Двошаровий бетонний виріб

1. Двошаровий бетонний виріб, переважно тротуарна плитка, отриманий вібропресуванням, що складається з основного і декоративного шарів, кожен з яких містить заповнювач, цемент і воду, а декоративний шар містить також пісок, який відрізняється тим, що обидва шари додатково містять комплексну добавку з пластифікуючим ефектом, основний шар виробу містить як заповнювач шлак феросилікомарганцевого виробництва або його суміш з відсівом гранітним при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: цемент 14,0-22,3 комплексна добавка з пластифікуючим 0,5-0,7 ефектом вода 4,0-5,0 шлак феросилікомарганцевого виробрешта, U 2 (19) 1 3 50152 Проте відомий виріб не має необхідну механічну міцність, оскільки дія динамічного навантаження або атмосферних опадів може привести до порушення цілісності виробу, його розтріскуванню або розмиванню. Це пов'язано з тим, що шлаки ТЕС або золошлаки, які використовуються у відомому технічному рішенні як заповнювач основного шару виробу, містять вільний оксид кальцію, наявність якого може привести до руйнування бетону. Крім того, використання клею у складі декоративного шару не забезпечує легкоукладуваності бетонної суміші і може негативно вплинути на якість всього виробу. В основу технічного рішення поставлена задача вдосконалення двошарового бетонного виробу, переважно тротуарної плитки, в якому нові якісні і кількісні склади компонентів кожного шару, з яких складається виріб, що заявляється, дозволяють поліпшити структуру основного і декоративного шарів, підвищити легкоукладуваність бетонної суміші і за рахунок цього забезпечити механічну міцність виробу при одночасному зниженні витрат на його виробництво. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому двошаровому бетонному виробі, отриманому вібропресуванням, що складається з основного і декоративного шарів, кожен з яких містить заповнювач, цемент і воду, а декоративний шар містить також пісок, новим, згідно з технічним рішенням, є те, що обидва шари додатково містять комплексну добавку з пластифікуючим ефектом, основний шар виробу містить як заповнювач шлак феросилікомарганцевого виробництва або його суміш з відсівом гранітним при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: цемент 14,0 - 22,3 комплексна добавка з пластифікуючим ефектом 0,5 - 0,7 вода 4,0 - 5,0 шлак феросилікомарганцевого виробництва або його суміш з відсівом гранітним Решта а декоративний шар містить як заповнювач крихту гранітну крупнозернисту при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: крихта гранітна крупнозерниста 32,5 - 70,0 цемент 16,0 - 22,0 пісок 10,0 - 41,0 комплексна добавка з пластифікуючим ефектом 0,05 - 0,1 вода 3,95 - 4,4 Новим також є те, що основний шар містить як заповнювач шлак феросилікомарганцевого виробництва в суміші з відсівом гранітним при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: шлак феросилікомарганцевого виробництва 19,0 - 62,5 відсів гранітний 19,0 - 53,0 цемент 14,0 - 22,3 комплексна добавка з пластифікуючим ефектом 0,5 - 0,7 вода 4,0 - 5,0 Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак технічного рішення, що 4 заявляється, і технічним результатом, що досягається, полягає в тому, що заявлена сукупність ознак, а саме: - введення до складу основного шару бетонного виробу в якості заповнювача шлаку феросилікомарганцевого виробництва або його суміші з відсівом гранітним; - додаткове введення до складу основного шару комплексної добавки з пластифікуючим ефектом; - використання для основного шару бетонної суміші з наступним співвідношенням компонентів, мас.%: цемент-14,0-22,3; комплексна добавка з пластифікуючим ефектом - 0,5 - 0,7; вода - 4,0 5,0; шлак феросилікомарганцевого виробництва або його суміш з відсівом гранітним -решта; - введення до складу декоративного шару в якості заповнювача крихти гранітної крупнозернистої; - додаткове введення до складу декоративного шару комплексної добавки з пластифікуючим ефектом; - використання для декоративного шару матеріалу з наступним співвідношенням компонентів, мас.