Технологии - Технология "Ультрабетон"

Содержание:

    Технология "УЛЬТРАБЕТОН", разработанная ЧЭБ "ДЕНИГО", основана на принципиально новых решениях в области производства архитектурного бетона методом гравитационного катышеобразования - это позволяет получить изделие с выдающимися физико-механическими показателями. Поверхность отливки отличается высоким глянцем и совершенной плотностью.

    Но особо стоит отметить то, что независимо от габаритов и площади отливаемого элемента, можно получать цветовую гамму разной сложности, имитируя таким образом поверхность любого искусственного или природного материала: от пластика до сложного узора малахита. Этого невозможно было бы добиться, не используя специально разработанную технологию приготовления окатышного замеса.

    Суть Технологии "УЛЬТРАБЕТОН" сводится к тому, что воздух из бетонной смеси, приготовленной по специальной рецептуре, начинает удаляться в специально модифицированном бетоносмесителе и приготовленный замес попадает на резонатор в уже твердом, сбитом до высокой плотности, свободном от воздушных лакун, состоянии. Использование специального высокочастотного резонатора необходимо лишь для равномерного распределения замеса по формообразующей поверхности и для еще более высокого уплотнения получаемой отливки.

    В производстве архитектурно-ландшафтных строительных материалах ЧЭБ "ДЕНИГО" использует принципиально новые, эффективные технологические схемы получения новых видов бетонов с широким диапазоном эксплуатационных характеристик за счет варьирования в широких пределах вида сырьевых материалов (вяжущих и заполнителей), разновидностей, способа и стадии введения химических модификаторов и активных минеральных добавок, оптимизации состава многокомпонентного бетона и целенаправленного управления технологией.

    Технология "УЛЬТРАБЕТОН" может применяться практически на любой формообразующей оснастке.

    Результатом инновационной политики ЧЭБ "ДЕНИГО" явилось то, что предлагаемая продукция имеет высокие физико-механические характеристики, сочетающие высокие показатели прочностных свойств (классы по прочности на сжатие от В 40 и выше до В 90, что соответствует маркам по прочности М600-М1200 и более) и темпов твердения (прочность в возрасте суток естественного твердения не менее 25-30 МПа) с требуемыми показателями строительно-технических свойств.

Суть Технологии "Ультрабетон"

    Технология "Ультрабетон" представляет собой оригинальный способ изготовления бетонной смеси, отличающийся от большинства привычных методов применяемых в такой сфере производства строительных материалов как вибролитье.

    Принцип данной технологии сводится к тому, что бетонная смесь на основе портландцемента, представляет собой плотно сжатые окатыши сферической формы, диаметр которых варьируется от 2 до 5 сантиметров. Способ получения окатышей Ультрабетона был заимствован из области черной металлургии, где применяются схожие принципы окатышного гранулирования при окомковании шихты. Окатыши Ультрабетона формируются в барабане модифицированного гравитационного смесителя. Окомкование бетонной смеси в гравитационном смесителе позволяет получить окатыши высокой плотности с полным исключением воздуха из смеси. При пальпировании (на ощупь) созревший окатыш напоминает жесткую резину.

    Принципиально окатыш представляет собой шар, состоящий из плотного конгломерата строительного песка и зерен различной фракции гранитного (или аналогичного материала) отсева, сцепленных между собой портландцементом. В центре такого сферического образования находится ядро, состоящее из одного или нескольких крупных зерен (4-5мм) отсева.
    После выгрузки созревших окатышей в формообразующую оснастку, Ультрабетон подвергается воздействию высокочастотного резонатора, что позволяет придать псевдопластичность и текучесть окатышной смеси. При таких условиях окатыши стекаются в единый высокоплотный монолит, который приобретает заданную форму. При этом крупные зерна минерального наполнителя, из которых состоят ядра и тела окатышей, образуют внутреннюю жесткую решетчатую структуру. Сформированный таким образом скелет отливки Ультрабетона придает повышенные показатели на такие эксплуатационные нормативы как излом и сжатие.

    Применение вышеописанного метода позволяет не только добиться отличных показателей в физико-механических свойствах отливки, но и получить монолитную с высоким глянцем, или без такового, поверхность с выдающимися декоративными качествами, но при низких расходах колерующих добавок.

    В качестве колера используются обычные светостойкие железооксидные и фталоцианиновые пигменты для бетона. Но данные пигменты расходуются в два-три раза меньше в сравнении с принятыми нормами. Здесь пигменты не прокрашивают все тело бетона, а подаются небольшими, подобранными по рецептуре, дозами на поверхность созревших окатышей. В этом случае каждый шар Ультрабетона окрашивается неповторимо и при дальнейшем формовании монолита дает свою линию ("жилку") оттенка в поверхности изделия. В результате продукция из Ультрабетона имитирует натуральные камни со сложным природным рисунком под "мрамор", "гранит", "янтарин" и прочее.

