Технология изготовления искусственного камня на основе цемента

Принципиально схема производства декоративного камня на основе цемента мало чем отличается от технологии изготовления цементной тротуарной плитки (брусчатки). То же самое оборудование, те же требования к производственным помещениям и персоналу. Тот же принцип формования цементной смеси. Различия, как всегда, кроются в деталях.

Во-первых, для изготовления условных 100 м2 декоративного камня потребуется в -3 раза меньше сырья, чем для производства такой же квадратуры тротуарной плитки, а рыночная его стоимость — напротив, в несколько раз выше. Поэтому и трудозатраты, расход электроэнергии, габариты применяемого оборудования несколько меньше.

Во-вторых, бетон для производства тротуарной плитки — «тяжёлый» (2,2-2,5 г/см2) и характеризуется повышенной прочностью и износостойкостью. В производстве
декоративного камня механические свойства бетона отходят на второй план (но не показатели долговечности). Главная характеристика бетонов для камня — удельный вес. Чем легче «камень» — тем лучше. Поэтому основной компонент таких цементных смесей — керамзитовый песок.

В-третьих, в производстве декоративного камня возрастают требования к дозировке компонентов (пигменты, химические добавки) и к некоторым функциям персонала: в частности, операция по нанесению декоративной маски требует наличия квалифицированного и опытного работника.

В-четвёртых, появляется пост упаковки готовой продукции.

Однако, технология производства декоративного (искусственного) камня всё же имеет и свои принципиальные черты, отличающие её от способов получения других видов цементной продукции. Это применение специальной формной оснастки и особых способов окраски бетона, т.е. то, что, собственно, и превращает обыкновенный керамзитопесчаныи бетон в искусственный камень.

Формная оснастка

Кто знаком с производством тротуарной плитки, знает, что брусчатка отливается в фигурные пластмассовые формы. К сожалению, такого же типа формы просто неприемлемы для изготовления декоративного камня. Дело в том, что камень обладает очень развитой сложной поверхностью и тонким рельефом; его плоскости нередко имеют отрицательный угол наклона, а тело камня содержит внутренние полости. Пластмассовые (плёночные) формы не только не в состоянии отобразить рельеф камня, но и, зачастую, просто препятствуют выемке изделий из форм, что приводит к разрушению декоративной отливки.

Для производства цементного декоративного камня методом вибролитья применяют формы (матрицы), изготовленные из особых разновидностей полиуретановых и силиконовых эластомеров. Они способны скопировать мельчайшие детали поверхности камня, а формы из таких материалов получаются мягкие и очень эластичные, что позволяет извлекать готовые изделия без повреждений и на ранних стадиях твердения бетона. В отличие от штампованных пластмассовых форм, эластичные литьевые матрицы изготавливаются вручную из дорогостоящих импортных материалов и являются основным объектом капиталовложений при организации производства декоративного камня.

Обычно возникает вопрос: каково минимальное количество форм (матриц), достаточное для запуска эффективно функционирующего производства? Давайте посчитаем. Размеры формного парка примерно соответствуют суточному выпуску. Минимальный ассортимент «камня» в производственной программе — 4-5 видов, причём заказы должны исполняться в разумно короткие сроки. Значит, не менее 5-10 м2 эластичных форм каждого
вида. Кстати, литьевые формы на основе силиконов легко выдерживают высокие температуры. Поэтому, теоретически, можно использовать в технологическом процессе пропарочные камеры, которые не только улучшают все эксплуатационные свойства бетонов, но и существенно сокращают время набора распалубочной прочности.

Формально искусственный камень относится к плитке, поскольку одна сторона (тыльная) у него плоская. Но на этом сходство с плиткой заканчивается, поскольку по составу и способу производства он ничего общего с керамической плиткой не имеет.

Исходные компоненты

По составу искусственный камень следует отнести к легким бетонам. В состав смеси входят следующие компоненты:

высококачественный портландцемент марок 400-500;

мелкий заполнитель — кварцевый песок (используют не все производители);

легковесный наполнитель (для снижения веса);
красящие пигменты;

специальные добавки, необходимые для связывания влаги, ускорения схватывания и усиления материала — повышения его прочности и улучшения эксплуатационных характеристик;
вода.

В качестве наполнителя в основном используется керамзит — широко известный дешевый материал, позволяющий снизить удельный вес плиток на 2/3 по сравнению с обычным бетоном. Но это не совсем тот керамзит, который можно увидеть на строительной площадке. Дело в том, что при обычной технологии изготовления керамзита в его составе могут содержаться частицы негашеной извести. В процессе взаимодействия с водой (процесс «гашения») они значительно увеличивают свои объем, что может вызвать появление трещин и даже сколов на поверхности. Во избежание этого все крупные фирмы предприняли ряд усовершенствований технологического процесса изготовления искусственного камня. Те, что остались приверженцами керамзита, не просто заставили его производителей ввести дополнительные технологические операции, исключающие образование негашеной извести, но и на собственных предприятиях обеспечили строжайший контроль качества исходного сырья (этим путем пошли, например, такие российские производители как «ЭКОЛИТ КОНСОРЦИУМ», KAMROCK&, DEKO STONE, CHELSEA GROUP). Другие предпочли сменить наполнитель. Скажем, фирма FORELAND («Дикий камень») использует в этом качестве вспученный перлит, a VILLA DA VINCHI — мелкую керамическую крошку (эта фирма вообще не применяет в качестве наполнителя песок).

