Кевларобетон — характеристики, материалы, производство

Кевларобетон — это инновационный строительный материал, изготавливаемый по технологии вибролитья. По своему составу — это тот же традиционный тяжелый бетон на гранитной крошке, но с другим внешним видом и другими эксплуатационными характеристиками.

Ультрабетон, гранилит, окатышный бетон — это все названия одного материала, обладающего высокой прочностью, во много раз превосходящую прочность классического бетона.

Общие сведения

Свое звучное название материал приобрел в результате сходства прочностных свойств с известной всем кевларовой тканью, но на этом аналогия заканчивается. Поэтому просьба, данный обзор не путать с публикациями вида — сделай сам кевларовый бронежилет. Это совершенно разные вещи.

Из чего изготавливают ультрабетон, какие материалы используются для его производства, а также, как приготовить кевларобетон своими руками будет подробно рассмотрено в этой публикации. Если после прочтения представленного материала возникнут вопросы — рекомендуем посмотреть видео в этой статье.

Принципиальная схема

Главное отличие ультрабетона от обычных марок — это то, что на промежуточной стадии производства он представляет собой окатыши (шарики) диаметром от 2 до 5 см. По своей структуре окатыш представляет собой комок раствора овальной формы.

В центре такого композита находится ядро, состоящее из одного или двух зерен крупного заполнителя, вокруг которого сформировалась сфера из уплотненной цементно-песчаной смеси.

Полученные окатыши укладывают в специальные формы и помещают на вибростол. За счет вибрации шарики растекаются и уплотняется в формах, образуя при этом плотное, без воздушных включений изделие.

Весь процесс производства можно разделить на несколько стадий, это:

• приготовление сухой смеси;
• производство окатышей;
• укладка окатышей в формы;
• вибрирование;
• распалубка и сушка изделий.

Основное условие производства заключается в правильном подборе смеси, последовательности добавления материалов и скорости вращения барабана бетоносмесителя. Изделия из гранилита внешне ничем не отличаются от строительных материалов, изготовленных из природного камня.

Применение окатышного бетона:

• создание малых архитектурных форм;

• производство тротуарной плитки;

• изготовление декоративных плит для сборных железобетонных заборов;

• устройство конструкций лестничных маршей (см. фото);

• производство облицовочной плитки и пр.

Материалы

Главное достоинство кевларобетона — это то, что сырьем для производства изделий служит стандартный набор компонентов, используемый в приготовлении тяжелого и декоративного бетона, а именно:

• вяжущее — портландцемент ПЦ 500 Д0;
• вода;
• гранитный щебень;
• песок;
• модификаторы;
• красящие пигменты.

Портландцемент изготавливают с использованием цементного клинкера, гипса и, в зависимости от марки и назначения, минеральных добавок и пластификаторов.

Что такое клинкер? Это вещество, получаемое путем обжига и спекания сухой смеси природных глин. После прохождения термообработки материал измельчают, добавляют гипс и необходимые модификаторы. В результате получаем высококачественный портландцемент (ГОСТ 31108-2003).

Для получения качественных изделий с гладкой поверхностью применяют природный обогащенный кварцевый песок фракции 1,5–2,5 мм. Это зернистый материал, образующийся в результате разрушения кварцсодержащих горных пород.

Помимо основного компонента в составе песка могут содержаться глинистые карбонаты, оксиды железа и пр. Содержание глинистых компонентов не должно превышать 2,5–3,0%.

В зависимости от региона цвет материала может меняться от желтого до бурого, что дополнительно влияет на конечный цвет выпускаемых изделий.

Гранитный щебень — это материал, производимый путем дробления магматических горных пород. Технология приготовления гранилита предусматривает использование щебня или гравия с крупностью зерен 2,5–5 мм.

Благодаря высокой плотности материала (от 1000 кг/см3) бетон с гранитной крошкой имеет высокие эксплуатационные характеристики:

• повышенная морозостойкость;
• низкая истираемость 0,2 г/см2;
• высокая твердость;
• стойкость на растяжение и сжатие;
• водонепроницаемость;
• долговечность.

