Долговечность изделий из ячеистых бетонов.

Даны перспективы развития производства и применения изделий из ячеистых бетонов, обосновано народнохозяйственное значение проблемы повышения долговечности этих изделий. Анализируется опыт эксплуатации изделий из ячеистого бетона. Показано влияние на долговечность ячеистых бетонов технологии изготовления и отделки фасадов зданий. