Текст книги "Устройство полов. Материалы и технологии"

Предприятием АООТ «ОЗСС» (Опытный завод сухих смесей) разработаны и внедрены уникальные составы для устройства износостойких покрытий в производственных помещениях (бетон КМС), которые используются как финишное покрытие. Строительно-технические свойства и эксплуатационные показатели бетонов КМС делают их эффективными при устройстве покрытий автозаправочных станций, автомобильных стоянок, подземных гаражей, цеховых и складских помещений, мастерских, при ремонте сложных бетонных поверхностей (табл. 4.4).

Бетоны КМС представляют собой высококачественные готовые к употреблению смеси на основе специальных высокомарочных цементов и тщательно подобранных заполнителей – обогащенных песков и высокопрочного гранитного щебня, модифицированных комплексом специальных химических добавок и полимерных дисперсий. Введение полимерной дисперсии в состав бетона обеспечивает эффект двух связующих, твердеющих различно, в результате чего происходит значительное уплотнение структуры бетонного тела и, как следствие, увеличение прочности, стойкости к воздействию кислот и щелочей, снижение водопроницаемости.

Бетон КМС может быть исполнен в цветном варианте.

Таблица 4.4. Техническая характеристика бетона КМС

Применение на строительной площадке сухих составов дает возможность учитывать конкретные особенности объекта, его технические и технологические параметры и использовать именно тот раствор, который необходим.

Там, где нет возможности поставки товарного бетона на строительный объект, применяются сухие пескобетоны марок М200– М400 (рецепты по каталогу продукции АООТ "ОЗСС" № 7, 8, 53, 53-С – литой пескобетон), а для работы при отрицательной температуре до -15 °C (рецепты по каталогу продукции АООТ "ОЗСС" № 9, 10, 53М). Пескобетоны представляют собой высокопрочные смеси из неорганического вяжущего вещества, фракционированного заполнителя крупностью до 5 мм и комплекса химических добавок, улучшающих свойства как раствора (простота приготовления на объекте, удобоукладываемость и др.), так и готового затвердевшего материала (высокая морозостойкость, устойчивость к усадке, водопроницаемость). [33]

Монолитные мозаично-бетонные полы выполняются по монолитному подстилающему слою или железобетонным плитам. Достоинством мозаичных полов являются высокие декоративные качества, износостойкость, сравнимая с износостойкостью используемой в качестве заполнителя горной породы, относительно низкая себестоимость, хорошие экологические показатели, связанные с отсутствием органических компонентов, гидрофобность при использовании специальных добавок (табл. 4.5)

Таблица 4.5. Характеристика мозаичных полов

К недостаткам можно отнести относительно сложную 2-этапную технологию изготовления и необходимость выдержки свежезалитых полов для набора соответствующей прочности.

Эти свойства мозаичных полов позволяют применять их как в гражданском строительстве (полы, ступени и др.), так и в промышленном строительстве, где требуется высокая износостойкость, особенно в помещениях, где эксплуатируются транспортные средства различного назначения.

Основными связующими компонентами мозаичных полов являются неорганические вяжущие – в основном портландцемент марок 400, 500 – как белый, так и цветной. В качестве заполнителей применяются полирующиеся горные породы (мрамор, известняк, доломит, гранит и др.). Крупность заполнителей подбирают исходя из условий декоративности (размер вскрытых после шлифовки зерен породы) и толщины полов (не более 0,6 толщины слоя).

В качестве наполнителей, повышающих однородность и прочность полов, чаще всего используют песок (отсев) той же породы. Введение наполнителей повышает декоративность и шлифуемость полов.

Основными требованиями к пигментам являются щелоче– и светоустойчивость, при этом чаще всего применяются пигменты неорганического происхождения, снижающие эксплуатационные характеристики полов не более, чем на 5 %.

Модифицирующие добавки к мозаичным полам используются для придания тех или иных специфических свойств. Большинство этих добавок идентично добавкам к специальным видам растворов. Для гидрофобизации вводят активные набухающие добавки: бентонитовые глины, химические уплотняющие добавки (хлориды кальция, натрия, алюминия, кремнефтористые и фтористые соли и др.), органические добавки (ПВА, латекс и др.).

