• Главная
• Статьи
• Полы и стяжки гражданских и промышленных зданий
• Важность правильного выбора шлифовального инструмента для полирования бетонных полов

Важность правильного выбора шлифовального инструмента для полирования бетонных полов

ВАЖНОСТЬ ПРАВИЛЬНОГО ВЫБОРА ШЛИФОВАЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ПОЛИРОВАНИЯ БЕТОННЫХ ПОЛОВ

В наших предыдущих статьях мы много писали о технологии изготовления полированного бетона и указывали важность первого этапа – удаления слабого верхнего слоя бетона и вскрытия заполнителей  как необходимой операции для получения долговечного покрытия пола. Более того, в современном строительстве в России шлифовка бетонных полов в подавляющем большинстве случаев выполняется как подготовительный этап перед устройством полимерных покрытий полов. В этом случае удаление слабого слоя бетона является не менее ответственным этапом, так как эта операция призвана обеспечить надежное сцепление последующего покрытия с бетоном.

Принимая во внимание всю сложность и ответственность этой операции и частые ошибки наших клиентов при выборе подходящего для нее инструмента, мы решили коснуться первого этапа шлифовки более подробно.

Первый этап обработки поверхности: обдир (вскрытие заполнителей) и/или выравнивание – является самым затратным этапом в технологии шлифовки бетона и по времени, и по расходу инструмента. Это связано со следующими факторами:

• На первом этапе обработки удаляется наибольшее количество материала с поверхности, что требует соответствующих затрат времени и инструмента.
• Верхняя, необработанная поверхность бетона является самым слабым и абразивным его слоем, на который расходуется значительно больше абразивного (алмазного) инструмента, чем на нижележащие слои.
• Грубая верхняя поверхность обрабатываемого основания обусловливает повышенную вибрацию и удары при обработке, что сказывается на снижении срока службы как оборудования, так и расходного инструмента.

Например, при первичном обдире незатертой бетонной поверхности, при удалении 3-5 мм слоя цементного молочка, в пыль превращается до 10 кг бетона с квадратного метра поверхности. Второй этап шлифовки призван лишь удалить грубые царапины первого этапа, и на этом шаге удаляется менее 1 кг бетона с квадратного метра поверхности. Таким образом, и расход инструмента, и временные затраты на первом этапе могут быть на порядок выше, чем на втором и каждом последующем.
Именно поэтому особенно важным является правильный выбор инструмента для первой обработки поверхности.
Для того чтобы сделать наши последующие заключения более понятными, нам придется коснуться двух технологий: технологии алмазной обработки поверхности и технологии бетона.

Что же такое алмазная обработка материала?
В нашем применении под алмазной обработкой мы понимаем резание или измельчение обрабатываемого материала острыми и твердыми алмазными частицами, закрепленными в полимерной или металлической связке на инструменте. То есть, это такой же абразивный процесс, как и в случае применения
обычных абразивных материалов, таких как корунд, карбид кремния или бора и т.п.
Отличительной особенностью алмазной обработки является то, что алмаз вдвое тверже и значительно прочнее кубического нитрида бора – искусственного абразивного материала, который располагается следом за алмазом на шкале твердости (см. таблицу 1).

Табл. 1. Сравнение твердости абразивных материалов

Такие уникальные свойства алмаза и обеспечивают ресурс и производительность алмазного инструмента, многократно превосходящие параметры инструмента на основе любого другого абразива.
Однако, даже являясь самым твердым из известных человечеству материалов, алмаз тоже постепенно затупляется и изнашивается. Причем этот износ происходит тем быстрее, чем тверже обрабатываемый материал. Поэтому связка алмазного инструмента, скрепляющая частицы алмазов, должна тоже изнашиваться в процессе работы, чтобы затупившиеся алмазные частицы своевременно удалялись (вылетали) из нее и вскрывались новые, острые алмазы. В то же время, скорость износа связки определяется, прежде всего, характеристикой обрабатываемого материала – абразивностью, т.е. способностью выделять при обработке твердые и острые абразивные частицы.
Именно поэтому для обработки различных материалов требуется различное сочетание видов связки и типов алмазного порошка, и это сочетание определяется, прежде всего, вышеупомянутыми свойствами обрабатываемого материала: твердостью и абразивностью.

В качестве общих правил можно сформулировать следующие:
• Чем выше твердость обрабатываемого материала, тем более твердые и
дорогие алмазные порошки применяются в инструменте.
• Чем выше абразивность обрабатываемого материала, тем более твердые и износостойкие связки должны применяться.
При неправильном выборе инструмента возможны две противоположные ситуации:
• Если связка слишком твердая для обработки данного материала и/или применяется алмазный порошок низкой прочности, то инструмент быстро тупится (засаливается), его производительность резко падает и он перестает резать
(шлифовать).
• И наоборот, при слишком мягкой связке износ инструмента может оказаться в десятки раз более быстрым, чем требуется для своевременной смены режущих алмазов, что проявляется в значительном снижении ресурса инструмента.
Теперь, разобравшись в азах алмазной обработки, попробуем разобраться в особенностях бетона с точки зрения обрабатываемого материала.

