15.09.2008 10:48:00
Для обеспечения прочности, долговечности и эксплуатационной безопасности зданий с применением конструкций из автоклавного ячеистого бетона (обозначаемого международной аббревиатурой ААС) необходимо соблюдение определённых показателей следующих свойств:
— класс по прочности на сжатие;
— марка по средней плотности;
— коэффициенты вариации прочности и плотности;
— модуль упругости;
— усадка;
— отпускная влажность;
— морозостойкость.
Зачастую в нормативных документах и научных исследованиях приводятся и другие показатели, а именно: коэффициент теплопроводности, коэффициент паропроницаемости, сорбционная влажность, водопоглощение, прочность на растяжение, вязкость разрушения. По этим показателям также оценивают качество технологии, но они являются производными названных основных свойств и существенно на качество конструкции здания не влияют. По крайней мере, проектировщик не имеет необходимости вводить их в расчёт, обеспечивающий безотказность зданий.
Из всех показателей наиболее важным является класс по прочности на сжатие, так как он определяет несущую способность конструкций. Но и она не должна быть больше расчётной, так как иначе это приведёт к перерасходу вяжущего и удорожанию строительства.
При нарушениях технологического процесса прочность может упасть ниже проектного уровня. К этому ведут следующие факторы:
— повышение крупности помола песка из-за несвоевременной замены мелющих тел;
— применение цемента с низкой автоклавной активностью или с завышенным содержанием алюминатов;
— увеличение в песке полевошпатовых и аморфизированных частиц, некристаллического кремнезёма, монтмориллонитовой примеси;
— использование низкоактивной извести (без трибоактивации) с повышенным содержанием пережога и алюминатов;
— переохлаждение газобетонной массы в процессе вспучивания;
— плохое удаление воздуха в процессе продувки и вакуумирования автоклава;
— недостаточная продолжительность изотермической выдержки для срединных зон изделий;
— слишком быстрый сброс давления;
— выгрузка горячих изделий на холод.
Указанные причины могут привести к увеличению коэффициента вариации прочности (среднего квадратичного отклонения). Если коэффициент вариации превысит 0,25, то конструкция из такого ячеистого бетона по расчёту не имеет никакой прочности и не допускается к применению.
Что касается плотности, то при неизменной прочности её изменение не так опасно. Плотность связана линейной зависимостью с теплопроводностью, то есть при увеличении плотности на 10 %, теплопроводность также возрастает на 10 %. Но общие теплопотери здания, даже если допустить во всех блоках (панелях) наружных стен такое отклонение, возрастут не более чем на 2,5 %, что не катастрофично.
Тем не менее, за пределы допусков, указанных в нормах, выходить не следует.
К незапланированному снижению плотности ведут следующие технологические факторы:
— завышение тонкости помола компонентов (песка, цемента, извести) или подход более мелкой фракции золы-уноса (с электрофильтров), если ячеистый бетон готовится на золе;
— увеличение дозировки воды сверх установленной по регламенту;
— перерасход алюминиевой пудры (пасты) или увеличение её дисперсности;
— передозировка щелочной добавки;
— падение атмосферного давления;
— завышение температуры газобетонной смеси (среды);
— получение некондиционных партий сырья без сопутствующей корректировки составов смеси.
Эти же факторы при ускоренном схватывании газомассы могут привести к утечке газа и увеличению плотности сверх допустимых пределов (±8 %).
Очень важными показателями, которые совершенно игнорируют производители и научные работники в области технологии, являются модуль упругости и характеристика ползучести ячеистого бетона.
Особенно они важны для изгибаемых элементов, предельное состояние которых характеризуется прогибами. Так, при снижении модуля упругости на 20 % прогибы могут вырасти на 10–15 %, для компенсации чего потребуется перерасход арматуры на 4–6 кг/м3. Ещё более опасно увеличение характеристики ползучести (?t), которая колеблется в пределах от 1 до 5. Даже увеличение её до 2 приведёт к увеличению прогибов в 1,5 раза и вызовет перерасход арматуры в 15–20 кг/м3. Отметим, что стоимость арматуры «в деле» уже превышает 30 руб./кг.
Модуль упругости и ползучесть влияют на несущую способность сжатых ячеистобетонных стен. Согласно новому СНиП по проектированию железобетонных конструкций, распространяемому и на ячеистый бетон, критическая сила, при которой стена разрушается, прямо пропорциональна модулю упругости и обратно пропорциональна величине (1 + ?t). Это значит, что при увеличении ?t с 1 до 2 критическая сила падает в 1,5 раза, что уже опасно.
К падению модуля упругости могут привести следующие факторы:
— снижение дисперсности песка;
— повышение кремнезёмовяжущего отношения;
— увеличение доли газовых пор в объёме общей пористости;
— увеличение доли двухкальциевого силиката в составе вяжущего;
— повышение содержания извести в вяжущем;
— увеличение рабочего давления пара в автоклаве сверх 0,9 МПа;
— недостаточная или избыточная продолжительность изотермической выдержки.
Эти же факторы могут привести к росту ползучести газобетона, к чрезмерным прогибам перекрытий, к досрочной потере устойчивости стен.
