CC BY
142
X Ü в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. № 6 (122)
УДК 666.942
A.B. Кудимова, Н.В. Дроздова, E.H. Потапова
Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, Москва, Россия
РАЗРАБОТКА СОСТАВА И ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ ТРОТУАРНОЙ ПЛИТКИ
The complete set the footwalk a tiles is developed, consisting of 2-elements, and variants of joining of elements among themselves are offered. Influence of a plasticizing additive, a pigment and a filler on properties of fine-grained concrete is studied. The structure of a fine-grained concrete mix is developed for manufacturing footwalk tiles and its basic operational properties are defined.
Разработан комплект тротуарной плитки, состоящий из 2-элементов, и предложены варианты стыковки элементов между собой. Изучено влияние пластифицирующей добавки, пигмента и заполнителя на свойства мелкозернистого бетона. Разработан состав мелкозернистой бетонной смеси для изготовления тротуарной плитки и определены ее основные эксплуатационные свойства.
Активное производство брусчатки, тротуарной плитки из бетона началось в нашей стране сравнительно недавно. Однако уже сегодня можно с уверенностью сказать, что качественные тротуарные и фасадные изделия из бетона завоевали сердца частных потребителей и архитекторов. Тротуарная плитка - технологичный материал, позволяющий производить укладку дорожек и площадок любых размеров и конфигураций. Укладка плитки по песчаному основанию придает покрытию множество преимуществ по сравнению со сплошным асфальтобетонным покрытием. Тротуарная плитка сегодня - это строительный материал нового поколения, применяемый в ландшафтном дизайне, мощении улиц и тротуаров, оформлении коттеджных поселков и приусадебных участков. Тротуарная плитка - это отличный способ выделить свой дом, свой двор, свою улицу, сделать их красивыми, необычными, привлекательными и очень уютными.
Сегодня в России достаточно много производителей тротуарной плитки. Возросшие требования к качеству строительных материалов, усилившаяся конкуренция на рынке заставляют производителей более требовательно относиться к качеству собственной продукции. Поэтому актуальным является разработка дизайна и подбор составов для производства высококачественной тротуарной плитки.
Тротуарная плитка используется как внутри помещения, так и вне его, поэтому к материалу предъявляются особые требования. Наиболее важные - декоративность, прочность и долговечность, и связанные с ними - пористость, водопоглощение и морозостойкость материала.
Для производства тротуарной плитки был использован белый портландцемент М500 ОАО «Щуровский цемент», заполнитель - песок Рамен-ской обогатительной фабрики; окраску изделий варьировали применением пигментов фирмы «Bayer» (зеленого, желтого, красного, коричневого, синего и черного).
Вначале работы было изучено влияние пластифицирующих добавок на нормальную густоту, сроки схватывания цементного теста и прочностные характеристики цементного камня. В качестве пластифицирующих добавок
С й 6 X и в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. № 6 (122)
использовали широко применяющийся в промышленности строительных материалов суперпластификатор С-3 (СП), и новый класс пластификаторов -гиперпластификатор «МеШих 1641» (ГП).
Введение пластифицирующих добавок приводит к снижению нормальной густоты цементного теста и сокращению сроков схватывания (табл.1). При введении 0,1% гиперпластификатора нормальная густота цементного теста снижается с 25 до 19%, в то время как в присутствии 0,1% СП - только до 22%. Сокращение количества воды затворения будет снижать пористость цементного камня, повышать его прочность и долговечность. Поэтому для дальнейших исследований использовали гиперпластификатор «МеШих 1641» в количестве 0,1% от массы цемента.