В качестве модифицирующих добавок для производства кевларобетона, инструкция по приготовлению рекомендует применять пластифицирующие добавки на основе полиметиленнафталинсульфоната натрия, и в качестве присадок, ускоряющих схватывание — органические мономерные соединения.

Из известных на рынке — это «Реламикс Н» (Полипласт) и суперпластификатор С–3.

Введение в смесь таких присадок позволяет получить следующие преимущества:

• в 6–7 раз увеличить подвижность раствора;
• увеличить скорость набора прочности на 30 % (в первые сутки);
• снизить объем воды затворения до необходимых 17–20%;
• на 10–15% сократить расход цемента;
• снизить время, а значит и энергозатраты, на вибрирование изделий;
• получить морозостойкость F300 и выше;
• водонепроницаемость W6 и более.

Пигменты для ультрабетона — это цветные порошки, которые могут быть минеральными или органическими, природного или искусственного происхождения. Преимуществом пользуются минеральные красители, которые, по своей сути, являются солями или оксидами различных металлов.

Технология производства кевларобетона позволяет использовать различные цветовые композиции. В результате такого подхода удается сделать изделия богатой цветовой гаммы, а также, используя специальные приемы, имитировать структуру природного камня (мрамор, малахит, гранит и др.).

Внимание! красители, используемые в ультрабетонах должны обладать высокой свето-, влаго- и щелочной стойкостью, а также не должны содержать солей тяжелых металлов, таких как цинк или свинец, неблагоприятно влияющих на схватывание бетона.

Оборудование

Основным условием получения окатышного бетона является использование бетоносмесителей гравитационного типа. Это машины с вращающейся емкостью (грушей), оборудованной механизмом разгрузки (опрокидывателем).

Внутри, на корпусе, установлены неподвижные лопасти, которые, при вращении груши, захватывают порции раствора и поднимают его вверх.

В верхней точке груши раствор, под действием собственного веса, соскальзывает с лопастей и падает. Благодаря правильно подобранному составу и рекомендуемой скорости вращения груши смесь постепенно превращается в окатыши.

На качество конечного продукта значительно влияют:

• форма установленных лопастей;
• скорость вращения;
• угол наклона барабана.

Преимущества гравитационной бетономешалки:

• надежность и простота конструкции;
• доступная цена;
• сравнительно малый вес агрегата;
• низкое энергопотребление.

Помимо бетономешалки в производстве изделий необходимо иметь вибростол и пластиковые формы, имитирующие структуру того материала, который был заявлен проектом.

Изготовление смесей в бытовых условиях

Формула кевларобетона — это не что иное, как правильный выбор пропорций добавляемых материалов и, главное, последовательность выполнения работ. Как уже говорилось выше, состав компонентов ничем не отличается от набора для производства традиционного бетона.

Основное отличие — это водоцементное соотношение. Количество воды, которой в смеси не должно быть более 17%, играет существенную роль в формировании окатышей.

Для производства минимальной порции раствора своими руками понадобится следующий список материалов:

• портландцемент марки М500 Д0 — 50 кг;
• песок — 150 кг;
• мраморная или гранитная крошка (фракция 2–5 мм) — 250 кг;
• пластификатор (1% от массы цемента) — 0,5 кг;
• вода — 0,28–0,32% от общего объема вяжущего;
• красящий пигмент — количество опытным путем, в зависимости от запланированного цвета и необходимой структуры материала.

Порядок выполнения работ:

1. Дозируем вяжущее и минеральные заполнители.
2. Засыпаем в бетономешалку и готовим сухую смесь.
3. Отдельно, в теплой воде, растворяем пигмент и пластификатор (не более 1% от массы вяжущего).
4. Затем, при вращающемся бетоносмесителе, тонкой струйкой вливаем воду, контролируя при этом комкование смеси.
5. Готовые окатыши загружаем в установленные на вибростоле формы.
6. Вибрируем до полного уплотнения смеси.
7. После окончания вибрирования, выдерживаем сырые изделия 5–7 часов в формах.
8. Затем еще на 20 часов перемещаем их в сушильную камеру.

Применение изделий из кевларобетона допускается не ранее 5 дней после завершения сушки. Именно по истечении такого времени ультрабетон будет отвечать всем присущим ему требованиям.