Усадка автоклавных ячеистых бетонов лимитируется величиной 0,5 мм/м. Это больше предельной растяжимости материала, что приводит к образованию трещин на фасаде.
Снижению усадки способствуют следующие факторы:
— уменьшение водотвёрдого отношения;
— увеличение кремнезёмовяжущего отношения;
— применение вибрационной или ударной технологии;
— введение гидрофобных добавок;
— интенсификация гидротермальной обработки (повышение давления и продолжительности изотермической выдержки);
— увеличение алюминатной составляющей.
Однако опускать значение усадки ниже 0,2 мм/м не рекомендуется, иначе падает прочность сцепления газобетона с арматурой. В безусадочном или расширяющемся бетоне прочность сцепления может снизиться в 2–3 раза.
Отпускная влажность напрямую связана с фактической усадкой (отличающейся по методике определения от нормируемой усадки). Чем влажность больше, тем больше усадка и больше трещин в стенах. Первоначально предельная отпускная влажность составляла 15 % (Временные технические условия по применению крупноразмерных стеновых изделий из автоклавных ячеистых бетонов. — М.: Стройиздат, 1959). После многочисленных исследований, десятков конференций, в которых участвовали сотни учёных, и многомиллионных (если не миллиардных, включая освоение вибрационной технологии) затрат величину отпускной влажности для обычного газобетона ограничили в 25 %. И это — непререкаемый закон.
Снижение отпускной влажности можно получить следующими путями:
— уменьшить В/Т;
— ввести суперпластификатор;
— снизить расход гипса;
— применять вибровоздействия;
— интенсивнее вакуумировать изделия в конце автоклавной обработки;
— выдерживать открытые изделия на закрытом и тёплом складе готовой продукции до достижения требуемой влажности.
сооружениявантового моста. В Лос-Анджелесе и Санта-Монике (США), в рамках программыповышения сейсмоустойчивости мостовых конструкций (1993), нашли применениезащитные облицовки колонн с использованием матов на основе фибробетона.
На сегодняшней день существуетнесколько видов дисперсно-армированных бетонов, основным признакомклассификации которых является физическая природа волокон (табл. 1).
| Виды дисперсно-армированных бетонов | Международное название | Характеристика используемых волокон |
| Фибробетон с армированием натуральными волокнами | Natural Fiber Reinforced Concrete (NFRC) | Натуральные волокна: сизаль (лубяное волокно), кокос, бамбук, джут |
| Сталефибробетон | Steel Fibre Reinforced Concrete (SFRC) | Металлические волокна: из холоднотянутой проволоки или листовой стали, с анкерами в виде отгибов, зигзагообразной формы |
| Стеклофибробетон | Glass Fiber Reinforced Concrete (GFRC) | Стекловолокна: стекло E, стекло S |
| Фибробетон с армированием синтетическими волокнами | Polymer Fiber Reinforced Concrete (PFRC) | Синтетические волокна: полиэтилен, полиэстер |
| Фибробетон с армированием углеродными волокнами | Carbon Fiber Reinforced Concrete (CFRC) | Углеродные волокна: карбон, арамид (кевлар) |
| Фибробетон с армированием смешанными видами волокон | Multiscale-Scale Fiber-Reinforced Concrete (MSFRC) | Смешанные виды волокон разной длины |
Таблица 1. Классификация дисперсно-армированных бетонов
Несмотря на многообразие применяемых в строительстведисперсно-армированных бетонов, в вопросе предотвращения образования и снижениятемпов развития трещин ведущая роль отводится смешанным видам волокон.Существует два научных подхода к данной проблеме. Первый заключается вприменении фиброволокон одного вида, но разных размеров. Например, сочетаниемакро- и микрометаллическИ, наконец, морозостойкость, которую не могут обеспечить многие заводы, даже когда остальные показатели обеспечиваются.Повышения морозостойкости можно добиться такими мероприятиями:
— снижение В/Т;
— увеличение доли цемента с высоким содержанием трёхкальциевого силиката;
— ограничение интенсивносвати тепловлажностной обработки (снижение доли гидросиликатов групп CSH (B));
— увеличение марки по плотности;
— введение гидрофобизаторов.
Как видно из вышеизложенного, многие технологические факторы улучшают одни показатели, но ухудшают другие. Поэтому применительно к каждому заводу нужно искать разумный компромисс, с учётом принятой на нём технологии и сырья, а также номенклатуры изделий, чтобы в конце концов получить надёжные и экономичные здания без особых технологических трудностей.
Контакты:
Центр ячеистых бетонов (Санкт-Петербург)
Тел.: (812) 380 33 26
E-mail: info@stroypalata.ru
Cтатья предоставлена журналом «Популярное бетоноведение» Журнал «Популярное Бетоноведение» — всегда свежая и профессиональная информация о производстве и применению бетонов и других строительных материалов, добавках, оборудовании и многом другом. Издание выходит при поддержке Научно-Технического общества строителей Санкт-Петербурга. Распространяется в России, СНГ, за рубежом. Журнал рассчитан на широкий круг читателей — строителей, технологов, проектировщиков. |