СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕКОРАТИВНЫХ ФАСАДНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ АРХИТЕКТУРНОГО БЕТОНА И ФОРМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2005 года по МПК B28B1/14 B28B7/02 C04B28/02 C04B7/52 

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к технологии изготовления фасадных бетонных изделий.

Известен способ изготовления декоративных строительных изделий, включающий приготовление бетонной смеси путем перемешивания с водой вяжущего, содержащего портландцементный клинкер, модификатор, включающий водопонижающий компонент, ускоритель твердения и гипс, пигментов, заполнителей и функциональных добавок, выдержку до стабилизирования смеси, укладку ее в формы, формование с уплотнением смеси и термообработку изделий [1].

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления декоративных фасадных изделий из архитектурного бетона, включающий приготовление бетонной смеси с требуемым водоцементным отношением путем помола вяжущего с добавками до удельной поверхности 3000-5000 см²/г и перемешивания его с заполнителем, пигментами, функциональными добавками и водой затворения, формование путем заливки бетонной смеси в формы и вибрирования, выдержку до набора бетоном распалубочной прочности и распалубку[2].

Известна форма для изготовления строительных изделий с архитектурными деталями, содержащая борта и поддон с выемками, в которых размещен рельефный вкладыш, зафиксированный клиньями [3].

Недостатком известной конструкции является громоздкость формы и ограничение номенклатуры изготавливаемых изделий, привязанность к одному типоразмеру строительных конструкций, а именно к стеновым панелям.

Известны также формы для изготовления декоративных фасадных изделий из архитектурного бетона, выполненные из металлического листа, или армированных полимеров, или армоцемента, с рабочей лицевой поверхностью из не смачиваемых водой материалов, например полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида, фторопласта, бакелита [2].

Недостатками известных способов является невысокая точность получения заданного рельефа бетонного элемента, особенно при увеличении габаритов изделия, невысокая плотность наружного слоя, невозможность качественного окрашивания поверхности изделия, что не всегда позволяет получать заданную архитектурную выразительность, а также сложность получения качественной многокомпонентной смеси.

Формы, используемые для изготовления фасадных изделий, не обеспечивают технологичной распалубки изделия без разрушения частей самой формы или приводят к браку изделий.

Техническая задача заключается в обеспечении получения объемных фасадных строительных изделий с глубиной рельефа лицевой стороны до 10-20 мм, улучшения качества лицевой поверхности и долговечности за счет повышения плотности и однородности бетона, снижения трудоемкости и материалоемкости изготовления фасадных изделий за счет уменьшения количества компонентов бетонной смеси путем использования готовых строительных сухих смесей, снижения вероятности поломки изделий при распалубке и сокращения парка форм.

Поставленная задача решается таким образом, что в способе изготовления декоративных фасадных изделий из архитектурного бетона, включающем приготовление бетонной смеси с водоцементным отношением 0,2 - 0,4 путем помола вяжущего с добавками до удельной поверхности 3000-5000 см²/г и перемешивания его с заполнителем, функциональными добавками и водой затворения, формование “лицом вниз” путем заливки бетонной смеси в формы и вибрирования, выдержку до набора бетоном распалубочной прочности и распалубку, согласно изобретению вяжущее для приготовления бетонной смеси получают путем совместного помола портландцемента, суперпластификатора С-3 и расширяющей добавки при соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 80-97; С-3 - 0,5-2,0; расширяющаяся добавка - РД - 2,5-18, перемешивают его с песком фракционного состава, мас.%: 2,5-5 мм - 25-35, 0-2,5 мм - 50-60, 0-0,315 мм - 10-20, а формование осуществляют в форме с объемным рельефным вкладышем путем вибрирования бетонной смеси до окончания выделения пузырьков воздуха. Причем при помоле в вяжущее вводят белый пигмент в количестве 0,5-5%. Кроме того, вибрирование производят глубинным вибратором с частотой вибрации 200 Гц или вибрирование производят на вибростоле. Кроме того, в бетонную смесь вводят добавки - замедлители твердения. Помимо этого после распалубки осуществляют отделку лицевой поверхности изделия путем нанесения шпаклевки следующего состава, мас.%: вяжущее 25-30, песок фракции 0-0,315 мм 55-60, водная дисперсия полимера 1-2, вода до водоцементного отношения 0,5-0,6.