Упрочнение достигается за счет применения пластифицирующих поверхностно-активных веществ (ПАВ), уменьшающих водоцементное отношение. Добавление поливинилацетатной эмульсии (ПВА), синтетического латекса до 15–20 % от массы цемента, стабилизаторов (казеин) – до 10 % от массы полимера значительно повышает ударостойкость, износостойкость, прочность полов.

В качестве противоморозных добавок применяют нитрит натрия, поташ, нитрат натрия с мочевиной и др., снижающие температуру замерзания воды и не снижающие эксплуатационные характеристики полов.

Высокие декоративные свойства заливным полам придают цветные цементы или белые цементы с высококачественными пигментами, придающими полам любые расцветки. Использование достаточно крупного заполнителя (10–12 мм) из цветных полирующихся пород и пигментов соответствующего оттенка позволяет получить материал, имитирующий естественный камень.

Цветные цементы позволяют устроить на полу любой мозаичный рисунок или геометрический узор. В качестве разделительных полос при составлении геометрического узора используют латунные, медные, бронзовые, стеклянные, дюралевые полосы толщиной 3—12 мм.

Технология укладки этих полов состоит из следующих операций:

1. Подготовка основы полов к укладке: заливка свежей бетонной стяжки, желательно с арматурной сеткой, либо сошлифовка со старой стяжки поверхностного слоя для вскрытия свежей поверхности с высокой адгезионной способностью.

2. Изготовление путем механического перемешивания раствора для заливки и введение в раствор различных добавок.

3. Заливка полов с установлением маячков, металлических разделительных пластин для разбивки пола на разноцветные элементы, выделением температурных швов.

4. Выдержка полов для набора необходимой прочности не менее 50 % от расчетной.

5. Сошлифовка поверхностного слоя для вскрытия мозаичных зерен и дальнейшая многостадийная шлифовка – полировка с помощью различных напольных или ручных шлифовальнополировальных агрегатов, оснащенных абразивными либо алмазными элементами с различной крупностью зерна.

6. Очистка полученной шлифованной или полированной поверхности и покрытие (по необходимости) ее различными декорирующими или другими специальными составами. [34]

В качестве заполнителя в бетоне для мозаичных покрытий полов предлагается применять прочный и износостойкий пористый щебень – дорсил.

Дорсил получают плавлением шихты из песка и доломита с добавлением газообразователей и модификаторов.

Дорсил выпускают белого, голубого, зеленого, лилового цветов. Средняя плотность зерен 1650–1750 кг/м³, пористость 32–37 %, поры замкнутые, водопоглощение составляет 5–7 %. Физикомеханические свойства дорсилового щебня достаточно высокие: прочность при сдавливании в цилиндре 75–80 МПа, износостойкость не более 25 %.

Особенностью дорсила является невосприятие им пыли и грязи, несмотря на шероховатую поверхность, что подтвердил многолетний опыт эксплуатации асфальтобетонного покрытия с дорсилом на ул. Пушкина в Москве. Поверхность дорсила сохраняет белизну при любой погоде и не загрязняется битумом и сажей. Преимуществом материала в бетоне для мозаичных покрытий полов является относительно низкая плотность его зерен при высокой износостойкости. Плотность зерен дорсила составляет от 0,8 до 0,85 плотности цементного теста, поэтому в достаточно пластичных смесях зерна при виброуплотнении всплывают на 1/7…1/5 диаметра. Благодаря этому толщину снимаемого для выявления декоративного заполнителя слоя можно снизить почти в 2 раза по сравнению с обычными мозаичными бетонами.

В качестве модифицирующей полимерной добавки использовали водорастворимую эпоксигидантоиновую смолу ЭГ-10, отверждаемую водорастворимым аминным аддуктом Т-4М-10. Оба полимерных компонента не имеют запаха и не выделяют вредных веществ. Оптимальное для этой полимерной системы П/Ц равно 0,03 при соотношении "смола: отвердитель", равном 3:1.

