На протяжении почти двух столетий портландцемент является одним из наиболее востребованных вяжущих материалов. Он является основой бетонов, растворов, штукатурных составов и, несмотря на многие ценные качества, имеет ряд существенных недостатков. К эксплуатационным ограничениям применимости цементных материалов в строительстве следует отнести, прежде всего, «пыление» бетонных полов, которое является следствием невысоких прочностных показателей и низкой стойкости к истиранию. Можно сказать, что единственный плюс бетонных полов без дополнительной обработки — дешевизна. Кроме того, применение бетонных полов ограничено в условиях агрессивных сред, нефтепродуктов и минеральных масел.
Решением этой проблемы является улучшение эксплуатационных характеристик бетонных полов, их прочности и износостойкости, с помощью специальной технологии, позволяющей сформировать на поверхности бетонного пола высокопрочный износостойкий цементный слой, составляющий единое целое с бетонным основанием. Упрочнение верхнего слоя бетона можно осуществить за счет обработки его сухими или жидкими упрочняющими составами.
Сухие упрочнители бетона (топпинги) состоят из высокопрочного цемента, износостойкого наполнителя и полимерных добавок. В качестве наполнителей используются абразивные материалы и различные сплавы — металлокерамические или металлические. Наибольшую популярность в России получили топпинги с кварцевым и корундовым наполнителем. Рекомендуется применять фракционированный кварцевый песок, лучше округлой формы, либо смесь песка с корундом. Технический корунд (оксид алюминия) получают из природных минералов — глинозема или бокситов.
Корундовый наполнитель годится для полов с высокими абразивными нагрузками. Иногда используется упрочнитель бетона с металлическим заполнителем для полов, эксплуатирующихся в особо тяжелых условиях, например, на металлургических заводах.
Сухая упрочняющая смесь втапливается в поверхностный слой свежеуложенного бетона и тщательно заглаживается специальными бетоноотделочными машинами, что является обязательным условием этой технологии, т.к. только в этом случае достигается максимальное сцепление топпинга с бетоном. В результате образуется высокопрочный слой, толщиной около 3 мм, при этом износостойкость повышается в 3-8 раз, а также существенно снижается пылеотделение и улучшается внешний вид.
Бетонные основания с топпингом обладают превосходной износостойкостью и устойчивостью к механическим и ударным нагрузкам, не пылят, выдерживают воздействие бензина, дизельного топлива, масел, тормозной жидкости, но не защищают от воздействия кислот и других агрессивных химических реагентов. Иначе говоря, топпинги усиливают положительные качества портландцемента, но не изменяют его природы. Их нельзя применять в помещениях с жесткими требованиями к гигиене (пыление) и в помещениях с воздействием агрессивных сред.
В таблице представлены сравнительные эксплуатационные характеристики упрочненного слоя из имеющихся в технической литературе источников.
Наименование показателя | Минеральный упрочнитель — кварц или корунд | Металлический упрочнитель |
Прочность при сжатии | 70-75 | 75-80 |
Увеличение износостойкости по сравнению с бетоном | 2-4 раза | 6-8 раз |
Коэффициент трения | 0,6-0,7 | 0,6-0,8 |
Толщина | Не менее 2,5 мм | Не менее 2,5 мм |
Жидкие упрочнители содержат ряд неорганических водорастворимых соединений, вступающих в реакцию со свободной известью и карбонатом кальция в порах бетона, образуя нерастворимые соединения. Жидкие упрочнители проникают на глубину 1-2 мм, защищая нижележащие слои. На свежий бетон жидкие упрочнители наносятся не раньше, чем через 14 дней после укладки.
Основное назначение топпингов — устройство в сжатые сроки промышленных бетонных полов, подвергающихся умеренным и высоким истирающим нагрузкам. Особый интерес представляют объекты, где важным фактором является функциональность пола. Это, прежде всего, разнообразные склады и терминалы, подземные парковки, гипермаркеты, производственные помещения, нефтеперерабатывающие и металлургические заводы и т.д. При этом немаловажно, что топпинг полы устраивают одновременно с бетонным основанием.
Бетонные полы с топпингом настолько доступны по цене и трудозатратам, что нашли широкое применение за рубежом и в нашей стране.