%: крихта гранітна крупнозерниста -32,5 - 70,0; цемент - 16,0 - 22,0; пісок - 10,0 41,0; комплексна добавка з пластифікуючим ефектом - 0,05 - 0,1; вода - 3,95 - 4,4, в сукупності з відомими ознаками корисної моделі, що заявляється, дозволяють поліпшити структуру бетонної суміші основного і декоративного шарів двошарового бетонного виробу, поліпшити легкоукладуваність суміші і забезпечити підвищення механічної міцності всього виробу, а також знизити витрати на його виробництво. Це пояснюється наступним. Одночасне введення до складу основного і декоративного шарів комплексної добавки з пластифікуючим ефектом, а також використання в якості заповнювача основного шару шлаку феросилікомарганцевого виробництва або його суміші з відсівом гранітним, а в якості заповнювача декоративного шару - крихти гранітної крупнозернисто!' в співвідношеннях, що заявляються, покращує структуру бетонної суміші і її легкоукладуваність, забезпечує підвищення механічної міцності всього виробу. Введення комплексної добавки з пластифікуючим ефектом у кожний шар бетонного виробу в кількості, що заявляється, в поєднанні з заповнювачем (шлак феросилікомарганцевого виробництва» відсів гранітний, крихта гранітна крупнозерниста) та іншими компонентами дозволяє поліпшити зерновий склад бетонної суміші, а також структуру бетону. Крім того, при введенні комплексної добавки з пластифікуючим ефектом зменшується водопотреба бетонної суміші і знижуються терміни її твердіння, внаслідок чого забезпечується ефективне ущільнення бетону і значно підвищується міцність всього виробу. Шлак феросилікомарганцевого виробництва, введений в кількості, що заявляється, до складу бетонної суміші в якості заповнювача, виконує також функцію комплексної добавки, оскільки містить оксиди кремнію, марганцю, заліза, 5 кальцію, магнію та інші сполуки. Це створює оптимальні умови для утворення додаткових структуроутворюючих елементів, що обумовлює покращення структури і зростання характеристик міцності бетонної суміші, а отже і всього бетонного виробу. Крім того, шлаковий компонент завдяки наявності в його складі оксиду кремнію хімічно зв'язує оксид кальцію, який, перебуваючи у вільному стані, може привести до руйнування бетону. Це забезпечує рівномірну зміну об'єму бетону, покращує структуру бетонної суміші і її якість. Використання в якості заповнювача основного шару суміші шлаку феросилікомарганцевого виробництва з відсівом гранітним забезпечує щільність мікро- і макроструктури бетонного виробу, внаслідок чого підвищується його міцність, а також стійкість до атмосферного і механічного впливу. Це пов'язано з тим, що граніт є дуже твердою гірською породою, яка має зернисту структуру і містить модифікований кремнезем, інші оксиди та інші сполуки, що беруть участь в структуроутворенні бетону. При цьому рівномірний розподіл зерен заповнювача дає можливість знизити концентрації напруги в місцях контакту цементного каменя з заповнювачем. Використання в якості заповнювача декоративного шару крихти гранітної крупнозернисто!' також покращує структуру і міцність бетонного виробу. Введення до складу бетонної суміші крихти гранітної крупнозернистої, що складається з добре сформованих кристалів польового шпату, кварцу, слюди і безлічі домішок, поряд зі збільшенням міцності виробу покращує також його споживчі властивості. Наявність крихти гранітної крупнозернистої в декоративному шарі виробу забезпечує противоковзний ефект виробу. Співвідношення компонентів основного і декоративного шарів двошарового бетонного виробу, що заявляється, встановлене експериментальне і є необхідним і достатнім для досягнення поставленого технічного результату. Зниження витрат на виготовлення двошарового