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)

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:

. 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.

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

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

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

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

. 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.

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.

Технические характеристики машины для укладки заполнителя: производительность 50 м2/ч; ширина полосы укладки до 1000 мм; установленная мощность 1,1 кВт; габаритный размер 1700×1115×915 мм; масса 137 кг.

Технические характеристики виброплиты: производительность 40 м2/ч; ширина обрабатываемой полосы 600 мм; установленная мощность 0,26 кВт; габаритный размер 1725×600×1025; 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 а ≥ 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]