классификация даст хорошее представление о виде присутствующего в бетонах наполнителя и его зернистости или дисперсности, а также использованного нанометрического пигмента. Созданию такой классификации способствовали эксперименты по реологической активности каждого компонента бетонов нового поколения. Основное правило – увеличение объема дисперсной фазы обеспечивается без увеличения расхода цемента, а добавлением порошкового наполнителя к цементу в количестве 40–70%, включая пигмент, а в малоцементных бетонах – до 90–100%. Если мы добавляем такое большое количество дисперсного наполнителя, а это могут быть тонкодисперсные наполнители различного происхождения, то мы достигаем высокого разжижающего действия суперпластификатора. Показано, что для повышения реологической активности суперпластификаторов бетонных смесей необходимо присутствие в их составе значительного объема дисперсных и тонкозернистых наполнителей и пигментов с наличием нанометрических частиц. Не стоит забывать об использовании компонентов – очень тонких и мелких песков, которые не используют в качестве компонентов в бетонах старого поколения. Они поддерживают разжижающую функцию суперпластификаторами.

Мы можем предложить в качестве тонкомолотой добавки к архитектурно-декоративным бетонам молотые белые известняки и молотые отходы. При этом достигается рекордно низкое водоцементное отношение– 0,08-0,10 при гравитационном саморастекании бетонных смесей. Высокий водоредуцирующий (водопонижающий) эффект является основой производства бетонов нового поколения.

По водопонижающему эффекту пластифицированные бетонные смеси старого поколения с разными расходами цемента предлагается разделить следующим образом: расход цемента 150-200 кг/м³ – водопонижающий эффект 5-7%; расход цемента 250-300 кг/м³ – 10-15%; расход цемента 400-600 кг/м³ – 20-35%. Исходя из этого, следует вывод: выпускаемые в настоящее время ни пластификаторы старого поколения, ни зарубежные гиперпластификаторы нового поколения на поликарбоксилатной основе не эффективны или малоэффективны в бетонах старого поколения с расходами цементов до 200-300 кг/м³, тем более, в архитектурно-декоративных.

Это опять подтверждает то, что повышение эффективности архитектурно-декоративных бетонов может быть достигнуто добавлением ультравысокодисперсных нанокальцитов и нанопигментов. Все сказанное относится к реакционно-порошковым и порошково-активированным песчаным одноцветным и многоцветным бетонам с глянцевой и матовой поверхностью.

Производство эффективных архитектурно-декоративных бетонов нового поколения будет реализовано только тогда, когда центр тяжести будет перенесен на производство и подготовку качественных наполнителей и заполнителей. В бетонах нового поколения с высоким содержанием водопотребных высокодисперсных и тонкозернистых наполнителей водоредуцирующий эффект становится очень высоким.

Отдельным классом архитектурно-декоративных бетонов являются песчаные и щебеночные бетоны со шлифованной и полированной мозаичной поверхностью, образованной включениями каменных пород (гранита, мрамора, диабаза и др.).

Учитывая, что высокопрочный затвердевший цементно-минеральный камень чрезвычайно плохо поддается шлифовке и полировке, декоративная поверхность должна быть наиболее полно насыщенна зернистыми каменными включениями. В этом случае процесс шлифования и полирования существенно облегчится, и текстура поверхности приблизится к текстуре природного камня.

В соответствии с различной технологией были изготовлены несколько видов архитектурно-декоративных бетонов: 1) со сверхвысокой прочностью с глянцевой лицевой поверхностью, формообразованной на полимерных основах с одноцветной и разноцветной глянцевой поверхностью; 2) порошково-активированный мелкозернистый бетон из самоуплотняющейся бетонной смеси с посыпкой поверхности гранитным щебнем фракции 2,5-7,5 мм с прикаткой и втапливанием его в поверхностный слой и последующей шлифовкой и полировкой поверхности. В первом варианте были получены сверхвысокопрочные цветные реакционно-порошковые бетоны с прочностью на сжатие 170-180 МПа. Установлено, что некоторые пигменты, вводимые в количестве 2-3% от массы цемента, увеличивают прочность бетона на 28-е сутки на 5-10%. Это относится к диоксиду титана и чистому кристаллическому микрокальциту. Из пигментов с позитивным влиянием на прочность можно выделить железооксидный пигмент. Выявлено, что бетоны с указанной прочностью имеют чрезвычайно низкое водопоглощение через стандартное время насыщения водой, не превышающее 0,7-1,0 % по массе.

Во втором варианте дисперсный наполнитель, тонкодисперсный и мелкозернистый щебень изготавливались из одной и той же породы - «павловского гранита». Это было сделано для того, чтобы получить близкую цветовую гамму затвердевшего цементного камня и гранита. Такая технология наиболее рациональна для регионов, имеющих месторождение вулканических горных пород. При переходе карьеров на изготовление каменной муки, тончайшего песка, песка-заполнителя и традиционно добываемого щебня, можно изготавливать не только обычные порошково-активированные, но и архитектурно-декоративные. Мелкозернистый бетон изготавливался с использованием гранитной муки, тонкого гранитного песка фр. 0,16-0,63 мм и гранитного песка – заполнителя фр. 0,63-5,0 мм. На поверхность отформованных плиток равномерным слоем насыпался гранитный щебень фр. 2,5-7,5 мм и прикатывался поролонным валиком. Через 1,5 суток прочность бетона равна 70 МПа, что позволило осуществить шлифовку и полировку поверхности. Последняя технология является наиболее экономной, так как позволяет наполнить порошково-активированный бетон мелкозернистым щебнем. Это позволяет снизить стоимость отделочных плит в 2-3 раза, чем плиты из реакционно-порошкового бетона.

В связи с этим, нами сделана попытка расширения терминологии бетонов нового поколения применительно в архитектурно-декоративным бетонам с учетом их экономической эффективности.

Совместная научно-исследовательская работа выполнена совместно коллективом в рамках гранта «У.М.Н.И.К.» рег №01201274488. и гранта Президента РФ рег № 01201257495.