бетонного виробу, що заявляється, в порівнянні з прототипом відбувається за рахунок того, що використовуваний в якості заповнювача шлак феросилікомарганцевого виробництва є відходом і має низьку ціну. Матеріали, використані у виготовленні виробу, що заявляється, не піддають попередній обробці, а готові вироби одержують природною сушкою, виключаючи витрати на їх тепловологу обробку. Двошаровий бетонний виріб, що заявляється, одержують таким чином. Готують бетонні суміші в двох окремих бетонозмішувачах: у одному - бетонна суміш для основного шару, в другому - для декоративного шару. Дозування компонентів бетонної суміші здійснюється автоматично за допомогою спеціальної програми, яка забезпечує подачу компонентів в кількостях, що заявляються. 50152 6 Із бетонозмішувачів бетонні суміші подаються до накопичувальних бункерів окремо для кожного шару виробу. З накопичувального бункера з бетонною сумішшю для основного шару суміш подають в касети, потім піддають її вібрації і пресуванню і залишають в касетах. Потім з другого бункера подають бетонну суміш для декоративного шару і знову здійснюють вібрацію і пресування. Після чого двошаровий бетонний виріб піддають природній сушці. Висушені бетонні вироби сортують, пакують і відправляють на склад готової продукції. Були проведені дослідні випробування двошарових бетонних виробів, що заявляються: тротуарної плитки, дорожньої плитки, каменя бетонного бортового. Випробуванням піддавалися бетонні вироби, в яких як заповнювач для основного шару використовували шлак феросилікомарганцевого виробництва або його суміш з відсівом гранітним, а як заповнювач для декоративного шару - крихту гранітну крупнозернисту, при цьому в обидва шари додатково вводили комплексну добавку з пластифікуючим ефектом. Шлак фракції 0-5, який використовували в основному шарі, має наступний хімічний склад: SiO2 - 53,75 %, MnO - 12,85 %, CaO - 8,2 %, MgO - 8,95 %, Fе2O3 - 1,7 %, Аl2О3 - 9,58 %, оксиди натрію, калію, титану - менше одного відсотка. Як заповнювач для декоративного шару використовували крихту гранітну крупнозернисту фракції 0,25 - 1,25. При виготовленні бетонних виробів може бути використаний барвник, який додають в декоративний шар. Як комплексну добавку з пластифікуючим ефектом використовували Релаксол - супер ПК, Релаксол - універсал А, Релаксол - універсал Б, Релаксол - універсал ВМ. При використанні кожної з добавок отримали аналогічні показники міцності на стиснення бетонних виробів. Результати випробувань приведені в таблицях 1 і 2. У таблиці 1 приведені показники міцності на стиснення бетонних виробів залежно від вмісту компонентів бетонної суміші основного шару. При цьому у складі бетонної суміші змінювали кількість заповнювача в заявлених межах (приклади 1-5), а в прикладах 6-10 змінювали кількість комплексної добавки з пластифікуючим ефектом в заявлених межах, а також нижче І вище заявлених. У таблиці 2 приведені аналогічні показники залежно від вмісту компонентів декоративного шару, при цьому, у складі бетонної суміші змінювали кількість заповнювача в заявленому співвідношенні, а також нижче і вище заявлених (приклади 1-5), в прикладах 6-10 змінювали кількість комплексної добавки з пластифікуючим ефектом. 7 50152 8 Таблиця 1 № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Вміст компонентів основного шару Заповнювач Комплексна добавка з Цемент Шлак феросилікопластифікуючим Відсів гранітний марганцевий ефектом 73,2 22,3 0,5 80,3 14,0 0,7 19 53,0 22,3 0,7 40 35,0 20,0 0,6 62,5 19,0 14,0 0,5 55 25 15,4 0,1 55 25 15,0 0,5 55 25 14,9 0,6 55 25 14,8 0,7 55 25 14,6 0,9 40 15 пісок 30 Вода 4,0 5,0 5,0 4,4 4,0 4.5 4,5 4,5 4,5 4,5 12,0 Міцність на стиснення бетонного виробу, МПа 48,3 51,7 42,7 44,2 45,3 32,4 43,6 47,1 48,3 49,1 22,4 Таблиця 2 № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Крихта гранітна крупнозерниста 30,0 32,5 50,0 70,0 72,0 60,0 60,0 60,0 