Те производители, которые с самого начала предпочли европейскую технологию изготовления камня (например, EUROKAM), с описанными выше проблемами вообще не столкнулись. Ведь в этом случае в качестве наполнителя используется не керамзит, а натуральная пемза, добываемая в Средиземноморье. В результате сегодня в продаже можно найти искусственный камень, изготовленный с применением всех четырех наполнителей: керамзита, пемзы, вспученного перлита и керамической крошки. Кроме уже упомянутого выше отличия «европейской» технологии от «американской» (пемза вместо керамзита), есть еще два. В состав «европейской» смеси добавляется специальный минеральный пластификатор-наполнитель, увеличивающий прочность и одновременно повышающий эластичность материала. Но для достижения этого эффекта нужна термическая обработка уже готовой (сформованной и высохшей) продукции. Нововведение реализовано фирмами EUROKAM, К AM ROC К©, VILLA DA VINCHI.

Создание искусственного камня

Процесс производства самого искусственного камня на профессиональном языке называется вибролитьем. Смесь заливается в формы и уплотняется методом вибрации. Кроме того, при вибрации мелкие частицы опускаются вниз, в результате чего поверхностный слой будущего камня получается более плотным и прочным, чем внутренний. Остается вынуть заготовку из формы и дать изделию затвердеть. В результате получается «плитка» с абсолютно плоской тыльной стороной. Лицевая сторона в точности повторяет форму, цвет и текстуру природного оригинала.

Технология окрашивания

Чаще всего красители добавляют в состав смеси (так называемая технология окрашивания в массе, используемая фирмами VILLA DA VINCHI, «ЭКОЛИТ КОНСОРЦИУМ» и др.). Существует и еще несколько вариантов окрашивания. Наиболее оригинален способ, при котором краска заливается в формы перед заливкой смеси. И чем не равномернее цвет наносится на поверхность, тем более правдоподобно выглядит готовое изделие. Надо сказать, что этот метод позволяет прокрашивать изделия довольно глубоко (а при небольшой толщине плитки — насквозь).

Способ может применяться как самостоятельно (FORELAND — «Дикий камень»), так и в качестве дополнительного к окрашиванию в массе (CHELSEA GROUP, EUROKAM, KAMROCKfr, DECO STONE, FORELAND — «Дикий камень», «ЭКОЛИТ КОНСОРЦИУМ»). По словам производителей, с точки зрения потребителя оба метода дают одинаковые результаты. Со своей стороны отметим, что на цене продукции способ окрашивания практически не отражается.

Еще один вариант — поверхностное окрашивание. В этом случае краситель не добавляется в смесь и не заливается в форму, а наносится на поверхность уже готового изделия. Применяется такой способ как самостоятельная технология достаточно редко (а крупными производителями вообще не применяется), поскольку искусственный камень, окрашенный таким образом, имеет существенный недостаток -откололи кусочек (мало ли какие обстоятельства могут возникнуть в процессе эксплуатации), и на поверхности проявится пятно (материал-то в глубине не прокрашен). В качестве дополнительного к окрашиванию в массе метод вполне приемлем.

Практически все производители применяют красители фирмы BAYER (Германия), a DECO STONE — красители от INCRETE SYSTEMS (США). Эти материалы по праву считаются одними из лучших — по словам специалистов, изменении в цвете не наблюдается даже после десятилетии эксплуатации. Красители устойчивы к изменениям температуры и влажности воздуха, воздействию солнечной радиации. В большинстве случаев фирмы предлагают стандартный набор цветов (их количество может колебаться от 1 до 7 и даже 9) для камня каждого вида, но можно выполнить окраску и на заказ.

Как было уже отмечено, для прокраски декоративных бетонов используются минеральные неорганические пигменты и специальные красители. Декоративный камень окрашивается в два приёма: объёмное прокрашивание и нанесение декоративной маски.

Объёмное прокрашивание

Осуществляется путём введения пигментов в цементно-минеральную смесь. Пигменты могут быть введены в воду затворения (для более равномерного и экономичного прокрашивания бетона) или уже подготовленную смесь цемента, керамзита и добавок непосредственно в растворосмеситель на стадии замеса (таким образом обеспечивается объёмное зонарно-пятнистое окрашивание, которое особо эффектно проявляется на «камне» с грубым рельефом).

Нанесение декоративной маски

Вы, наверное, замечали, что натуральный камень всегда окрашен крайне неравномерно — в одном месте цвет более сочен, в другом — как бы затёрт. Где-то на его поверхности встречаются пятна, полосы и точки других цветов и оттенков — это области, подвергшиеся выветриванию, окислению, химическому видоизменению под действием гидротермальных вод и других агентов, да и просто включения различных минералов и обломков других горных пород. Подобные эффекты на декоративном камне создаются путём нанесения так называемых декоративных масок. Эта операция производится непосредственно перед заливкой керамзитоцементной смеси в матрицу.

Кстати, нанесение декоративных масок возможно опять-таки лишь на поверхность форм, изготовленных на основе мягких эластомеров. Наносимый пигмент должен распределиться по поверхности формы так, как этого желает оператор и прочно «заякориться» на этой поверхности. В противном случае частички пигмента будут смещены со своих мест вылитой цементной массой, перемешаны между собой и «размазаны» по форме. Внешне это будет выглядеть как большое грязное пятно неопределённого цвета. Нанесение декоративных масок осуществляется вручную специальными тампонами или методом «надува» на поверхность форм. Остаётся отметить, что использование декоративных масок позволяет добиваться практически абсолютной неповторимости каждого из камней.