Способ изготовления изделий из декоративного бетона с фотолюминесцентным пигментом
Владельцы патента RU 2715494:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (RU)
Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий, малых архитектурных форм любой конфигурации и размеров из декоративного бетона, обладающих свойствами свечения в темное время суток на весь период эксплуатации. Способ заключается в том, что предварительно готовят порошок фотолюминесцентного пигмента, укладывают бетонную смесь в форму, производят вибрацию формы с последующей упаковкой отформованного изделия в водонепроницаемый материал с выдержкой не менее 24 часов в форме до полного затвердевания изделия. При этом фотолюминесцентный пигмент вводят в бетонную смесь на стадии сухого перемешивания в диапазоне до 10% от массы цемента. На стадии мокрого перемешивания вводят добавку поликарбоксилатного типа с получением водоцементного отношения, не превышающего 0,45. Извлекают изделие из формы, после чего изделие выдерживают в течение 96 часов при нормальных условиях твердения. Затем покрывают изделие пропиткой на основе акрила. Техническим результатом является повышение стойкости свечения изделия в темное время суток в течение всего срока службы без дополнительного покрытия и без снижения физико-механических свойств бетона. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий, малых архитектурных форм любой конфигурации и размеров из декоративного бетона, обладающими свойствами свечения в темное время суток на весь период эксплуатации.
Известен способ получения защитно-декоративного покрытия [Патент RU на изобретение №2093356 C1, Опубликовано: 20.10.1997]. Способ включает операции подготовки поверхности, нанесения механизированной композиции, содержащей жидкое стекло плотностью 1,21 г/см3 и неорганический наполнитель, выбранный из группы: оксид цинка технический для люминофоров, оксид бора, оксид магния, оксид железа, концентрат вермикулитовой руды, серпентинит, тальк при следующем соотношении компонентов, мас. %: жидкое стекло 40-60, и неорганический наполнитель 40-60, и нанесение слоя слюды фракции 1-2 мм с последующей сушкой покрытия.
Недостатком способа является низкое качество получаемого покрытия, так как композиция на основе жидкого стекла имеет низкую адгезию к бетонам.
Наиболее близким к изобретению техническим решением, принятым за прототип, является способ внедрения фотолюминесцентных пигментов в изделия из декоративного бетона [Патент RU на изобретение №2668596, С1, Опубликовано: 02.10.2018 Бюл. №28]. Способ внедрения пигментов в изделия из декоративного бетона заключается в том, что предварительно готовят порошок пигмента и бетонную смесь в объеме изделия. При этом порошок пигмента засыпают в форму из расчета 30-50 г на 1 кв.м поверхности формы, в которую затем выкладывают бетонную смесь и производят вибрацию формы с последующей упаковкой сформированного изделия в водонепроницаемый материал с выдержкой не менее 24 часа до полного затвердевания изделия. Причем в качестве пигмента используют фотолюминесцентный пигмент.
С существенными признаками прототипа совпадает следующая совокупность признаков изобретения: предварительно готовят порошок фотолюминесцентного пигмента, укладывают бетонную смесь в форму, производят вибрацию формы с последующей упаковкой сформированного изделия в водонепроницаемый материал с выдержкой не менее 24 часа до полного затвердевания изделия, после чего изделие извлекают из формы и его поверхность покрывают пропиткой на основе акрила.
Недостатком прототипа является то, что он направлен на обеспечение свечения только верхнего декоративного слоя, что не позволяет обеспечить свечение на весь период эксплуатации изделий из декоративного бетона, так как верхний декоративный светящийся слой под действием атмосферных осадков смывается за 1-2 года; высокая концентрация фотолюминесцентного пигмента на поверхности изделия (30-50 г на 1 кв.м) снижает физико-механические характеристики декоративного бетона; не возможность применения известного способа при изготовлении изделий с декоративной поверхностью, формуемой в вертикальном и любых других положениях, так как как пигмент будет стекать вместе с бетонной смесью.
Изобретение направлено на получение изделий из декоративного бетона с фотолюминесцентным пигментом с возможностью изготовления изделий с лицевой поверхностью, формуемой в любом положении и любой конфигурации, с обеспечением высокой архитектурно-декоративной выразительности в дневное время и обеспечения стойкого свечения изделия в темное время суток в течение всего срока службы без дополнительного покрытия и без снижения физико-механических характеристик бетона.
Способ изготовления изделий из декоративного бетона с фотолюминесцентным пигментом, заключающийся в том, что предварительно готовят порошок фотолюминесцентного пигмента и вводят его в бетонную смесь на стадии сухого перемешивания в диапазоне до 10% от массы цемента, на стадии мокрого перемешивания вводят добавку поликарбоксилатного типа, при этом водоцементное отношение не должно превышать 0,45. Затем укладывают бетонную смесь в форму, производят вибрацию формы с последующей упаковкой отформованного изделия в водонепроницаемый материал с выдержкой не менее 24 часов в форме, затем изделие извлекают и выдерживают еще в течение 96 часов без воздействия атмосферных факторов, после чего его поверхность покрывают пропиткой на основе акрила. При этом введение в смесь фотолюминесцентного пигмента не ухудшает декоративные свойства изделия, оцениваемые при дневном освещении, а добавка поликарбоксилатного типа, кроме обеспечения водоредуцирующего эффекта, еще и оказывает интенсифицирующее действие на процессы гидратации, что приводит к ускоренному росту новообразований на поверхности частиц клинкера и повышению прочности бетона за счет взаимодействия молекул с повышенным электростатическим эффектом с гидратированными цементными частицами, что в том числе, улучшает связь с частицами фотолюминесцентного пигмента.