60,0 60,0 50,0 черепашки Вміст компонентів декоративного шару Цемент Пісок Комплексна добавка з пластифікуючим ефектом 22,0 42,5 0,1 22,0 41,0 0,1 22,0 23,5 0,1 16,5 10,0 0,1 13,5 10,0 0,1 18,0 17,98 0,02 18,0 17,95 0,05 18,0 17,92 0,08 18,0 17,90 0,1 18,0 17,80 0,2 20,0 14,0 2,0 клей Як видно з таблиці 1 найкращі показники, що характеризують якість бетонних виробів, а саме міцність на стиснення, отримані в прикладах 1-5, коли кількість компонентів бетонної суміші відповідала заявленій. У прикладах 1 і 2 як заповнювач використовували шлак феросилікомарганцевого виробництва, в прикладах 3-5 суміш шлаку з відсівом гранітним. При введенні в бетонну суміш шлаку феросилікомарганцевого виробництва з відсівом гранітним в кількості, вище заявленої, міцність на стиснення бетонного виробу знижується. Це пояснюється тим, що об'ємно-насипна щільність шлаку феросилікомарганцевого виробництва вища, ніж щільність відсіву гранітного, що приводить до часткового розшарування бетонної суміші при перемішуванні і негативно позначається на однорідності бетонної суміші, внаслідок чого знижується міцність на стиснення бетонного виробу. Якщо бетонна суміш містить заповнювач в кількості, нижче заявленої, міцність на стиснення таких виробів знижується. Високі показники міцності на стиснення Вода Міцність на стиснення бетонного виробу МПа 4,4 4,4 4,4 4,4 4,4 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 12,0 32,6 44,3 45,1 45,7 25,4 31,8 42,0 43,9 44,7 46,0 18,2 має бетонний виріб, що містить компоненти основного шару в заявлених кількостях (приклади 7-9). При вмісті в бетонній суміші комплексної добавки з пластифікуючим ефектом в кількості, нижче заявленої, бетонні вироби мають низьку міцність (приклад 6). Збільшення кількості комплексної добавки з пластифікуючим ефектом вище заявленого спричиняє додаткові витрати, що недоцільно при виробництві бетонних виробів (приклад 10). У прикладі 11 приведений склад бетонної суміші, бетонного виробу за прототипом, міцність на стиснення якого значно нижча, ніж міцність виробу, що заявляється. Вплив вмісту компонентів бетонної суміші декоративного шару на міцність на стиснення бетонних виробів наведений в таблиці 2. Найкращі показники отримані для бетонних виробів, декоративний шар яких містить компоненти в співвідношеннях, що заявляються (приклади 2-4). Міцність на стиснення бетонних виробів, декоративний шар яких містить крихту гранітну крупнозернисту в кількості нижче заявленої, низька (приклад 1). Найбільш високі показники міцності на 9 50152 стиснення отримані для бетонних виробів, в декоративний шар яких введена комплексна добавка з пластифікуючим ефектом в співвідношенні, що заявляється (приклади 7-9). При незначних кількостях комплексної добавки з пластифікуючим ефектом у складі бетонної суміші знижується її легкоукладуванІсть, що призводить до зниження міцності на стиснення бетонного виробу (приклад 6). Введення комплексної добавки з пластифікуючим ефектом вище заявленого співвідношення дозволяє досягти високих показників міцності на стиснення, проте приводить до збільшення вартості виробу (приклад 10). У таблиці 2 приведена також міцність на стиснення Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 10 бетонного виробу при вмісті компонентів бетонної суміші за прототипом, яка значно поступається заявленому (приклад 11). Промислова придатність корисної моделі підтверджується можливістю виготовлення двошарових бетонних виробів з використанням відомих компонентів на відомому обладнанні. Таким чином, двошаровий бетонний виріб, що заявляється, має високу міцність на стиснення, покращені споживчі властивості і може експлуатуватися в умовах впливу механічних, кліматичних, агресивно-хімічних факторів, знайде широкий попит серед споживачів, дозволить поліпшити якість і зовнішній вигляд дорожніх покриттів. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601