А форма для изготовления декоративных фасадных изделий из архитектурного бетона вышеописанным способом, содержащая кожух и образующую поверхность изделия рельефную матрицу, согласно изобретению снабжена фиксирующими рельефную матрицу распорками в виде стержней, и/или клиньев, и/или пластин и пустотобразующими вкладышами, при этом кожух тяжелее матрицы с изделием. Причем пустотообразующие вкладыши и распорки выполнены из ламинированной фанеры, или гипса, или металла, а кожух выполнен в виде короба из бетона или гипса. Или кожух выполнен в виде короба из арболита. Или кожух выполнен в виде короба из магнезиального вяжущего и древесных опилок. Предлагаемый способ отличается от известного тем, что вяжущее для приготовления бетонной смеси получают путем совместного помола портландцемента, С-3 и расширяющей добавки(РД) при соотношении компонентов, мас.%: портландцемент - 80-97; С-3 - 0,5-20; РД - 2,5-18, а формование осуществляют “лицом вниз” в форме с объемным рельефным вкладышем путем вибрирования бетонной смеси до окончания выделения пузырьков воздуха. Причем при помоле в вяжущее вводят белый пигмент в количестве 0,3-5,0% от массы вяжущего. Кроме того, вибрирование производят глубинным вибратором с частотой вибрации 200 Гц или вибрирование производят на вибростоле. Кроме того, в качестве заполнителя в бетонную смесь вводят песок следующего фракционного состава, мас.%: 2,5-5 мм - 30; 0-2,5 мм - 55; 0-0,315 мм - 15. Кроме того, в бетонную смесь вводят добавки - замедлители твердения. Причем формование осуществляют в форме, выполненной в виде кожуха с размещенным в нем силиконовым рельефным формообразующим вкладышем, зафиксированным распорками. Кроме того, после распалубки осуществляют отделку поверхности изделия путем нанесения шпаклевки следующего состава, мас.%: вяжущее - 25-30, песок фракции 0-0,315 мм 55-60, водная дисперсия полимера 1-2, вода до водоцементного отношения 0,5-0,6.

А форма отличается от известной тем, что снабжена фиксирующими рельефную матрицу распорками в виде стержней, и/или клиньев, и/или пластин и пустотобразующими вкладышами. Причем пустотообразующие вкладыши и распорки выполнены из ламинированной фанеры, или гипса, или металла, а кожух выполнен в виде короба из бетона или гипса. Или кожух выполнен в виде короба из арболита. Или кожух выполнен в виде короба из магнезиального вяжущего и древесных опилок. Техническим результатом предлагаемого способа является получение декоративных фасадных бетонных изделий широкой номенклатуры с глубиной рельефа поверхности до 10-20 мм, при этом предлагаемый состав обеспечивает получение бетона заданных физико-механических свойств и рельефной поверхности за счет консистенции смеси и возможности расширения ее в процессе твердения, благодаря наличию расширяющейся добавки и выбранной тонины помола вяжущего, а также подбора состава заполнителя и функциональных добавок. Кроме того, введение пигмента в виде раствора указанной концентрации обеспечивает равномерное распределение его в массе смеси и придает колоритную заданную окраску. Выбранные приемы и параметры виброуплотнения смеси способствуют равномерному распределению смеси в форме в оптимальные сроки. При этом введение в бетонную смесь замедлителей твердения дает возможность скорректировать экзотермические процессы, возникающие в бетоне при формовании крупногабаритных объемных изделий. Формование изделий в формах, выполненных со стержнями, распорками и вкладышами, обеспечивает распалубку без повреждения поверхности изделий, в том числе в формах с обратными углами, и дает возможность неоднократного использования форм и вкладышей. Поверхность распорок и вкладышей выполнена гладкой, например из ламинированной фанеры, литого гипса, металлических пластин, что дает возможность использования большого количества вкладышей для компоновки различного рельефа в одном кожухе. При этом выполнение кожуха из предлагаемых материалов вытекает из условия необходимости соблюдения соотношения веса кожуха и изделия с рельефной матрицей и обусловлено условиями распалубки при подъеме изделия, а также свойством жесткости, прочности, а также гвоздимости из-за удобства крепления вкладышей и закладных деталей. Далее использование шпаклевки для доводки лицевой поверхности изделия предлагаемого состава обеспечивает устранение дефектов, таких как мелкие поры, каверны, сколы и др., с максимальным сцеплением шпаклевки с бетоном изделия за счет близких составов вяжущего и выбранной косистенции шпаклевки.

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно готовят вяжущее путем совместного помола портландцемента, пластификатора С-3, расширяющей добавки, функциональных добавок до удельной поверхности 3000-5000 см²/г. Для приготовления вяжущего и бетона используют портландцемент белый ГОСТ 965-89, сухой С-3 ТУ 2499-002-51831493-00, минеральную расширяющую добавку РД-К ОТУ 5743-023-46854090-98, органическую расширяющую добавку ОРД ТУ 2601-028-00369171-01, функциональные (замедлители твердения на основе триполифосфата натрия) и минеральные добавки (шлаки) ГОСТ 3476-74. В шаровую мельницу производительностью 0,5 т/час загружают в.у. компоненты в следующем соотношении белый : портландцемент - 90, С-3 - 1, РД - 9 и производят помол до получения вяжущего активностью 90,0-110,0 МПа. На основе полученного вяжущего готовят бетонную смесь с водоцементным отношением 0,2-0,4. В качестве заполнителя используют песок с содержанием фракций, %: 2,5-5 мм - 30, 0-2,5 мм - 55, 0-0,315 мм - 15 (Люберецкого и Воронежского карьеров). Для равномерности окрашивания пигмент вводят непосредственно в бетономешалку в виде водного раствора. В зависимости от объемных габаритов формуемых изделий производят подбор бетонной смеси с соответствующей осадкой конуса и сроками твердения в пределах, указанных в таблице.

Приготовленную бетонную смесь выгружают в бадью и выдерживают до ее стабилизации, после чего заливают в приготовленную, с уложенной арматурой и закладными деталями, форму, установленную на вибростоле или площадке для формования. В зависимости от габаритов изделия и глубины заданного рельефа бетонную смесь вибрируют на вибростоле (в основном плоские элементы, блоки и др.) или глубинным вибратором, с перемещением в труднодоступные зоны предпочтительно с частотой вибрации до 200 Гц. Такой режим обеспечивает оптимальное удаление пузырьков воздуха и получение ровной (без каверн) плотной лицевой рельефной поверхности изделия. Отформованные изделия в формах выдерживают в нормальных условиях до достижения распалубочной прочности или отправляют на термообработку по режиму 50°С 14+16+18 час. По достижении бетоном распалубочной прочности изделия распалубливают и при необходимости отправляют на пост отделки, где устраняют образовавшиеся изъяны с помощью наложения шпаклевки следующего состава, мас.%: вяжущее - 25, песок фракции 0-0,315 мм - 60, водная дисперсия полимера - 2, вода - 13.

Изделия выдерживают до достижения отпускной прочности и отправляют на стройплощадку для отделки сооружений.

Примеры осуществления способа приведены в таблице.

Пояснения к таблице:

В составах 1 и 2 использовано ВНВ-90, содержащее 10% доменного гранулированного шлака, назначение которого - несколько снизить интенсивность раннего структурообразования и, соответственно, тепловыделение, повысить трещиностойкость. Составы 3-5 изготовлены на предлагаемом вяжущем с удельной поверхностью 4000-4500 см²/г состава цемент - 90, С-3 - 1, РД - 9. Составы отличаются ускоренным структурообразованием на ранней стадии и, соответственно, высокими темпами потери подвижности бетонных смесей. В составы 2 и 5 (в бетонную смесь) вводилась добавка замедлителя твердения на основе триполифосфата натрия соответственно 0,07 и 0,05% от массы вяжущего. Результат - повышение жизнеспособности бетонных смесей при замедлении твердения в раннем возрасте 1-2 сут (состав 2) и 1-2 сут (состав 5). В дальнейшем темпы твердения и прочность бетонов с добавками-замедлителями восстанавливаются. Составы 3 и 4 иллюстрируют возможности изменения подвижности бетонных смесей при сохранении высоких прочностных показателей и темпов твердения. Минеральные добавки (шлаки, РД) следует вводить при приготовлении вяжущего, пигменты можно вводить и в вяжущее, и в бетонную смесь, а добавки-замедлители - в бетонную смесь.

На фиг.1 представлена форма для изготовления декоративных фасадных изделий из архитектурного бетона - общий вид, фиг.2, 3, 4 -сечение А-А фиг.1 (варианты); фиг.5, 7, 9, 11, 13 - пустотообразующий вкладыш (варианты); фиг.6, 8, 10, 12, 14 - фасадные изделия, изготовленные с использованием пустотообразующих вкладышей соответственно на фиг.5, 7, 9, 11, 13.

Форма состоит из кожуха 1, образующей поверхность изделия рельефной формообразующей матрицы 2, фиксирующих ее распорок: клиньев 3, пластин 4 и металлических стержней 5 и пустотообразующих вкладышей 6. Кожух 1 может быть выполнен в виде короба из бетона, например на магнезиальном вяжущем с наполнителем из древесных опилок, арболита или гипса. В бетонном слое кожуха расположена арматура 7 с выпусками 8 необходимых для транспортировки формы. В боковых стенках кожуха 1 выполнены отверстия для размещения в них распорок - металлических стержней 5, которые служат для фиксации формообразующей матрицы 2 и крепления закладных деталей. Для архитектурных деталей сложной формы, например шара, кожух может быть выполнен составным и соединен стяжными болтами.

Форму собирают следующим образом. Устанавливают на столе бетонный кожух 1 с помощью арматурных выпусков 8. Производят его чистку и смазку, размещают формообразующую рельефную матрицу 2 и устанавливают закладные детали, фиксируя их металлическими стержнями 5 через отверстия в боковых поверхностях кожуха 1. Затем размещают распорки в виде клиньев 3 и пластин 4, арматурный каркас изделия и пустотообразующий вкладыш 6. Подготовленную таким образом форму очищают от постороннего мусора вакуумным устройством (пылесосом) и заполняют бетонной смесью. После чего производят вибрирование смеси в форме с последующей транспортировкой формы в зону твердения. После набора бетоном распалубочной прочности изделие распалубливают. При этом сначала извлекают клинья 3 и пластины 4, потом фиксирующие стержни 5. Затем извлекают изделие вместе с рельефной матрицей 2 и пустотообразующим вкладышем 6 путем подъема изделия на матрице. При этом, поскольку кожух формы тяжелее матрицы с изделием, расфиксированная форма легко снимается с изделия, в том числе и при наличии обратных углов и сложной рельефной поверхности с глубиной рельефа до 10-20 см.

Технический результат предлагаемой конструкци заключается в обеспечении плотной, жесткой, точной установки матрицы в кожухе, сложных закладных деталей и пустотообразующих вкладышей, возможность распалубки изделий с обратными углами и получение изделий сложного глубокого рельефа с заданным размерами, а также возможность изготовления декоративных фасадных изделий широкой номенклатуры при сокращении парка форм с использованием малых производственных площадей.

Источники информации

1. Патент США №4069062, кл. С 04 В 7/52, 1978.

2. Патент РФ №2084416, кл. С 04 В 7/52, 1992.

3. Авторское свидетельство № 827298, В 28 В 7/16, 1979.

№  Расход материалов, кг/м³ВЩОК, смПлот-ность, кг/м³Воз-духовле-чение, %Прочность при сжатии, МПа, в возрасте, сут123728Це-
ментЗа-полнительВода1.  46916411590,341422884,539,855,259,573,481,02. 47116491650,351622955,69,648,468,177,984,03.  46816371610,3418,022815,853,663,766,668,084,44.  46616281790,3823,022724,943,359,260,669,175,95.  46716321740,3721,022755,134,658,563,168,480,6

Настоящее изобретение может найти применение в производстве строительных материалов для изготовления фасадных бетонных изделий с глубиной рельефа до 10-20 см. Технический результат - улучшение качества лицевой поверхности изделий, снижение трудоемкости и материалоемкости изготовления изделий, повышение качества распалубки, сокращение парка форм. В способе изготовления декоративных фасадных изделий из архитектурного бетона, включающем приготовление бетонной смеси с водоцементным отношением 0,2 - 0,4 путем помола вяжущего с добавками до удельной поверхности 3000-5000 см²/г и перемешивания его с заполнителем - песком, функциональными добавками и водой затворения, формование “лицом вниз” путем заливки бетонной смеси в формы и вибрирования, выдержку до набора бетоном распалубочной прочности и распалубку, вяжущее получают путем совместного помола портландцемента, суперпластификатора С-3 и расширяющей добавки при соотношении, мас.%: портландцемент 80-97; суперпластификатор С-3 0,5-2,0; расширяющая добавка 2,5-18, перемешивают его с песком следующего фракционного состава, мас.%: 2,5-5 мм - 25-35, 0-2,5 мм - 50-60, 0-0,315 мм - 10-20, а формование осуществляют в форме с объемным рельефным вкладышем путем вибрирования бетонной смеси до окончания выделения пузырьков воздуха. При помоле в вяжущее вводят белый пигмент в количестве 0,3-5,0%. Вибрирование производят глубинным вибратором с частотой вибрации 200 Гц или на вибростоле. В бетонную смесь вводят функциональную добавку - замедлитель твердения. После распалубки осуществляют отделку лицевой поверхности изделия путем нанесения шпаклевки следующего состава, мас. %: вяжущее - 25-30, песок фракции 0-315 мм - 55-60, водная дисперсия полимера 1-2, вода - до водоцементного отношения - 0,5-0,6. Форма для изготовления декоративных фасадных изделий из архитектурного бетона, содержащая кожух и образующую поверхность изделия рельефную матрицу, снабжена фиксирующими рельефную матрицу распорками в виде стержней, и/или клиньев, и/или пластин и пустотобразующими вкладышами, при этом кожух тяжелее матрицы с изделием. Пустотообразующие вкладыши и распорки выполнены из ламинированной фанеры, или гипса, или металла. Кожух может быть выполнен в виде короба из бетона, или гипса, или из арболита, или из магнезиального вяжущего и древесных опилок. 2 с. и 9 з.п. ф-лы, 1 табл., 14 ил.

1. Способ изготовления декоративных фасадных изделий из архитектурного бетона, включающий приготовление бетонной смеси с водоцементным отношением 0,2 - 0,4 путем помола вяжущего с добавками до удельной поверхности 3000-5000 см²/г и перемешивания его с заполнителем - песком, функциональными добавками и водой затворения, формование “лицом вниз” путем заливки бетонной смеси в формы и вибрирования, выдержку до набора бетоном распалубочной прочности и распалубку, отличающийся тем, что вяжущее получают путем совместного помола портландцемента, суперпластификатора С-3 и расширяющей добавки при соотношении, мас. %: портландцемент 80-97; С-3 0,5-2,0; расширяющая добавка 2,5-18, перемешивают его с песком следующего фракционного состава, мас.%: 2,5-5мм - 25-35, 0-2,5мм - 50-60, 0-0,315мм - 10-20, а формование осуществляют в форме с объемным рельефным вкладышем путем вибрирования бетонной смеси до окончания выделения пузырьков воздуха.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при помоле в вяжущее вводят белый пигмент в количестве 0,3-5,0%.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что вибрирование производят глубинным вибратором с частотой вибрации 200 Гц.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что вибрирование производят на вибростоле.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в бетонную смесь вводят функциональную добавку - замедлитель твердения.6. Способ по п.1, отличающийся тем, что после распалубки осуществляют отделку лицевой поверхности изделия путем нанесения шпаклевки следующего состава, мас. %: вяжущее 25-30, песок фракции 0-315 мм 55-60, водная дисперсия полимера 1-2, вода - до водоцементного отношения 0,5-0,6.7. Форма для изготовления декоративных фасадных изделий из архитектурного бетона, содержащая кожух и образующую поверхность изделия рельефную матрицу, отличающаяся тем, что она снабжена фиксирующими рельефную матрицу распорками в виде стержней, и/или клиньев, и/или пластин и пустотобразующими вкладышами, при этом кожух тяжелее матрицы с изделием.8. Форма по п.7, отличающаяся тем, что пустотообразующие вкладыши и распорки выполнены из ламинированной фанеры, или гипса, или металла.9. Форма по п.7, отличающаяся тем, что кожух выполнен в виде короба из бетона или гипса.10. Форма по п.7, отличающаяся тем, что кожух выполнен в виде короба из арболита.11. Форма по п.7,отличающаяся тем, что кожух выполнен в виде короба из магнезиального вяжущего и древесных опилок.