Существуют две технологии производства тротуарной плитки

1. Вибропрессование жестких бетонных смесей с низким содержанием воды;
2. Вибролитьё с добавлением пластификаторов.

Этими способами получают разнообразные бетонные элементы с низкой пористостью и идеальной лицевой поверхностью (малое содержание воды в бетонной смеси и плотная укладка бетонной смеси за счет вибрирования или вибропрессования). Принципиальных преимуществ у каждого из этих методов нет, однако, гарантированное качество тротуарной плитки легче достигается при использовании метода вибролитья с использованием пластифицирующих добавок.

Метод вибролитья заключается в том, что уплотнение бетонной смеси происходит в формах на вибростолах, под действием вибрации, вызываемой электромеханическими вибраторами. Метод не новый, все железобетонные плиты панельных домов, фундаментные блоки, пролеты и опоры мостов, аэродромные плиты, дорожные бордюры, столбы ЛЭП, канализационные дренажные трубы, плотины ГЭС являются вибролитыми.

По ГОСТ 17608-91 "Плиты бетонные тротуарные", к тротуарной плитке предъявляются жесткие требования по морозостойкости, прочности, водопоглощению и истираемости. Для приготовления бетона обычно используют портландцемент М500Д0 в клинкере которого содержание С3А не должно превышать 8%. Мелкий заполнитель – песок с модулем крупности не ниже 2 . Крупный заполнитель - щебень из горных пород (например, гранитный) фракции 5-10 мм (ГОСТ 8267-82). Вода для бетонных смесей должна удовлетворять требованиям ГОСТ 23732-79.

Однослойная технология производства тротуарной плитки состоит из следующих основных операций:

подготовка форм для изготовления плитки; приготовление бетона и заливка форм; формование на вибростоле; выдержка в течение 1-2 суток в формах; распалубка изделий; упаковка и хранение.

Внешний вид и качество такой плитки хуже, чем сделанной по двухслойной технологии.

Двухслойная технология

Технологические операции:

1. В меньшем бетоносмесителе приготавливается бетон с пигментом для первого слоя (для серой плитки красителя в лицевом слое нет), а в большем бетоносмесителе без пигмента для второго.
2. На вибростоле плотно раскладываются формы.
3. Первый слой бетона раскладывается слоем в 1-2 см, покрывая дно формы, и вибрируется.
4. Добавляется второй слой бетона без пигмента до краев формы и вибрируется.
5. Формы укладываются для сушки.
6. Формы выбиваются и плитка складируется для набора прочности.

Бетоносмеситель желательно использовать не гравитационный, а принудительного действия. Компоненты для тротуарной плитки и брусчатки: щебень твёрдых нерудных пород фракции 3-10 мм; песок; портландцемент марки 400 и выше (бездобавочный); химические добавки (пластификатор С-3, модификатор бетона ПФМ-НЛК, и т.д.); сухие пигменты (красители); вода, фибра.

Формы могут быть резиновые (до 500 циклов использования), пластиковые (до 250 циклов), полиуретановые (до 100 циклов) и перед заливкой могут смазываться специальными составами. Без смазки новые формы обрабатывают антистатиком, после распалубки осматривают, при необходимости обрабатывают 5-10 % раствором соляной кислоты (мыть формы в кислоте большей концентрации опасно для здоровья) и промывают водой. Температура при нанесении смазки 18-20°С. Смазку СRА-3 (на 2-3 формовки) наносят кистью или напылением. Смазки эмульсол и ОПЛ-1 наносятся кистью перед каждой заливкой. Нельзя использовать смазки, содержащие нефтепродукты.

Первый слой обеспечивает прочностные характеристики и внешний вид плитки. Вибратор включается на 5 - 30 секунд, бетон должен покрыть дно формы ровным слоем. Вибрация должна быть умеренной, бетон должен уплотняться под собственной тяжестью. При разной подвижности бетона время уплотнения подбирается.

Второй слой имеет несколько иной состав и задаёт необходимую толщину и прочность изделия. Вибратор включается на 5-20 сек. После заполнения формы и окончания вибрации бетон в формах тщательно заглаживается, а при недостаточном количестве добавляется и затирается без вибрации. Заглаженные формы ставятся на поддоны слоями (на прокладочные листы). Количество слоев 10 – 12. Поддоны накрываются полиэтиленовой пленкой, для исключения высыхания. Сушка форм - до 2 суток в естественных условиях при температуре не менее 15 °С.

Перед выбивкой формы нагреваются до 50-70 градусов в водяной ванне не более 2 минут. При этом используется эффект высокого теплового расширения полимеров по сравнению с бетоном. Нагретая форма помещается на вибростол для выбивки. Распалубка без предварительного нагрева укорачивает срок службы формы приблизительно на 30 % и может привести к браку, особенно у тонких плиток.