Бетоны на дорсиловом щебне названы бетосилом. Состав бетосила на двух фракциях дорсила (песок 0,16—5 мм и щебень 5– 10 мм) – 1:1,2:1,7 (по массе) при В/Ц, обеспечивающем подвижность смеси ОК 3–4 см.

Повышенная прочность бетона на дорсиле, в особенности при изгибе и растяжении, обеспечивается хорошим сцеплением дорсила с цементным камнем.

По ударостойкости бетосил практически не уступает полимерцементным бетонам с водными дисперсиями полимеров и лучше мозаичного бетона на мраморном заполнителе. Оценка стойкости бетонов к ударным воздействиям по стандартной методике показала, что бетосил со смолой ЭГ-10 относится, как и бетоны с ПВАД и СКС-65, к покрытиям, на которые допускается падение предметов с высоты 1 м массой до 10 кг; бетосил без полимерной добавки – до 7 кг и мозаичный бетон с мраморным заполнителем – до 5 кг.

Положительным свойством бетосила является невысокое теплоусвоение (коэффициент теплоусвоения бетосила 8,6, а мозаичного бетона 15,5—15,8 Вт/м·К), позволяющее рекомендовать его для покрытий полов в отапливаемых помещениях производственных зданий, где выполняются работы средней тяжести.

Бетосил впервые начали применять для покрытий полов на объектах Главмоспромстроя с 1984 г. Бетонную смесь укладывали полосами шириной 2–2,5 м и толщиной 20–25 мм. Уплотнение и выравнивание выполняли виброрейкой для равномерного всплывания зерен дорсила.

Покрытие шлифовали через 3–4 сут. после его укладки. Благодаря эффекту всплывания толщина снимаемого слоя составляет до 3–5 мм, т. е. почти в 2 раза меньше по сравнению с обычными мозаичными полами, что снижает трудоемкость устройства пола. [35]

Резкое сокращение трудозатрат при устройстве мозаично-бетонных полов в промышленном строительстве может быть достигнуто в результате внедрения технологии устройства полов с вибровтапливанием мраморной крошки в отвакуумированный бетон подстилающего слоя, а в общественных зданиях – благодаря применению суперпластификаторов в цементно-песчаных растворах и мозаично-бетонных смесях, а также водных растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ) при шлифовании покрытий. Кроме того, заслуживает внимания опыт повышения эксплуатационных качеств мозаично-бетонных полов в результате нанесения на отшлифованную поверхность пола прозрачных высокоизносостойких полимерных лаков.

Достоинство указанной технологии состоит в том, что при устройстве мозаично-бетонного пола отпадает трудоемкая операция по укладке цементно-песчаной стяжки. Помимо этого при втапливании мраморной крошки виброплитой обеспечивается ориентирование в горизонтальной плоскости граней крошки, контактирующих с рабочей поверхностью виброплиты. В результате этого достигается насыщенность поверхностного слоя мраморным заполнителем более 70 %. Это позволяет при шлифовании (для достижения требуемой декоративности) снимать всего 2–3 мм верхнего слоя, состоящего только из ослабленного цементного камня, по сравнению с 5–7 мм прочного слоя с включениями мраморной крошки при традиционной технологии устройства мозаично-бетонного пола.

Сущность технологии устройства мозаичных полов заключается в том, что после вакуум-бетонирования на свежую поверхность бетонного покрытия с прочностью 0,2–0,5 МПа наносится слой декоративной мраморной крошки, которая вибровтапливается, выравнивается и заглаживается.

Мраморная крошка укладывается на отвакуумированную поверхность бетонной смеси слоем 15–20 мм. Равномерное распределение ее достигается укладкой с помощью специальной, оборудованной барабанным питателем машины (рис. 4.5), скорость передвижения которой 12 м/мин.

Рис. 4.5. Машина для укладки заполнителя: 1 – переднее колесо; 2 – расходный бункер; 3 – мешалка; 4 – электропривод; 5 – рукоятка управления; 6 – ведущее колесо; 7 – питатель; 8 – блок пластин

Крошка погружается виброплитой (рис. 4.6), оснащенной вибратором ИВ-99. Время погружения 10–20 с. Об окончании втапливания крошки можно судить по появлению на ее поверхности растворной составляющей. Виброплиту оператор перемещает вручную, при этом направление движения выбирает с таким расчетом, чтобы самому находиться на затвердевшей бетонной поверхности, машину ведет на себя, чтобы не повреждать участки с втопленной крошкой.