Что же такое бетон?
Бетон – это агломерат или композиционный материал, состоящий из крупных (щебень, гравий) и мелких (песок) заполнителей, скрепленных в монолит отвердевшей цементной матрицей.
Твердость бетона определяется, прежде всего, твердостью его заполнителей (песка, щебня), из которых он состоит на 75-85%. Таким образом, его твердость практически не зависит от прочности (марки) бетона, определяемой, в основном, прочностью цементной матрицы.

А вот абразивность бетона как раз в большей степени зависит именно от его прочности, определяющей прочность закрепления в его теле абразивного песка. При этом абразивность бетона тем выше, чем ниже его прочность. Это очень легко объяснить тем, что при обработке прочного бетона надежно закрепленные в его матрице частицы песка превращаются в пыль, обладающую низкой абразивностью. А при обработке бетона низкой прочности плохо связанные в цементной матрице песчинки выбиваются целиком, оказывая сильное абразивное воздействие на инструмент, а еще точнее – на его связку.
Как ни странно, но именно этой простой вещи зачастую не понимают подрядчики, которые удивляются тому, что при шлифовке легко поддающейся слабой цементно-песчаной стяжки они наблюдают чрезвычайно низкий ресурс алмазного инструмента.

Но это еще не все, что нужно понимать, приступая к шлифовке бетона. Очень важно понимание того, что твердость и абразивность бетонной поверхности и эти же параметры в теле бетона могут существенно отличаться. Даже более того, твердость и абразивность бетонной поверхности, если мы говорим о бетон-ных полах, зависят не столько от марки и состава бетона, сколько от метода обработки его поверхности при укладке. Давайте разберемся в причинах такого странного заключения.

После укладки бетона в нем происходит процесс седиментации (расслоения). Более плотные заполнители стремятся опуститься ниже, выталкивая на поверхность уложенной бетонной смеси менее плотный компонент бетона – воду. При этом более крупные частицы опускаются быстрее мелких. В результате этого через некоторое время после укладки бетона на его поверхности выделяется вода вместе со взвешенными в ней пылевидными частицами заполнителей и связующего. Этот эффект так и называется – водоотделение. Процессы седиментации и водоотделения в большей или меньшей степени свойственны всем видам бетона, и их интенсивность определяется, прежде всего, составом бетона.
После затвердевания бетона и высыхания его поверхности, если она не подвергалась после укладки никакой отделке, на ней остается так называемое «цементное молочко», состоящее из рыхлого цементного камня и мельчайших фракций песка.
Теперь попробуем охарактеризовать бетонную поверхность после различных операций ее отделки (имеется в виду отделка свежеуложенного бетона), см. таблицу 2.

Табл. 2. Сравнение твердости абразивных материалов

Как же выбрать инструмент?

Таким образом, при выборе инструмента для первой обдирочной операции – шлифовки – необходимо оценить следующие характеристики обрабатываемой поверхности:

• твердость, абразивность и шероховатость

Естественно, чем выше абразивность поверхности и ее неровность, тем более стойким должен быть инструмент для ее обработки.
Более того, если абразивность бетонной поверхности должна влиять на выбор связки и вида алмазов, то величина неровностей влияет на выбор формы алмазных сегментов. Например, для шлифовки слабой и абразивной поверхности бетона, которая характеризуется высокими неровностями, площадь сегментов должна быть увеличена для повышения их прочности и снижения давления на основание при шлифовке.
Резюмируя все вышесказанное, в качестве примера мы представляем рекомендации по выбору инструмента ФлооРус для первичной шлифовки поверхности.

 Табл. 3. Применимость шлифовальников ФлооРус при первичной шлифовке (обдире) бетона, в зависимости от степени его обработки при укладке

Некоторые пояснения к данной таблице 3
Шлифовальники «TCD» – это шлифовальный инструмент, в котором применяются поликристаллические алмазные призмы размером 4 мм, полученные спеканием по специальной технологии алмазного порошка в монолит. Применение в шлифовальном инструменте призм TCD, наряду с очень твердой связкой и увеличенной в 1,6 раза площадью сегментов, позволило произвести инструмент, обладающий в 5-10 раз более высокой стойкостью на слабых абразивных основаниях, по сравнению с обычным инструментом, при высокой производительности. Применение TCD инструмента на твердых основаниях нецелесообразно ввиду недостаточной его агрессивности на твердой поверхности.

