Искусственный камень мощения

Искусственный камень мощения (плитка, блок, брусчатка) – это бетонный элемент, который может иметь различную форму, цвет и размеры, соответствующие действующим нормативным документам. Основные параметры камней мощения оговариваются в ГОСТ 17608-91 «Плиты бетонные тротуарные. Технические условия» и ТУ 5746-001-33157194-97 «Камни искусственные покрытий дорог». Толщина камней мощения по действующим нормативам должна быть не менее 60 мм, площадь опорной поверхности – не более 0,05 м², длина – не более 28 и 30 см соответственно для прямоугольных в плане и фигурных камней.

Основные технические характеристики выпускаемых плиток: прочность на сжатие – М 300–400; морозостойкость – F 200; истираемость – 0,7 г/см². В «Руководстве по конструкциям, технологии устройства и требованиям к дорожным покрытиям из искусственных камней в Санкт-Петербурге» [см. Руководство по конструкциям, технологии устройства и требованиям к дорожным покрытиям из искусственных камней в Санкт-Петербурге. – СПб.: Мэрия СПб, 1996] (далее – Руководство) представлены возможные формы камней мощения.

Камни мощения могут быть без горизонтальной в плане связи (прямоугольные, квадратные, шестиугольные) и с горизонтальной связью – криволинейной формы (рис. 1). Камни мощения – долговечный и прочный строительный материал. Так, плитка толщиной 80 мм может применяться на въездах, рассчитанных на движение автомобилей с нагрузкой на ось до 6 тонн. Искусственные камни мощения могут быть с успехом использованы не только в дорожном строительстве, но и в благоустройстве: при устройстве ступеней лестниц, оформлении элементов малых архитектурных форм – цветочных клумб и подпорных стенок.

Искусственные камни могут выпускаться одно- или двухслойными. В последнем случае верхний слой (декоративная поверхность) изготавливается из цветного бетона. На строительном рынке города представлены камни мощения белого, серого, красного, желтого, коричневого, зеленого и других цветов. Имеются плитки, декоративная поверхность которых успешно имитирует различные природные каменные материалы, например, гранит. Сочетания цвета и формы камней мощения создают различные по дизайну рисунки дорожного покрытия.

Сборные дорожные покрытия из искусственных камней мощения, по сравнению с асфальтобетонными, имеют лучший архитектурно-эстетический вид и дизайн, а также являются экологически чистыми.

Камни мощения долговечны и многократно используются, а поэтому экономически выгодны. За счет точных геометрических размеров тротуарные плитки технологичны в работе. Дорожное покрытие из них легко разбирается и восстанавливается при прокладке и обслуживании подземных коммуникаций.

В распоряжении Премьера правительства Москвы от 22 августа 1997 года Москомархитектуре предписывалось подготовить «Схемы урбанизированных территорий АО, нуждающихся, в соответствии с градостроительной значимостью, в первоочередной замене асфальтового покрытия на экологически чистое долговечное декоративное мощение из сборных элементов».

Высокие декоративные и художественные свойства, а также другие преимущества дорожных покрытий из бетонных камней мощения обусловили их широкое применение в особо оживленных местах: пешеходных и торговых зонах, зонах парковки автотранспорта и т. д. По данным различных печатных изданий, емкость рынка камней мощения по Северо-западному региону оценивалась в 2001 году в 300–350 тыс. м²; в 2002 году – в 420–480 тыс. м², а в 2004 году – порядка 1 млн. м². Темпы годового прироста потребности в камнях мощения в Санкт-Петербурге и Северо-западном регионе на ближайшие два года, по оценкам специалистов, составят 15–20%. Таким образом, объемы строительства с использованием искусственных камней постоянно увеличиваются.

За последние годы в нашей стране появилось немало специализированных заводов и цехов по производству мелкоразмерных бетонных изделий. Вячеслав Засухин, руководитель секции «Строительной индустрии» Ленинградского областного союза строителей в обзоре рынка вибропрессованных бетонных изделий Санкт-Петербурга и Ленинградской области отмечает: «В настоящее время на рынке Санкт-Петербурга и Ленинградской области представлена песчано-бетонная вибропрессованная продукция двадцати производителей, функционирующих на территории распространения продукции. Более половины компаний имеет оборудование в эксплуатации менее трех лет».