Рис. 4.6. Виброплита: 1 – плита; 2 – вибратор; 3 – рама; 4 – пневмоколесо; 5 – рукоятка; 6 – кнопочный пульт управления

Технические характеристики машины для укладки заполнителя: производительность 50 м²/ч; ширина полосы укладки до 1000 мм; установленная мощность 1,1 кВт; габаритный размер 1700x1115x915 мм; масса 137 кг.

Технические характеристики виброплиты: производительность 40 м² /ч; ширина обрабатываемой полосы 600 мм; установленная мощность 0,26 кВт; габаритный размер 1725x600x1025; масса 100 кг.

Виброплиту перемещают так, чтобы при каждом последующем погружении частично на 5–7 см плитой перекрывался участок с уже втопленной крошкой. Это позволяет избежать образования неровностей поверхности.

Для эффективного втапливания крошки содержание крупного заполнителя в бетонной смеси должно быть ограничено, что учитывается при расчете состава бетона коэффициентом раздвижки зерен, который следует принимать a ≥ 1,6. Толщина бетонного подстилающего слоя должна быть не менее 60 мм.

Перед укладкой крошка должна быть замочена водой. Заглаживание и выравнивание поверхности осуществляется дисковой затирочной машиной непосредственно после втапливания крошки. Шлифование поверхности пола производится через 3–4 дня, в зависимости от условий твердения, по достижении цементным камнем мозаичного слоя прочности и твердости, при которой исключается выкрашивание крошки. Технология устройства мозаичных полов, преимущественно в промышленных зданиях, методом вибровтапливания крошки в отвакуумированный бетон дает возможность за счет отказа от многослойной конструкции мозаичного пола, выполняемого по традиционной технологии, совмещения в одном технологическом потоке операции по устройству покрытия и основания пола и высокой степени механизации в 3–4 раза повысить производительность труда, сократить расход цемента и мраморной крошки до 20 %, электроэнергии до 6 %, выполнять работы в более короткие сроки с высоким качеством.

Шлифование мозаичных покрытий должно производиться на 3–5 сутки после укладки мозаичной смеси, когда не выкрашивается заполнитель и когда покрытие легко поддается шлифованию.

Для ускорения процесса шлифования в качестве смачивающей жидкости вместо воды следует использовать 0,1–0,12 % водный раствор углекислого натрия (кальцинированной соды), который является поверхностно-активным веществом (ПАВ) по отношению к мрамору. При шлифовании молекулы ПАВ проникают вглубь мрамора по образовавшимся в зоне предразрушения микрощелям, оказывая расклинивающее действие и облегчая тем самым процесс съема мрамора. После снятия нагрузки от рабочего органа мозаично-шлифовальной машины молекулы ПАВ быстро вытесняются из микрощелей силами внутреннего натяжения, что приводит к их "самозалечиванию". Водный раствор углекислого натрия безвреден для работающих и не оказывает отрицательного влияния на качество мозаичного покрытия. В качестве ПАВ можно использовать суперпластификаторы.

Смачивающую жидкость подают в зону шлифования из емкости по рукавам с отрегулированным расходом.

Технология шлифования мозаичных покрытий полов с применением в качестве смачивающей жидкости водных растворов поверхностно-активных веществ повышает производительность труда при шлифовании до 40 % независимо от типа применяемых мозаично-шлифовальных машин и снижает расход дефицитных шлифовальных камней на 20 %.

В последнее время резко возросла потребность в прочных, износостойких, беспыльных и в то же время декоративных покрытиях полов. Для обеспечения этих требований целесообразно использовать мозаично-бетонные полы с нанесением на их поверхность слоя бесцветного высокоизносостойкого полимерного материала. В качестве такого материала используют почти прозрачные полиуретановые лаки УР-293 и УР-294.

