формованное строительное изделие, способ его изготовления и композиционное изделие

область техники

изобретение относится к промышленности строительных материалов и изделий, а именно к формованным строительным изделиям и способам их изготовления, например, облицовочных панелей, плиток, кирпича, тротуарных плиток, элементов заборов, каминов и других изделий, а также к сборным композиционным строительным изделиям с цветным декоративным наружным слоем различной формы и размеров, например, стеновым облицовкам, половым и дорожным покрытиям, заборам, каминам, ритуальным изделиям и др., которые могут найти применение для дорожного, жилищного строительства и т.д.

предшествующий уровень техники

общеизвестно, что различным образом окрашенные изделия, используемые в строительстве, имеют повышенную декоративную ценность. известны формованные облицовочные, в частности, рельефные панели и способ их изготовления, включающий приготовление смеси цемента, гранулированного заполнителя, по крайней мере, одного пигмента, противоусадочной добавки, пластифицирующей добавки и волокна, добавление в нее воды, перемешивание до получения однородной смеси пастообразной консистенции и заливку в формы для получения панелей (EP 0733603, C04B

28/02, 1996). после отверждения поверхность панели шлифуют, получая цветовые эффекты. изделия имеют значительную, но ограниченную декоративную ценность, так как описанный способ не позволяет получать изделия с окраской, имитирующей различные природные камни, из-за равномерности распределения пигмента по всему объему смеси.

известны формованные облицовочные плиты и способ их изготовления, включающий приготовление суспензии гипсового вяжущего и воды, смешивание ее с увлажненным комплексным заполнителем фракции 6-20 мм до получения однородной смеси, последовательное введение в смесь и кратковременное перемешивание более чем одной цветной суспензии пигмента, воды и поверхностно активного вещества (каждую в течение 2-3 с), заполнение окрашенной смесью формы, отверждение и разрезку каждой заготовки на две равновеликие плиты (RU 2058948, C04B 28/14, 1996). за счет своеобразного

перераспределения пигмента по объему отливки, на поверхности разреза проявляется рисунок, подобный текстуре принятого за образец природного камня. однако по этому способу можно получать только изделия с плоской поверхностью. наиболее близким к предложенному формованному строительному изделию является известное формованное изделие из материала, содержащего портландцемент в качестве силикатного вяжущего, песок и щебень с размером частиц до 80 мм в качестве наполнителей, пигмент и пластифицирующую добавку, причем материал включает поверхностно окрашенные фрагменты с разомкнутым пространственным контуром, внутреннее ядро которых содержит щебень, а оболочка - портландцемент и песок (RU 2297910, B28B 7/16, 2007).

наиболее близким к предложенному способу является известный способ изготовления формованного строительного изделия, включающий приготовление в смесителе формовочной смеси силикатного вяжущего (портландцемента) и наполнителей (песка и щебня - это может быть гранитный просев, мраморная крошка, доломитовая крошка, т.е. все горные породы вплоть до базальта) с получением катышей, введение воды с пластифицирующей добавкой с образованием смеси, характеризующейся низким водоцементным отношением, последующее введение пигментов, формование смеси при вибрации и ее отверждение (RU 2297910, B28B 7/16, 2007).

в этом способе уже на стадии смешения сухих компонентов образуются плотные катыши, состоящие из внутреннего ядра, содержащего частицы щебня, и внешнего слоя, состоящего из смеси песка и портландцемента. это происходит вследствие использования в качестве наполнителя щебня из горных пород, в состав которого входят частицы достаточно большого размера. используемый щебень представляет собой неорганический сыпучий полидисперсный материал с зернами крупностью до 80 мм, получаемый дроблением горных пород (гост 8267-93). введение воды и перемешивание после образования катышей приводит к увлажнению и дальнейшему уплотнению катышей. глубину прокрашивания верхнего слоя катышей пигментами регулируют путем изменения времени нахождения катышей в смесителе после введения пигментов в бетонную смесь. в процессе формования полученной смеси при вибрации твердые катыши соударяются со стенками формы и друг с другом, разбиваются и соединяются в

плотную массу, так что при отверждении материал содержит поверхностно окрашенные фрагменты с разомкнутым контуром, и на поверхности отливки образуется сложный мраморовидный рисунок. возможно получение формованных строительных изделий с различной конфигурацией и рисунком. из этих изделий собирают как плоские, так и объемные композиционные строительное изделие в виде декоративных заборов, дорожного покрытия, стеновых облицовок и др.