Для обеспечения повышенной архитектурной выразительности изделий из декоративного бетона при дневном освещении, используется смесь на основе белого портландцемента (СЕМ I 52,5 N) в качестве вяжущего и мраморных заполнителей, что позволяет получать изделия, по своей структуре максимально имитирующие натуральный мрамор (табл. 1).
При этом введение в смесь фотолюминесцентного пигмента не ухудшает декоративные свойства изделия, оцениваемые при дневном освещении.
Для оценки влияния количественного содержания фотолюминесцентного пигмента в составе декоративного бетона на основные физико-механические характеристики изделий, были изготовлены образцы бетона на основе состава, приведенного в табл. 1. Только при таком соотношении фракций (табл. 1) достигается оптимальная упаковка частиц материала, которая обеспечивает высокие декоративные свойства и требуемые физико-механические характеристики бетона при относительно низком расходе вяжущего и применении фотолюминесцентного пигмента. Результаты испытаний образцов бетона контрольного состава и составов с разной дозировкой фото люминесцентного пигмента представлены в табл. 2.
Составы под номерами 2 и 4, при условии дозировки фотолюминесцентного пигмента до 10% от массы цемента и при условии соблюдения В/Ц, не превышающего 0,45, показали высокие результаты по прочности и морозостойкости.
Пример
Заявленным способом изготовили вазон из декоративного бетона с применением фотолюминесцентного пигмента.
Предварительно приготовили порошок фотолюминесцентного пигмента, в количестве 30 кг. Перемешали в течение 60 секунд до гомогенного состояния сухие сырьевые материалы в количестве на 1 м3: белый портландцемент СЕМ I 52,5 N (ПЦБ 1-500 Д0) 415 кг, мраморная крошка фр. 0,2-0,5 196 кг, мраморная крошка фр. 0,5-1,0 153 кг, мраморная крошка фр. 1,5-2,0 153 кг, мраморная крошка фр. 3,0-7,0 350 кг, мраморный щебень фр. 5,0-10,0 680 кг, мраморный щебень фр. 10,0-20,0 239 кг, в планетарном смесителе, обеспечивающем необходимое качество распределения сырьевых материалов. После сухого перемешивания в смесь ввели фотолюминесцентный пигмент в приведенной выше дозировке. После чего смесь перемешали еще в течение 120 секунд и ввели воду затворения, а также добавку поликарбоксилатного типа в количестве 1,3 кг (0,3%), обеспечивающую водоцементное отношение 0,42 и требуемую подвижность смеси, с возможностью уложить ее в форму необходимой конфигурации. После этого смесь уложили в форму вазона и провибрировали на вибростоле. Далее выдержали изделие в течение 24 часов в форме, а затем еще в течение 96 часов при нормальных условиях твердения для того, чтобы обеспечить бетонному вазону остаточную влажность, не превышающую 6%, и требуемую прочность на сжатие, соответствующую классу В30.
С целью получения улучшенных декоративных характеристик, а также обеспечения возможности фотолюминесцентному пигменту «работать» в изделии, лицевую поверхность вазона отшлифовали до обнажения заполнителя и проявления мраморной структуры. Далее поверхность покрыли пропиткой на основе акрила, повышающей декоративную выразительность структуры поверхности, и обеспечивающей длительный защитный эффект поверхности на протяжении не менее 5 лет.
Таким образом, в предложенном способе достигается требуемый технический результат, заключающийся в правильной дозировке фотолюминесцентного пигмента, обеспечения его равномерного распределение в изделиях из декоративного бетона с фотолюминесцентным пигментом и свечение в массе изделий, поскольку фотолюминесцентные пигменты внедрены по всему объему изделий, а не нанесены на поверхность, а также получены высокие декоративные характеристики изделий при дневном освещении за счет применения бетонной смеси на основе белого портландцемента, в качестве вяжущего, и мраморных заполнителей, шлифования поверхности и ее обработки акриловым лаком с соблюдением всех сроков выдержки изделий до начала обработки поверхности.
1. Способ изготовления изделий из декоративного бетона с фотолюминесцентным пигментом, заключающийся в том, что предварительно готовят порошок фотолюминесцентного пигмента, укладывают бетонную смесь в форму, производят вибрацию формы с последующей упаковкой отформованного изделия в водонепроницаемый материал с выдержкой не менее 24 часов в форме до полного затвердевания изделия, после чего извлекают изделие из формы и покрывают пропиткой на основе акрила, отличающийся тем, что фотолюминесцентный пигмент вводят в бетонную смесь на стадии сухого перемешивания в диапазоне до 10% от массы цемента, на стадии мокрого перемешивания вводят добавку поликарбоксилатного типа с получением водоцементного отношения, не превышающего 0,45, после извлечения изделия из формы выдерживают его еще в течение 96 часов при нормальных условиях твердения перед покрытием поверхности пропиткой на основе акрила.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что лицевая поверхность изделия после требуемой выдержки шлифуется.