Принципиальная схема производственного участка по производству изделий из "Ультрабетона"

    Цех по производству "Ультрабетона" принципиально можно разделить на несколько функциональных зон. Основная зона это непосредственно сам участок производства, или "производственная точка". Здесь происходит окомкование или окатышеобразование "Ультрабетона" и заполнение формообразующей оснастки для последующего резонирования – формования изделия. Производственная точка как правило занимает площадь 15 – 20 кв. м. На данном участке размещаются люльки с тяжелым сырьем (цемент и минеральные заполнители), смеситель, резонатор, емкость с водой и столик с пигментами и прочими присадками, а также емкости для подачи сырья. Также в непосредственной близости от люлек с тяжелым сырьем устанавливаются весы.

    Производственная точка должна быть обеспечена электропитанием на 220 и 380 вольт (для смесителя, резонатора и возможно электродрели с перемешивающим венчиком) и соответствующим заземлением. Высота потолков в данном месте должна быть не менее 3,5 метров, так как здесь самая большая концентрация цементной пыли в воздухе. Принципиально только наличие этого участка уже можно считать началом производства. Но формы, заполненные "Ультрабетоном", требуют определенного время выдержки (период набора распалубочной прочности). Как правило при температуре +18+20С. Этот период занимает 20 часов (в данном случае обсуждается классическая схема производства, без применения ускорителей гидратации). Следовательно необходимо место для складирования.

    Оптимальным вариантом размещения паллет с заполненными формами считается ярусная компоновка "поликов резонатара" - до 20 площадок в одной стопке. Но даже такой компактный принцип может затребовать много места. Все зависит от того что производится и в каких объемах. Например, одна производственная точка за смену (8 часов) может обслужить до 70 форм заборных панелей, или до 50-60 кв. м. рабочей поверхности тротуарной плитки. В этом случае рекомендуется не менее 70 – 100 кв. м. дополнительной площади для комфортной работы. Конечно при производстве высокодоходной штучной эксклюзивной продукции (порталы каминов, ритуальные памятники) таких площадей не требуется.

    После того как формы проходят процедуру расформовки, изделия из Ультрабетона можно складировать и готовить для дальнейшей отправки заказчику. Но здесь необходимо учесть ряд моментов. И в первую очередь производителя должны волновать первые трое – четверо суток после распалубки. Поэтому складирование и хранение готовой продукции на описываемый период должно быть обеспечено в укрытом от дождя месте. Это может быть или дополнительный участок непосредственно в самом цеху, или отдельная территория во дворе цеха, но под навесом. При этом следует учесть еще два условия. Готовая продукция должна складироваться в удаленном месте от производственной точки для того чтобы исключить попадание цементной пыли на лицевую поверхность изделия еще имеющую остаточную влажность. Также, если продукция складируется во дворе, стоит не забывать о том, что низкие температуры ощутимо замедляют скорость набора минимальной эксплуатационной прочности.

    Дополнительные характеристики и рекомендации:

  • 1. Наличие электроэнергии – обязательно. Должен быть обеспечен подвод двух- и трехфазного электропитания.
  • 2. Наличие воды рекомендуется. Учитывая то, что расход воды в технологии "Ультрабетон" сравнительно минимален, то можно обойтись и емкостью, но где то же нужно и помыться после напряженного и плодотворного рабочего дня.
  • 3. Наличие обогрева помещения цеха настоятельно рекомендуется. Температура в зоне набора распалубочной прочности не должна быть ниже +18С (и не выше +40С), иначе снизится производительность, так как формы будут заполнены "Ультрабетоном" дольше рассчитанного срока.
  • 4. Наличие вытяжной вентиляции. Рекомендуется в зоне производственной точки, особенно если высота потолка не более 3-4 метров.
  • 5. Наличие подъездных путей. Естественно настоятельно рекомендуется.

    Количество персонала.
    Как правило на одной производственной точке работает два человека – оператор и его помощник. Оператор отвечает за получение окатышей, их колеровку и выгрузку в формы, расположенные на резонаторе. Помощник оператора отвечает за то, чтобы возле смесителя постоянно находились запасные емкости с тяжелым сырьем (цемент и минеральные заполнители), а также вовремя менялись формы на резонаторе. В принципе есть еще один работник, который подстраховывает помощника и занимается распечаткой и складированием готовой продукции, но обязательность его присутствия опять, же зависит от вида производимой продукции.