Пленка лака отверждается во влажных условиях при 10–20 °C в течение 2–7 суток. Отверждение полиуретановых однокомпонентных лаков происходит за счет влаги, находящейся в бетоне и воздухе.

В отличие от эпоксидных, полиэфирных, карбамидных и фенольных лаков однокомпонентные полиуретановые лаки наносят через 5–8 ч после окончания шлифования мозаично-бетонного покрытия, что в 1,5–2 раза снижает усадку бетона и улучшает условия его твердения. Пленка лака практически водонепроницаемая, стойкая к действию горячей воды, бензина, минерального масла и различных химикалий небольших концентраций.

Отсутствие отвердителей позволяет наносить полиуретановые лаки как с помощью ручного инструмента, так и окрасочными агрегатами высокого давления типа 2600 и 7000 Н. Поверхность покрытия перед нанесением лака очищают от пыли промышленным пылесосом, протирают влажной ветошью и грунтуют. Для грунтовки лак УР-293 разбавляют растворителем Р-189, поставляемым заводом-изготовителем вместе с лаком, до вязкости 9– 12 с по вискозиметру ВЗ-4. После грунтовки наносят слой лака УР-293, а затем слой лака УР-294. При отсутствии последнего для лицевого слоя используют лак УР-293. Наносить каждый последующий слой лака можно после того, как предыдущий просохнет и не будет давать отлипа.

Опыт эксплуатации показал высокую эффективность таких решений износостойких, декоративных и беспыльных полов. [3, 36]

В заводских цехах, паркингах, супермаркетах, где покрытия полов работают с большой нагрузкой и по условиям эксплуатации подвергаются постоянному истиранию, в состав бетона включают абразивные материалы как заполнители, в разы повысив долговечность полов.

Основные характеристики абразивных материалов: твердость, прочность и вязкость; форма абразивного зерна; абразивная способность; зернистость.

Абразивная способность характеризуется массой снижаемого при шлифовании материала до затупления зерен. По этому показателю абразивные материалы располагаются в следующем порядке: наивысшая способность у алмаза, далее следуют кубический нитрид бора, карбид кремния, монокорунд, электрокорунд, наждак, кремень.

Природные абразивные материалы, имеющие промышленное значение: алмаз, гранат, корунд, кремень и др.

В основе выбора абразивного заполнителя для устройства промышленных бетонных полов лежит целесообразность. Зная характеристики различных абразивов и предполагаемую нагрузку на полы, можно заложить в проект оптимальный вариант рецептуры бетона. [45]

Сухие смеси успешно используются для упрочнения верхнего несущего слоя бетонных полов различного назначения (производственных полов, складских помещений, гаражей, паркингов, автомоек и т. д.). Такие смеси называются топпингами. Их втирают в поверхность свежего бетона при помощи затирочных машин. Использование топпингов существенно повышает прочность, износо– и трещиностойкость пола, что позволяет уменьшать толщину бетонного основания пола.

Топпинг – это сухая упрочняющая смесь на основе цемента, модифицированная химическими добавками, армированная кварцевым песком, металлическими опилками или корундом. Марка бетона с использованием топпингов повышается до М800– М1000, износостойкость – в 8 раз, ударостойкость – в 2 раза. Толщина упрочняющего слоя составляет от 2 до 5 мм.

Преимуществами таких полов, помимо указанных характеристик, являются беспыльность и кратковременная устойчивость к воздействию масел и нефтепродуктов. Кроме того, технология упрочнения позволяет улучшить эстетические свойства бетонной поверхности за счет возможности придания покрытию широкой цветовой гаммы. Сухие упрочняющие смеси удобны в работе и позволяют получить готовое к эксплуатации покрытие за один рабочий цикл. Преимущества топпингов делают их незаменимыми на объектах, где пол испытывает высокие статические и динамические нагрузки:

• производственные цеха;

• складские помещения;

• гаражи, стоянки автомобилей;

• холодильные камеры;

• торгово-выставочные залы;

• магазины и павильоны;

• подсобные помещения.

Технология устройства пола с упрочненным верхним слоем состоит из нескольких этапов. Основными слоями пола, в зависимости от проекта, являются: основание, стяжка, гидроизоляционный и теплоизоляционный слои, арматурный каркас, бетонная плита с финишным покрытием.