После распалубки плитка укладывается на поддоны, и накрывается полиэтиленовой термоусадочной пленкой для дальнейшего твердения и сохранения товарного вида. Летом отпускать плитку потребителям можно при достижении 70 % прочности, что соответствует 7 суткам твердения с момента изготовления бетона. Зимой отпуск производится при достижении 100 % прочности (28 суток с момента приготовления бетона).

Для повышения долговечности, износостойкости и сопротивления удару в бетон добавляют полипропиленовые, полиамидные или стеклянные щелочестойкие волокна.

Для улучшения эффекта растекания бетона по поверхности формы используются комплексные добавки (пластифицирующие, воздухововлекающие и гидрофобизующие), что увеличивает подвижность бетона без увеличения количества воды, улучшает прочностные и морозостойкие характеристики плитки.

Ниже приведен ориентировочный расход компонентов бетонной смеси на 100 м. кв. плитки толщиной 6 см: цемент - 3,6 т; щебень гранитный фракции 5-10 мм - 4, 5 т; песок - 5 т; пластификатор С-3 - до 0, 7 % от массы цемента; воздухововлекающая добавка СНВ - до 0, 02 % от массы цемента; пигмент – 2-5 % от массы цемента. Всего приблизительно получится 6 куб. м бетона.

Для приготовления высокопрочного (до 70 МПа), морозостойкого (300 циклов), мелкозернистого бетона без гранитного щебня применяют портландцемент М500ДО, песок и комплексную добавку состоящую из микрокремнезема (10% от массы цемента) и суперпластификатора С-3 (1% от массы цемента).

Для производства квадратных плит различной толщины, фигурной брусчатки, фасадной плитки, водосточных желобов или декоративных заборов высотой до 2 м нужно помещение площадью 200-300 кв. м, трехфазное электропитание, две бетономешалки (лопастные принудительного действия), один-два формовочных стола, вибростол расформовочный, вибросито для просеивания песка, тележка для транспортировки продукции, грузоподъемные устройства, ванна с электронагревательными элементами и пластиковые формы. Мощность электрооборудования до 5,0 кВт. Количество персонала 8-10 человек.

Примеры рецептуры бетона

Первый - фактурный слой обеспечивает основные качественные показатели плитки: низкую истираемость и водопоглощение; высокую морозостойкость.

Пример состава бетона марки М700, F300 (истираемость 0,3 г/см кв., водопоглощение 1,6 %) на 1 м3:

портландцемент М500 Д0 (ГОСТ 10178-85) - 600 кг; песок строительный (модуль крупности 2-3 , ГОСТ 8736-93) - 1550 кг; вода (ГОСТ 23732-79) - 180л; микрокремнезем (массовая доля SiO2, не менее 85%) - 60 кг; фибра полипропиленовая L=12мм - 0,8 кг; пигмент (3 % от массы цемента) - 18 кг; суперпластификатор С-3 - 6кг.

Второй - основной слой задает плитке желаемую толщину и является основным носителем прочности.

Пример состава бетона марки М600, F200 (истираемость 0,4 г/см кв., водопоглощение не более 5 %) на 1 м3: портландцемент М500 Д0 (ГОСТ 10178-85) - 600 кг; песок строительный (модуль крупности 2-3 , ГОСТ 8736-93) - 840 кг; щебень гранитный (ГОСТ 8267-82) - 750 кг; вода (ГОСТ 23732-79) - 170л; суперпластификатор С-3 0, 5 % от массы цемента (ТУ 2481-001-04815236-97) - 3 кг.

Чтобы сделать качественную плитку с заданными свойствами необходимы хорошие знания технологических «тонкостей» и большой практический опыт, т.к. причин возникновения брака, как явных, так и проявляющихся со временем может быть множество.

На качество производимой плитки, в первую очередь, влияют: сырье, правильный состав бетона и условия сушки в естественных условиях.

При изготовлении бетона особенно тщательно надо следить за водоцементным соотношением: недостаточное количество воды не позволит цементу прореагировать, а также сильно снизит подвижность бетона, переизбыток воды крайне негативно скажется на прочностных характеристиках бетона после его затвердения. Поэтому, при приготовлении бетонной смеси учитывайте влажность песка и щебня. Например, если расход песка 1000 кг при влажности 3%, то количество воды в песке 30 л. Если вы добавляете на замес 400 кг цемента, то количество воды должно быть 120 литров, т.к. отношение количества воды к цементу не должно быть более 0,3 при сухих заполнителях. Пластификатор С-3 добавляется в водном растворе и это также входит в 120 литров. Количество воды в 30 % растворе добавки 6 литров. Таким образом, количество воды необходимое для бетона 120-30-6=84 литра.