Принципиальная схема производственного цеха:

  • 1. Зона производственного участка (производственная точка).
  • 1.1. Резонатор.
  • 1.2. Смеситель гравитационного типа.
  • 1.3. Столик оператора с пигментами и прочими присадками.
  • 1.4. Люльки с сырьем.
  • 2. Зона складирования паллет с формами, заполненными "Ультрабетоном" на период набора распалубочной прочности.
  • 3. Зона распалубки форм.
  • 4. Зона складирования готовой продукции из "Ультрабетона" на период набора минимальной эксплуатационной прочности.
  • 5. Зона обслуживания и складирования формообразующей оснастки.

Сырьевая база для Технологии "Ультрабетон"

    Портландцемент М 500 Д0 (серый) или М 400 Д0 (серый).

    Справка: Д0 обозначает отсутствие активных минеральных добавок. Цемент с добавками имеет маркировку Д20, Д25. Цифрами выражается процент наличия минеральных добавок. Мы не рекомендуем использовать добавочный цемент. Так как бетон, изготовленный с применением такого вяжущего, обладает повышенной реакционной способностью к углекислому газу, присутствующему в воздухе, что приводит к образованию первичных высолов, снижающих декоративные качества изделия. Также присутствие минеральных добавок приводит к более медленному темпу твердения бетона в начальной стадии набора прочности. Иногда на упаковках проставляется маркировка в соответствии с европейским стандартом, например: I 42,5 Б. Цифра I в индексе указывает на "бездобавочность", а 42,5 говорит об устойчивости к осевому сжатию в 42,5 МПа, что, в общем-то, соответствует привычной для нас марке М 500 Д0. Индекс "Б" после цифры марки или класса цемента обозначает - быстротвердеющий.


    Песок строительный (речной песок, карьерный песок).

    Модуль крупности от 1.8 до 2.5. Наличие глинистых примесей, а также илистых отложений должно быть минимизировано.
Справка: Модуль крупности или зерновой состав песка определяют на стандартном наборе сит с размерами ячеек: 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,16 мм. Навеску сухого песка просеивают через набор сит и определяют сначала частные (%), а затем полные остатки на каждом сите. Полный остаток на любом сите равен сумме частных остатков на этом сите и всех ситах большего размера. Размеры полных остатков характеризуют модуль крупности песка. Насыпная плотность природного песка 1300...1500 кг/м3. Песок изменяет свой объем и соответственно насыпную плотность при изменении влажности в пределах от 0 до 20 %. При влажности 3...10 % плотность песка резко снижается по сравнению с плотностью сухого песка, потому что каждая песчинка покрывается тонким слоем воды, и общий объем песка возрастает. При дальнейшем увеличении влажности вода входит в межзерновые пустоты песка, вытесняя воздух, и насыпная плотность песка снова увеличивается. Изменения насыпной плотности песка при изменении влажности необходимо учитывать при дозировке песк по объему, а также при вычислении водоцементного отношения в рецептурах "Ультрабетона".

    Гранитный отсев (или близкие по физико-механическим характеристикам аналогичные природные материалы, например, отсевы базальта, твердого доломита, кварцита).

    Фракция 0 – 5мм.
Справка: Здесь в первую очередь следует уточнить разницу между отсевом и просевом. Чаще всего в "грубых" бетонных работах используется щебень с гранулометрией в 15 – 20 мм и выше. Это просев. Такой вариант нам не подходит. Почему? Одно из правил подбора минеральных заполнителей гласит: "максимально допустимый диаметр частицы минерального заполнителя должен быть в три раза меньше толщины отливаемого изделия" - то есть, если отливается тротуарная плитка толщиной 40 мм, то размер куска щебенки должен быть не более 13 мм, и таких кусков должно быть не более 10% от массы остальных частиц. А если изготавливается облицовка толщиной 15 мм? Принципиально, в большинстве случаев можно использовать гранитный просев с фракцией в 5 – 10 мм, но если это экономически оправдано, так как отсев дешевле. Отсев это то, что "отсеялось" после дробления крупных кусков и последующего просева, то есть разделения на различные фракции. Где чаще всего практикуется использование гранитного отсева? В дорожных работах – в качестве наполнителя битума, то есть асфальта.
Не допускается использование лещадного гранита. Желательно, чтобы в характеристике гранитного отсева морозоустойчивость была на уровне 300 циклов. Цвет гранитного отсева значения не имеет (как правило, есть два варианта – серый и красный). По сути, гранитный отсев можно позиционировать как крупный гранитный песок, зерно кубовидной колотой формы с фракцией до 5 мм. Рекомендации по влажности отсева такие же, как и у песка.