Табл. 1. Нормальная густота и сроки схватывания цементного теста в присутствии добавок-пластификаторов
№ Добавка Нормальная густота, % Сроки схватывания, ч-мин
ВИД количество, % начало конец
1 - - 25 2-15 4-05
2 ГП 0,02 24 2-15 3-55
3 0,05 22 2-05 3-25
4 0,10 19 1-25 2-45
5 0,20 15 1-20 2-30
6 СП 0,10 22 1-05 2-55
7 0,20 21 1-00 2-50
Декоративный вид изделию придают пигменты. Был изучен широкий спектр окраски - от желтого до черного. Влияние количества пигмента на пластические свойства цементного теста приведены в табл.2. Полученные результаты показывают, что введение пигмента до 5 % незначительно влияет на нормальную густоту и сроки схватывания цементного теста. Дальнейшее повышение содержания красителя в цементе практически не влияет на интенсивность окрашивания, но резко сокращает сроки схватывания, что ведет к снижению растекаемости цементного теста. А поскольку для производства тротуарной плитки была выбрана литьевая технология, то оптимальной концентрацией пигмента следует считать 5%.
Табл. 2. Влияние пигмента на нормальную густоту и сроки схватывания
цементного теста
№ Пигмент желтый, % Нормальная Сроки схватывания, ч-мин
густота, % начало конец
1 - 25 2-15 4-05
2 1 22 2-10 2-45
3 3 20 2-05 2-40
4 5 20 2-00 2-40
5 7 17 1-00 2-20
6 10 15 0-20 2-00
С Я 0 X и В химии и химической технологии. Том XXV. 2011. №6 (122)
Изучали прочность цементного камня при изгибе и при сжатии в возрасте 1-28 сут. Как видно из рис.1, введение до 7 % пигмента не приводит к снижению прочностных показателей.
Е 40
о. С
а)
Влияние пластификаторов
б)
□ 3 0 28
Пластификатор
Влияние пигмента
□ 3
□ 28
Содержание,
Рис. 1. Влияние вида пластификатора (а) и содержания пигмента (б) на прочность цементного камня в возрасте 3 и 28 сут
Рис. 2. Комплект плитки
Некоторое повышение прочности цементного камня в этом случае объясняется армирующим действием игольчатых частичек желтого пигмен-
О № & X V в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. № 6 (122)
Все пластифицированные цементы имеют прочность не ниже бездобавочного цемента. Сравнивая влияние пластификатора С-3 и гиперпластификатора «МеШих 1641» видно, что более эффективным является гиперпластификатор.
Определено оптимальное количество песка для приготовления мелкозернистого бетона. Исследовали свойства цементного раствора с соотношением цемент : песок от 1:1 до 1:3. Установлено, что наилучшими свойствами характеризуются составы с соотношением цемент : песок = 1:2,5.
Проведение анализа рынка бетонной тротуарной плитки и маркетингового анализа позволило разработать три варианта комплекта изделий одинаковой формы, но с разным декором. Декор - рельеф и контррельеф, а также различные цветовые решения.
Табл. 3. Основные показатели тротуарной плитки
№ Показатель Значение
Наименование Ед.изм. при испытании на ООО «Теин» нормативное
1. Прочность на сжатие МПа 34,0 ГОСТ 10180 32,7
2. Прочность на растяжение при изгибе МПа 5,8 ГОСТ 10180 4,0
3. Морозостойкость Б 200 нормативная потеря прочности % 0 ГОСТ 10060.2 < 5
4. Истираемость г/кв.см 0,6 ГОСТ 13087 0,7
5. Водопоглощение % 4,8 ГОСТ 12730 <6
Габаритные размеры: первая плитка - 200 х 200 х 40 мм, вторая плитка - 130 х 94 х 45 мм (рис.2).
Форма плитки: первая - квадратной формы с отсеченными углами, вторая плитка - овальной формы, немного выпуклая (на 5 мм).
Возможны различные варианты стыковки изделий между собой за счет поворота изделий.
По результатам испытаний был выявлен оптимальный состав декоративного вяжущего и по разработанным составам была отлита в разработанную форму плитка. После твердения в воздушно-влажных условиях в течение 28 сут данная плитка была испытана на ООО «Теин» (г.Чехов) на прочность, морозостойкость, водопоглощение и истираемость (табл.3).