Щебень не должен содержать более 25% по массе зерен пластинчатой и игловатой формы. Марка щебня по прочности на сжатие должна быть более 1200, по морозостойкости не меньше 200. Можно использовать любой другой крупный заполнитель (например ПГС), который отвечает этим требованиям. Брусчатку нежелательно делать на щебне из известковых пород, предварительно не проверив щебень на прочность и морозостойкость. Наибольший размер зерен крупного заполнителя: фракция 5-10 мм для изделий толщиной от 25 мм до 50 мм и фракция 5-20 мм для изделий толщиной более 50 мм.

Краситель окрашивает не заполнители (песок и щебень), а цементное вяжущее. Поэтому замена поставщика и сорта цемента может привести к изменению цвета окраски бетона. Цвет бетона зависит также от соотношения воды и цемента и количества цемента в бетоне. При твердении избыток воды испаряется и оставляет в бетоне мелкие поры, рассеивающие свет и осветляющие плитку. Методом вибропрессования (с очень низким отношением вода\цемент) невозможно получить бетон насыщенных цветов.

Увеличение количества пигментов ухудшает качество бетона - снижается прочность, морозоустойчивость и т.д. Снижение доли пигмента в бетоне (при достаточной насыщенности) снижает себестоимость плитки и улучшает качество бетона.

На качество плитки также влияет минералогия цемента.

Перед отправкой потребителю плитка должна набрать 90% от своей прочности.

Важна также последовательность засыпки составляющих в смеситель, особенно при изготовлении цветных изделий. Пигмент можно разбавить с водой и пластификатором и подливать его при приготовлении бетона. При вибропресовании в принудительном смесителе пигменты смешиваются с песком, чтобы лучше распределить частички пигмента в бетонной смеси.

Выцветы и высолы – это появление белесого налета на поверхности тротуарной плитки. Выцветы бетона бывают первичные и вторичные. Первичные проявляются уже при твердении бетона, вторичные - при его старении под действием атмосферных факторов. От высолов избавиться сложно. Одна из причин - плохой цемент. Попробуйте заменить на более качественный или смените поставщика. Цемент должен быть марки не ниже 500. Существует много различных добавок и жидкостей для устранения высолов, но подбирать их надо опытным путем. Как показывает практика, для разного сырья нужны разные добавки.

Для предотвращения высолов также необходимо: использовать сырье и воду с минимальным содержанием щелочей; уменьшить капиллярную пористость бетона (применять пластификаторы и гидрофобизаторы, воздухововлекающие добавки (например, СДО); бетон должен иметь минимально возможную пористость и водопроницаемость (жесткая уплотненная смесь, с правильным подбором заполнителей); в процессе твердения и при последующей выдержке необходимо защищать поверхность изделий от попадания влаги (дождя).

Если изделия трескаются, значит у бетона низкая морозостойкость, надо разбираться с составом, консистенцией смеси, процессом смешения и твердения изделия. При твердении бетона, кроме тепла, для устранения трещин также необходима влажность, поэтому на солнце и на улице сушить готовую плитку нельзя, т.к. вода испаряется с поверхности, и происходит усадка бетона. Если есть пропарочная камера, то важны параметры пара и специальные режимы твердения: подъем температуры с определенной скоростью, изотермия, сброс температуры. Чем меньше и тоньше плитка, тем больше вероятность ее пересушить.

Причинами трещин (коррозии) может быть и сырьё. Цемент следует совмещать с заполнителями, которые не имеют в своем составе вредных для бетона веществ - аморфных разновидностей диоксида кремния, т.к. есть заполнители, где в 5 - 10 раз превышена норма аморфного кремнезёма. Соединение этого вещества со щелочью цемента и вызывает коррозию. Когда щелочи взаимодействуют с диоксидом кремния, сначала возникают мелкие трещины, потом более крупные, затем сколы, отколы и постепенно конструкция разрушается.

Мелкие поры - следствие неправильно подобранного режима вибрации (для смесей разной подвижности надо подбирать разное время вибрации, чем более жесткой является смесь, тем больше время вибрации).

Если есть прилипания плитки к форме, то попробуйте увеличить время до расформовки или делайте смесь пожестче. На прилипание влияет и повышенное содержание C3A, в цементе.

Новые формы дают глянец, но со временем абразивные вещества делают своё дело.

Оптимальное количество пластификатора 0,4-0,6%, если вы начнете увеличивать количество пластификатора, то соответственно, необходимо снижать количество воды, т.к. пластификатор С-3 не только пластифицирует, но и разжижает смесь, если воду не убавить - брусчатка будет дольше твердеть. Неплохая добавка ПФМ-НЛК - полифункциональная добавка с добавлением воздухововлекающего и гидрофобизирующего комплексов.