Шлифовальники Супер – инструмент, изготовленный с применением искусственных алмазных порошков высших марок по прочности, обладающий высокой универсальностью. Для шлифовки плотно заглаженных бетонов рекомендуется применение шлифовальников на основе более тонких алмазных порошков (№36 и выше), которые изготовлены на более мягкой связке и обладают хорошей производительностью по поверхностям высокой твердости.
Шлифовальники Премиум характеризуются значительно меньшей универсальностью. Это связано с применением менее дорогих алмазных порошков, а значит и более мягких связок. Этот недорогой инструмент особенно хорошо зарекомендовал себя при шлифовке мозаичных бетонов, не содержащих кварцевого песка.
В целом, и теория и практика показывает, что применение инструмента более высокого класса по качеству всегда более экономично из расчета на единицу массы или объема удаленного материала (или на единицу обработанной площади). При этом обеспечивается не только существенно больший ресурс инструмента, но и более высокая производительность работ, что также позитивно сказывается на амортизации оборудования и на экономике работ в целом.
Перед началом шлифовки больших площадей, если Вы не уверены в том, какой инструмент применить, мы всегда рекомендуем для правильного выбора инструмента попробовать те или иные шлифовальники на небольшом участке, замеряя износ сегментов и производительность. Эта проба может позволить Вам существенно сократить Ваши затраты при шлифовке оставшейся площади.

Дальнейшая обработка бетонной поверхности
Завершив обдирочный этап, можно считать, что большая часть работы выполнена. Далее в технологии полированного бетона следуют несколько этапов средней и тонкой шлифовки, лощения и полировки. Количество последующих этапов определяется лишь желаемым качеством поверхности пола (от гладкой матовой до зеркальной глянцевой). При этом размер алмазного зерна на каждом последующем этапе примерно вдвое меньше, чем на предыдущем. Расход алмазного инструмента на каждом этапе уже сравнительно невелик, так как каждый последующий этап служит лишь для удаления царапин от предыдущего (уменьшения шероховатости вдвое).

На этих этапах выбор инструмента уже определяется составом бетона. Для обычных тяжелых бетонов, содержащих в своем составе кварцевый песок и щебень из твердых горных пород, следует отдать предпочтение инструменту для обработки гранита или твердого бетона. Для мозаичных полов на мраморном заполнителе вполне подойдет инструмент для мрамора. Обычно инструмент с алмазным порошком 70 и более микрон выполняется на металлической связке, обеспечивая лучшую производительность работ и ресурс, а с алмазным порошком мельче 70 микрон – на основе полимерной связки, которая обеспечивает более «мягкую» работу и гладкую поверхность. Здесь стоит отметить, что «узким» местом в операции лощения как раз является переход с инструмента на металлической связке на инструмент с полимерной связкой. Износ первого номера полимерного инструмента обычно в несколько раз выше, чем последующих. Более гладкий переход с металлического на полимерный инструмент обеспечивается применением первого номера полимерного инструмента с той же крупностью алмазов, что и на предыдущей операции с металлическим инструментом.
Важным и обычно необходимым этапом в технологии полированных полов является химическое упрочнение поверхности бетона. Далеко не всякий бетон может быть подвергнут полировке. Поэтому между операциями лощения и полировки (перед применением алмазного инструмента с крупностью алмазов мельче 30 микрон) производится упрочняющая пропитка бетона минеральными составами, химически модифицирующими его поверхность. Некоторые упрочняющие пропитки требуют последующего удаления продуктов их реакции с поверхности бетона, но в случае последующей полировки необходимость в этой операции отпадает, так как все остатки реакции будут удалены при полировке поверхности.
После завершения полировки поверхности она также может быть подвергнута обработке полимерными или минеральными силерами, закрывающими поры бетона, защищая его поверхность от проникновения масел и прочих загрязнений.

Применяемое оборудование
Чтобы оборудование было универсальным, способным выполнять работы от грубого обдира до тонкой полировки поверхности, оно должно обладать следующими характеристиками:

• Изменяемой с помощью пригрузов массой – для обработки материалов различной твердости.
• Изменяемой скоростью работы, так как на разных этапах требуется различная скорость.
• Возможностью подключения пылесоса – для беспыльной сухой шлифовки и полировки.
• Встроенной системой орошения – для возможности мокрой полировки.

Можно выделить два основных типа применяемых мозаично-шлифовальных машин:
Двухвальные или многовальные – машины с двумя или более траверсами, вращающимися навстречу друг другу.
Основным преимуществом подобных машин является высокая устойчивость в работе и легкость в управлении, так как крутящий момент каждой ее траверсы компенсируется моментом соседней. Это особенно важно для первичной шлифовки неровных оснований. Планетарные машины, рабочие органы которых закреплены на сателлитах, вращающихся на основном диске – водиле. При этом водило и сателлиты вращаются в противоположных направлениях, почти полностью компенсируя крутящие моменты друг друга. Такие машины обеспечивают более гладкую поверхность за счет сложной траектории движения рабочего инструмента, что особенно важно на этапах лощения и полировки поверхности.
В заключение повторимся: правильный выбор инструмента и оборудования обеспечит подрядчикам значительную экономию средств, в чем, мы надеемся, помогут и наши рекомендации. ■