Камни мощения производятся методом вибролитья и полусухого вибропрессования. В вибролитьевой технологии формы (жесткие полипропиленовые, гибкие резиновые или пластиковые) заполняются раствором и подаются на вибростол, где за счет вибрации происходит уплотнение раствора. Заполненные формы поступают на участок выдержки продукции.

После затвердения изделия извлекаются из форм, складируются и передаются на склад готовой продукции. Практически все операции выполняются вручную. По оценкам специалистов, вибролитая продукция занимает не более 3–5% от всего объема рынка искусственных камней Санкт-Петербурга и Ленинградской области. Основной объем рынка приходится на искусственные камни, изготовляемые методом полусухого вибропрессования на крупных предприятиях с использованием современного автоматизированного зарубежного оборудования «Poyatos», «Prensoland», «Masa-Henke», «HESS».

В Санкт-Петербурге серийный выпуск вибропрессованной тротуарной плитки был освоен в 1994 году фирмой «БиК». В середине 90-х годов производство плитки было начато на ЗАО «Полар», ЗАО «Экспериментальный завод» и ЗАО «Метробетон». В 2004 году на ОАО «Ленстройдеталь» было налажено производство камней мощения на немецкой автоматизированной линии «НESS» производительностью 2000 м² в смену.

Типовая линия по изготовлению камней методом полусухого вибропрессования полностью автоматизирована и имеет единый блок управления. Основным элементом линии является вибропресс, в который из основного бетонного узла по транспортеру непрерывно подается бетонная смесь. Смесь заполняет матрицу, и под воздействием пуассона путем давления и вибрации происходит формовка изделия. Пресс формует бетонные изделия на технологических поддонах, которые автоматически подаются из накопителя. Отформованные изделия на поддонах подаются в пропарочные камеры или на участок выдержки продукции. После завершения процесса пропарки или выдержки готовые изделия перемещаются к манипулятору. Манипулятор формирует многорядный пакет на транспортных европоддонах. Сформированный пакет подается к упаковочной машине, где происходит его обвязка, а затем – подача на склад готовой продукции. Освободившиеся технологические поддоны системой транспортеров через очиститель подаются в накопитель поддонов. Очевидны преимущества вышеописанного производственного процесса: технологичная организация производства, высокая производительность, идентичность всех изделий (они делаются в одной пресс-форме), независимость качества продукции от человеческого фактора.

За рубежом для улучшения качества бетонных поверхностей камней и придания им декоративного вида, в зависимости от поставленных архитектурных задач, дополнительно используют механическую обработку: струйную, шлифование, фрезерование, размыв. Например, при струйной обработке поверхность подвергается воздействию небольших стальных шариков и приобретает шероховатую текстуру. В результате фрезеровки в бетонных поверхностях камней образуются канавки, препятствующие скольжению обуви.

ОАО «Ленстройдеталь» с 2004 года производит искусственный камень мощения с фактурным декоративным слоем с различными цветными природными заполнителями: кварцитом, гранитным щебнем. На заключительной стадии производства цветной заполнитель освобождается от оболочки цементного камня путем воздействия факела воды под высоким давлением (размыв). Фактурная текстура плитки, получаемая в результате воздействия воды, обладает лучшими сцепными и декоративными качествами по сравнению с камнями мощения без поверхностной обработки.

Следует отметить, что сборные бетонные дорожные покрытия с давних пор привлекали внимание многих ученых и инженеров в области дорожного строительства. За рубежом дорожные покрытия из камней мощения впервые стали применять в двадцатых-тридцатых годах ХХ века в Чехословакии, Германии и Франции. Уже с 1926 года во Франции для покрытий тротуаров и автомобильных дорог стали использовать бетонные блоки в форме простых прямоугольных параллелепипедов высотой 7–10 см, длиной 22–30 см и шириной 10,5–12,5 см. В 1934 году в Чехословакии было устроено около 30 000 м² мостовой из блоков с криволинейными выступами и впадинами. В США сборные покрытия из бетонных плит размером 30х30х10 см применяются там, где затруднена работа машин и механизмов, например в тоннелях, на узких проездах и тротуарах. По состоянию на 1986 год в стране производилось свыше 2 млн. м² мелкоразмерных плит. В Германии в 1963 году были опубликованы нормативы на бетонную брусчатку DIN 18501. Уже в 1964 году было уложено 70 млн. штук профилированной бетонной брусчатки, что составляло около 300 км дорог шириной 7 метров.