Основная сложность работы с упрочнителем – большая зависимость покрытия от основания. Применение упрочнителей на некачественное основание не дает ожидаемого эффекта. Устройство бетонной плиты пола и финишного покрытия из топпингов – единый, взаимосвязанный процесс.

После завершения процесса укладки, разравнивания и уплотнения бетонной смеси необходимо сделать небольшой технический перерыв. Он нужен для того, чтобы дать бетону набрать определенную пластическую прочность. В зависимости от таких атмосферных факторов, как температура и влажность, это время может составить от 2 до 7 часов. За это время бетон успевает схватиться так, чтобы взрослый человек, наступая на него, оставлял след глубиной не более 3–5 мм.

Уложенное бетонное покрытие затирают и заглаживают для уплотнения поверхностного слоя, ликвидации мелких поверхностных углублений и втапливания зерен крупного заполнителя. Для обработки бетонной поверхности используют бетоноотделочные машины с диском. В местах примыкания пола к стенкам, колоннам и другим конструкционным элементам поверхность обрабатывается в первую очередь. Это связано с тем, что в этих местах бетон набирает прочность быстрее всего. Такая обработка производится для предотвращения плохой адгезии упрочняющей смеси к бетону. Далее приступают к внесению сухой упрочняющей смеси – 2/3 от общего расхода на единицу поверхности. Расход в зависимости от предполагаемых нагрузок, а также вида сухой упрочняющей смеси может составлять от 3 до 7 кг/м².

После того как смесь впитает влагу из свежеуложенного бетона (что видно из потемнения поверхности), производится первая затирка дисками бетоноотделочной машины. Затирать следует до полного пропитывания смеси цементным молоком и соединения с поверхностью бетона. После завершения следует немедленно внести оставшуюся часть сухой упрочняющей смеси. Ко второй затирке дисками приступают сразу после потемнения поверхности. При необходимости могут быть произведены дополнительные затирки до тех пор, пока поверхность не станет матовой и при касании не будет пачкать руки. После этого приступают к "выглаживанию" поверхности лопастями бетоноотделочной машины до получения так называемого "зеркала".

По окончании "выглаживания" готовую поверхность обрабатывают специальным составом по уходу за бетоном. Эта операция выполняется для того, чтобы избежать преждевременной потери влаги бетоном. Данные составы высыхают и образуют паронепроницаемую пленку на поверхности бетона, в результате чего он набирает прочность при наиболее благоприятных условиях.

Примерно на третьи сутки для компенсации температурноусадочных процессов (деформации плиты при наборе бетоном прочности) нарезаются швы. Карту нарезки швов составляют таким образом, чтобы она согласовалась с осями колонн, швами плит перекрытий и другими особенностями конкретного проекта. К самим швам предъявляются определенные требования: они должны быть глубиной не менее 1/3 толщины бетонной плиты пола и от 3 до 5 мм по ширине пропила. Они заполняются специальным уплотнительным шнуром и герметиком. [37–40]

На рынке строительных материалов появился ряд топпингов в основном импортного производства, таких как:

• Коротан (производство компании "Кородур", Германия);

• Мастертоп 100 (производство компании "Мастер Билдерс", Бельгия);

• Мастертоп 200 (производство компании "Мастер Билдерс", Бельгия);

• LEVL Top-Q (производство компании "Топ Хаус Бетон", Россия);

• сухие магнезиальные смеси (производство компании "Маг Бет", Австрия).

В табл. 4.6 приведены сравнительные технико-экономические характеристики различных топпингов.

Не умаляя достоинств этих материалов, следует отметить, что их использование требует тщательной подготовки бетонного основания (выравнивание, шпатлевка и шлифовка поверхности пола), а также выполнения трех-четырех операций втирания топпинга в основание бетонного пола с последующей его шлифовкой и полировкой. Для производства таких работ требуется дорогостоящее импортное оборудование и высококвалифицированный персонал. [37]

Таблица 4.6. Сравнительные технико-экономические характеристики топпингов