Строительство и архитектура/4. Современные строительные материалы

Д.т.н., проф. Калашников В.И., инженер Суздальцев О.В.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Россия

Формирование поверхности с имитацией фактуры

и текстуры натурального камня

Для создания долговечных скульптур, памятников культуры и архитектуры, как правило, используют натуральный камень. Чаще всего в качестве такого материала выступает гранит. Структурно-текстурная особенность натурального камня придает поверхности изделия особый колорит. Кроме этого, считается, что по своим физико-техническим и эксплуатационным показателям натуральный камень на порядок выше искусственных материалов, в частности архитектурных бетонов. Действительно, природные каменные материалы имеют достаточно высокую степень долговечности. Но формообразование и формирование поверхности изделия из натурального каменного материала – процесс крайне дорогой и очень трудо- и энергозатратный. В связи с этим нами ставилась цель разработать методику формирования поверхности экономичного долговечного архитектурно-декоративного бетона с поверхностью, имитирующей натуральный камень без дополнительной механической обработки (шлифовки поверхности).

Для этого нами был разработан специальный состав архитектурно-декоративного самоуплотняющегося бетона с использованием отходов промышленности и камнедробления. В качестве сырьевых материалов в научных экспериментах использовали: Египетский портландцемент (белый) марки 600 Д0, в качестве каменной муки (П_М) – микрокварц, размолотый до удельной поверхности 3400 см²/г. В качестве тонкого песка (П_Т) и песка заполнителя (П_З) использовали фракции 0,16-0,63 мм и 0,63-5 мм соответственно из отсевов камнедробления гранита. Для придания структурно-текстурной поверхности, имитирующей гранит, использовали купершлак. В качестве пластифицирующей добавки применяли гиперпластификатор Melflux 1641 F в количестве 0,9% от массы цемента. Для получения поверхности с имитацией под розовый гранит использовали красный железоокисный пигмент в количестве 2 % от массы цемента.

Прочность на осевое сжатие бетона на 1-е сутки твердения составила 34 МПа, а через 28 суток твердения – 82 МПа.

Бетонная смесь заливалась в полимерные формы. После выдержки в течении 28 суток в нормально влажностных условиях изделия расформовывались и их поверхность травилась раствором соляной кислоты и промывалась водой. В результате этого на поверхности бетона обнажались частицы гранита и купершлака (рисунок).

В основе метода лежат химические реакции между соляной кислотой и новообразованиями цементного камня, в основном, между гидратной известью и гидросиликатами кальция:

(1)

(2)

В результате образуется высокорастворимый хлорид кальция, который легко смывается с поверхности водой.

а) б)

Рисунок. Поверхность бетона, имитирующая гранит:

а) – серый гранит; б) розовый гранит

Таким образом, нами был получен дешевый долговечный архитектурно-декоративный бетон, поверхность которого визуально мало чем отличается от гранита. Полученный результат позволяет утверждать, что, меняя сырьевые компоненты бетонной смеси, можно получать архитектурные бетоны, имитирующие поверхность абсолютно любых природных каменных материалов, а применение пигментов при различных дозировках позволяет получать фактуру поверхности под натуральный камень разнообразного цвета. Применение самоуплотняющегося порошково-активированного бетона нового поколения в качестве основы для архитектурно-декоративного бетона позволит получать изделия абсолютно любой конфигурации, размера и формы. Поэтому с точки зрения экономической, экологической и технологической эффективности предложенный метод крайне целесообразен при изготовлении материалов и изделий, в том числе, объемно-окрашенных, имитирующих природный камень.

Для формообразования поверхности с имитацией под натуральный камень также используется пескоструйная обработка. Однако качество поверхности при этом получается значительно ниже, с наличием блеклых вкраплений в неровностях гранитного заполнителя.

Сравнение экономической эффективности метода травления и пескоструйной обработки нами не осуществлялось. Но в производственных условиях выбор того или иного метода может быть объективно экономически обоснован исходя из энергетических затрат и стоимости раствора HCl и песка для пескоструйной обработки.

Стоит отметить, что предложенные в наших исследованиях методы не являются окончательными, учитывая образование высолов со временем не только на поверхностях бетонов старого поколения, но и на бетонах нового поколения.