В Нидерландах только в 1976 году было изготовлено 15,8 млн. м² бетонных тротуарных плит и блоков с размерами в плане 211х105 и 211х69 мм и толщиной 70...120 мм. Во Франции в 1967 году в строительные организации поступило 14 млн. м² плит, а в 1978 году выпуск плит достиг 44 млн. м² . В 1990 году в Великобритании были выпущены нормы на проектирование и строительство дорожных покрытий из кирпича и бетонных блоков.

В России, в Санкт-Петербурге, еще в ХVIII веке появились булыжные мостовые. В 1714 году Петр I издал указ, в котором велел доставлять в город «дикий камень». Как раз в это время в городе началось строительство булыжных мостовых. 11 ноября 1816 года император Александр I утвердил «Постановление о тротуарах». Тротуары устраивались «из гранитных камней или плит» шириной два аршина (около 1,5 метра) по обеим сторонам улиц. В конце двадцатых ХIХ столетия годов была найдена новая технология мощения дорог – деревянными шашками. Цементно-бетонные плиты начали использовать для строительства тротуаров в конце ХIХ и начале ХХ века. Однако в дальнейшем в дорожном строительстве и благоустройстве в основном использовались крупноразмерные железобетонные плиты.

С середины девяностых годов ХХ века мелкоштучные бетонные покрытия переживают второе рождение. В Санкт-Петербурге в 1997 году с использованием камней мощения выполнено благоустройство нескольких торговых зон, дворов на улице Маяковского, начаты работы по созданию пешеходной зоны на Малой Конюшенной улице. Позднее выполнено мощение площади перед Храмом Спаса-на-Крови (1997 год), тротуаров у здания Российской Национальной библиотеки на Московском проспекте (1998 год), дворов на Малой Садовой улице (1998 год). В 1996–1998 годах были открыты пешеходные зоны в историческом центре на Малой Конюшенной и Малой Садовой улицах, пешеходная зона «Дворы Капеллы», а также выполнено мощение тротуаров Литейного и Владимирского проспектов. Позднее была осуществлена реконструкция Среднеохтинского проспекта (мощение 7075 м²), Заневской площади и Заневского проспекта (мощение 26371 м м²). В этом же году была открыта самая большая в России пешеходная зона на Большой Московской улице (мощение 15 000 м²).

Дорожная одежда с покрытием из искусственных камней мощения – это многослойная конструкция, воспринимающая внешнюю нагрузку и передающая ее на подстилающий грунт. Как правило, она состоит из покрытия, несущего и (при необходимости) дополнительного слоя основания, а также грунта земляного полотна (рис. 2).

Покрытие – непосредственно воспринимает воздействие от автомобильного, пешеходного движения, а также от атмосферных факторов. Покрытие включает: собственно покрытие из искусственных камней высотой сечения 60–140 мм; заполнение швов между искусственными камнями 3–5 мм; выравнивающий (монтажный) слой толщиной 3–5 см в уплотненном состоянии. Выравнивающий слой предназначен для устранения неровностей основания.

Особенность дорожного покрытия из искусственных камней мощения – большое количество швов. Швы обеспечивают проектное положение искусственных камней мощения в покрытии, передают часть усилий с нагруженного элемента на смежные. Через швы в основание дорожной одежды проникает вода, что приводит к деформации покрытия при отрицательных температурах («расползание» камней мощения в покрытии и, как следствие, выпадение отдельных элементов). В дорожном покрытии из искусственных камней мощения заклинка осуществляется материалом заполнителя швов, который может быть различным (песок, пескоцемент, гидроизолирующий материал, цементный раствор). Срок службы дорожного покрытия из искусственных камней мощения во многом зависит от надежной работы швов.