разрушение плотных катышей в процессе формования с образованием обломков с неровной поверхностью приводит к тому, что образующаяся в процессе формования масса имеет недостаточно высокую плотность и определенную пористость.

наиболее близким к предложенному композиционному изделию является сборное (композиционное) строительное изделие в виде декоративных заборов, дорожного покрытия, стеновых облицовок и др., которые собирают из вышеописанных формованных строительных изделий (RU 2297910, B28B 7/16, 2007).

формованные строительные изделия и собранные из них композиционные изделия имеют вышеописанные недостатки.

раскрытие изобретения техническим результатом, получаемым при осуществлении изобретения, является получение строительных изделий с повышенной плотностью и отсутствием пор.

для достижения этого результата предложено формованное строительное изделие из материала, содержащего силикатное вяжущее, наполнитель, пигмент и пластифицирующую добавку, отличающийся тем, что материал содержит наполнитель, имеющий размеры частиц не более 8 мм, и включает поверхностно окрашенные фрагменты с замкнутым пространственным контуром, внутреннее ядро которых содержит наиболее крупные частицы наполнителя, а оболочка — вяжущее и более мелкие частицы наполнителя. для достижения этого результата предложен также способ изготовления формованного строительного изделия, включающий приготовление в смесителе характеризующейся низким водоцементным отношением формовочной смеси силикатного вяжущего, наполнителя, пигмента и воды с растворенной в воде

пластифицирующей добавкой с получением окрашенных катышей, последующее формование смеси при вибрации и ее отверждение, отличающийся тем, что для приготовления формовочной смеси используют наполнитель с размером частиц не более 8 мм, осуществляют смешивание силикатного вяжущего с наполнителем до образования однородной смеси, после чего вводят в нее воду в количестве 15— 25 % от массы вяжущего с растворенной в воде пластифицирующей добавкой и продолжают перемешивание до образования катышей, внутреннее ядро которых содержит наиболее крупные частицы наполнителя, а оболочка - вяжущее и более мелкие частицы наполнителя, причем пигмент или смесь пигментов вводят после образования катышей и/или на стадии получения однородной смеси силикатного вяжущего и наполнителя.

для достижения этого результата предложено также композиционное изделие, содержащее формованные строительные изделия из материала, содержащего силикатное вяжущее, наполнитель, пигмент и пластифицирующую добавку, отличающееся тем, что материал содержит наполнитель, имеющий размеры частиц не более 8 мм, и включает поверхностно окрашенные фрагменты с замкнутым пространственньм контуром, внутреннее ядро которых содержит наиболее крупные частицы наполнителя, а оболочка - вяжущее и более мелкие частицы наполнителя. технический результат достигается благодаря использованию относительно мелкодисперсного наполнителя в сочетании с введением воды только после образования однородной смеси наполнителя с вяжущим. сочетание этих признаков приводит к получению катышей, внутреннее ядро которых содержит наиболее крупные частицы наполнителя, а оболочка - вяжущее и более мелкие частицы наполнителя. такие катыши, будучи пластичными, обладают достаточной устойчивостью формы для того, чтобы, при введении пигмента (пигментов) после образования катышей, в течение промежутка времени между введением пигментов и формованием окрасился только поверхностный слой катыша. при формовании под воздействием вибрации катыши деформируются (растекаются), не разрушаясь. поэтому получаемые изделия характеризуются повышенной плотностью и отсутствием пор. кроме того, в массе и на поверхности готового изделия сохраняются замкнутые пространственные контуры окрашенного слоя. это приводит к тому, что на поверхности

формованного изделия образуется оригинальный рисунок высокой декоративной ценности.

в зависимости от желаемой окраски изделия в смеситель могут вводиться одновременно или поочередно различные пигменты на различных стадиях процесса. наибольшие декоративные эффекты возникают при введении пигментов после образования катышей. можно, однако, вводить пигменты только на стадии получения однородной смеси силикатного вяжущего и наполнителя, либо как на этой стадии, так и после образования катышей. в первом случае получают равномерно окрашенное изделие, во втором - указанный выше декоративный эффект на основном равномерно окрашенном фоне.