    Пластифицирующая добавка.

    Суперпластификатор С-3 (или аналогичные присадки, например СП-1, только без воздухововлекающих добавок, Реламикс и т.д.). Рекомендуется приобретать в сухом, порошкообразном виде (так просто намного дешевле, в отличие от жидкого раствора).
Основу Суперпластификатора С-3 составляют натриевые соли продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида. Применение пластификатора позволяет ускорить формирование монолита из окатышей Ультрабетона, что ощутимо поднимает производительность.
Внимание! Применяемый С-3 (или аналог) должен быть обязательно в порошкообразном состоянии, мелкого помола, светло бежевого цвета и иметь специфический запах (на рынке много подделок или явного брака).

    Пигменты для бетона.

    При колеровке окатышей "Ультрабетона" применяются железооксидные пигменты или просто – пигменты для бетона. При выборе пигментов в первую очередь рекомендуется обращать внимание на их светостойкость (не менее 7 единиц), стоимость, тональность, и только потом на страну производителя (далеко не всегда оправданно оплачивать бренд изготовителя).
Справка: Рекомендуется обязательно иметь повышенный запас белого пигмента (диоксид титана). Этот пигмент выступает в Ультрабетоне в качестые мелирующего агента и в нашем случае стоит обособленно, так как он будет использоваться в 90% колеровочных рецептур. Введение белого пигмента в первую очередь, позволит отмелировать окатыши, создать поверхностную имитацию белого бетона или дымчатого мрамора.

Пример расчета себестоимости "Ультрабетона" (расчеты произведены по максимуму).

    В расчетах использованы цены на компоненты, известные по производству в Белгородской области (Вы можете сопоставить со своими местными расценками для уточнения себестоимости в Вашем регионе).

    Средневзвешенные стоимости компонентов:

  • 1. Портландцемент М 500 Д0 (серый) – 3,5 руб./кг
  • 2. Песок карьерный, модуль крупности 1.8 – 0,16 руб./кг (с учетом доставки).
  • 3. Отсев гранитный (фракция 0-5 мм) – 0,35 руб./кг (с учетом доставки, отпускная цена 0,06 руб./кг).
  • 4. Пигменты железооксидные – средняя стоимость 90 руб./кг.
  • 5. Пластифицирующая добавка С-3 – 45 руб./кг.

    Расчет себестоимости на 10 кг. готовой смеси "Ультрабетона":

Затраченная масса компонента: Стоимость затраченного компонента:
Портландцемент - 2.87 кг. 10 руб.
Песок - 3.3 кг. 0.53 руб.
Гран.Отсев - 3.3 кг. 1.15 руб.
Пластификатор - 0.029 кг. 1.3 руб.
Пигменты - 0.086 кг. 7.74 руб.

    Итого: себестоимость 10 кг "Ультрабетона" составляет 20.72 рубля. Себестоимость 1 килограмма "Ультрабетона" по материалам составляет порядка 2 рубля 07 копеек.

    Максимальный расход электроэнергии на одну производственную точку составит 10 кВт за смену (8 часов). Если рассчитывать по минимальной весовой нагрузке – 50 кв. метров в смену, при весе изделия 30 кг на кв.м, то на один килограмм готового изделия затраты составят порядка 10 копеек.

    Материальная себестоимость 1 кг Ультрабетона с учетом энергозатрат (округленная) – 2 рубля 20 копеек.
ВНИМАНИЕ! В данную себестоимость не включены прочие затраты, такие как заработная плата, аренда помещения, налоги, и прочее. Как правило данные затраты составляют порядка 70% от материальной себестоимости (при условии выпуска 40-50 кв. метров изделий в смену с одной производственной точки).
Следовательно ориентировочная конечная себестоимость изделия из Ультрабетона составит:
3 рубля 75 копеек за 1 кг.

Физико-механические характеристики "Ультрабетона"

Наименование показателей Единица измерения По требованиям ГОСТ17608-91 Фактическое качество
Марка бетона (Класс изделий) по прочности на сжатие - B22.5-B30 (300-400) min B35 (M450)
Марка бетона по морозоустойчивости - F200 min F400
Водопоглощение % 5 не более 1.5
Истираемость г/см2 0.5-0.7 не более 0.2
Отклонение геометрических параметров мм 5 0.5
Водо-цементное соотношение (в/ц) - 0.40-66 0.18
Категория лицевой поверхности - А6 А0

    Данная Технология входит в Полный Технологический Пакет "Луна".

Здесь можно посмотреть фотографии изделий, произведенных по Технологии "Ультрабетон"