процесс получения формованных строительных изделий по изобретению осуществляют следующим образом. во вращающийся безлопастной бетоносмеситель загружают силикатное вяжущее, например, портландцемент, шлакопортландцемент или пуццолановый цемент, и минеральный наполнитель, например, гранитный отсев с размером частиц не более 8 мм (предпочтительно не более 5 мм), его смесь с песком или песок, а также, при необходимости, пигмент, и перемешивают до однородного состояния. после этого вводят воду с растворенной в ней пластифицирующей добавкой, например, C-3, лигносульфонатом, добавкой «Peлaмикc», поликарбонатным гиперпластификатором FOX-8H, и т. п., а также, возможно, другими функциональными добавками, и продолжают перемешивание. после введения воды в бетоносмеситель в нем начинается образование катышей приблизительно сферической формы и их постепенное укрупнение. внутреннее ядро катышей содержит наиболее крупные частицы наполнителя, а оболочка — вяжущее и более мелкие частицы наполнителя. пигменты добавляют в бетонную смесь в тот момент, когда размеры катышей становятся, в основном, порядка 3-6 см. при меньших размерах катышей последующее формование может в отдельных случаях привести к получению изделия с большим количеством пор. катыши большего размера при формовании могут не только деформироваться, но и частично разрушаться, в результате чего на поверхности готового изделия могут возникать значительные участки неокрашенного серого бетона, имеющие, однако, ровную поверхность, в отличие от шероховатых осколков, образующихся при разрушении катышей, получаемых по известному способу. в некоторых

случаях, например, при имитировании поверхности мрамора, естественная окраска бетона оказывается допустимым компонентом поверхностного рисунка; для получения этого эффекта, например, перемешивание смеси ведут до образования более крупных катышей, либо подвергают катыши частичному разрушению при загрузке в формы.

по достижении требуемого размера катышей в бетоносмеситель вводят пигмент (или пигменты) и через 10-20 с после окончания введения пигментов заливают бетонную смесь в формы, расположенные на вибростоле. пигмент за время перемешивания в бетоносмесителе проникает в катыши на глубину 2-3 мм, но поверхность каждого катыша окрашивается с различной степенью проникновения пигмента, что в дальнейшем придает изделию неповторимый мраморовидный рисунок. в результате вибрации катыши деформируются (растекаются), и смесь равномерно заполняет форму. по окончании формования формы с изделиями подвергают естественной сушке на стеллажах до полного набора прочности, после чего изделия легко извлекаются из форм. изделие характеризуется повышенной плотностью и отсутствием пор. поверхность готового изделия имеет фактуру, определяемую примененной формой, и окраску, определяемую примененным пигментом (пигментами).

формованные строительные изделия в соответствии с изобретением могут быть выполнены в виде плит, фасадного камня, отделочной плитки для стен и полов, тротуарной плитки, элементов заборов, каминов и других изделий.

сборка композиционных изделий из полученных формованных строительных изделий осуществляется общеизвестными способами, так же, как и сборка аналогичных изделий из любых других формованных элементов. краткое описание фигур чертежей

сущность изобретения иллюстрируется приложенными фиг. 1-4, на которых изображены образцы композиционных изделий, включающих формованные изделия согласно изобретению: на фиг. 1, 2 - облицовки, на фиг. 3 - тротуарное покрытие, на фиг. 4 - ритуальное изделие. при этом на фиг. 2 отображен поперечный разрез камня, на котором видны сохраняющиеся при формовании замкнутые контуры катышей.

варианты осуществления изобретения

сущность изобретения иллюстрируется также приведенными ниже примерами 1 - 9, описывающими процесс получения формованных строительных изделий. пример 1. во вращающийся безлопастной бетоносмеситель загружают

43 кг портландцемента марки 500д0, 99 кг наполнителя (гранитного отсева с размером частиц до 5 мм), и перемешивают до однородного состояния, после чего вводят 9,15 кг воды с растворенной в ней пластифицирующей добавкой C-3 (6 мае. %; водоцементное отношение 0,2:1), и продолжают перемешивание. после введения воды в бетоносмеситель в нем начинается образование катышей приблизительно сферической формы и их постепенное укрупнение. когда размеры катышей достигают 3-6 см, в бетоносмеситель вводят 430 г белого пигмента (диоксид титана), через 7 с одновременно 430 г красного пигмента, 130 г синего пигмента и 215 г черного пигмента, и еще через 7 с заливают бетонную смесь в формы, расположенные на вибростоле. в результате вибрации катыши деформируются (растекаются), и смесь равномерно заполняет форму. по окончании формования формы с изделиями подвергают естественной сушке на стеллажах до полного набора прочности, после чего изделия легко извлекаются из форм. поверхность готового изделия имеет окраску, имитирующую красный гранит.

пример 2. процесс получения формованного изделия проводят так же, как в примере 1, со следующими отличиями. в качестве наполнителя используют песок с размером частиц до 3 мм. при перемешивании портландцемента и наполнителя в смесь до введения воды добавляют 1300 г зеленого пигмента. воду с растворенной в ней пластифицирующей добавкой C-3 вводят в количестве 6,85 кг (водоцементное отношение 0,15:1). когда размеры катышей достигают 3-6 см, в бетоносмеситель вводят 430 г белого пигмента (диоксид титана), через 5 с - 430 г изумрудного зеленого пигмента, еще через 5 с - 300 г черного пигмента, и еще через 7 с заливают бетонную смесь в формы, расположенные на вибростоле. поверхность готового изделия имеет окраску, имитирующую малахит.

пример 3. процесс получения формованного изделия проводят так же, как в примере 1, со следующими отличиями. в качестве наполнителя используют смесь песка с размером частиц 1,5-2 мм (40%) и гранитного отсева с размером

частиц до 5 мм (60%). воду с растворенной в ней пластифицирующей добавкой C-3 вводят в количестве 11,45 кг (водоцементное отношение 0,25:1). когда размеры катышей достигают 6-8 см, в бетоносмеситель вводят 560 г белого пигмента (диоксид титана), через 10 с - 300 г черного пигмента и еще через 7 с заливают бетонную смесь в формы, расположенные на вибростоле. при формовании катыши частично разрушаются. поверхность готового изделия имеет окраску, имитирующую мрамор.

пример 4. процесс получения формованного изделия проводят так же, как в примере 1, со следующими отличиями. в качестве наполнителя используют 60 кг гранитного отсева с размером частиц до 8 мм и 39 кг песка с размером частиц до 3 мм. когда размеры катышей достигают 3-6 см, в бетоносмеситель вводят 300 г белого пигмента (диоксид титана), через 9 с одновременно 300 г жёлтого пигмента, 130 г коричневого пигмента и ещё через 6 с заливают бетонную смесь в формы, расположенные на вибростоле. поверхность готового изделия имеет окраску, имитирующую янтарь.

пример 5. процесс получения формованного изделия проводят так же, как в примере 1, со следующими отличиями. в качестве силикатного вяжущего используют шлакопортландцемент, а в качестве наполнителя - смесь песка с размером частиц 1,5-2 мм (70%) и гранитного отсева с размером частиц до 5 мм (30%). воду с растворённой в ней пластифицирующей добавкой «Peлaмикc» (с эффектом ускорения набора прочности) вводят в количестве 7,31 кг (водоцементное отношение 0,17:1). когда размеры катышей достигают 4-6 см, в бетоносмеситель вводят 300 г белого пигмента (диоксид титана), через 9 с - 300 г жёлтого пигмента и 130 г коричневого пигмента и через 6 с заливают бетонную смесь в формы, расположенные на вибростоле. при формовании катыши растекаются. поверхность готового изделия имеет окраску, имитирующую янтарь.

пример 6. процесс получения формованного изделия проводят так же, как в примере 5, с тем отличием, что в качестве силикатного вяжущего используют пуццолановый цемент, а в качестве пластифицирующей добавки - поликарбонатный гиперпластификатор FOX-8H.

пример 7. процесс получения формованного изделия проводят так же, как в примере 5, с тем отличием, что в качестве силикатного вяжущего

используют портландцемент марки 400д0, и дополнительно вводят микрокремнезем в качестве высокореакционной добавки, вызывающей эффект упрочнения твердеющего раствора

пример 8. процесс получения формованного изделия проводят так же, как в примере 2, но без введения пигментов после образования катышей. поверхность готового изделия имеет равномерную окраску.

пример 9. процесс получения формованного изделия проводят так же, как в примере 1, со следующими отличиями. после образования катышей в бетоносмеситель вводят 300 г белого пигмента (диоксид титана) и через 9 с укладывают катыши на выключенный вибростол в левую часть формы, после этого в бетоносмеситель вводят 200 г чёрного пигмента и через 7 с укладывают катыши в правую часть формы и включают вибростол. при формовании катыши деформируются и смесь заполняет форму. поверхность готового изделия имеет чёткую двухцветную окраску, слева белую, справа чёрную. промышленная применимость

изобретение может быть применено в промышленности строительных материалов и изделий для производства формованных строительных изделий, например, облицовочных панелей, плиток, кирпича, тротуарных плиток, элементов заборов, каминов и других изделий, а также в строительстве при сборке композиционных строительных изделий с цветным декоративным наружным слоем различной формы и размеров, например, стеновых облицовок, половых и дорожных покрытий, заборов, каминов, ритуальных изделий и др.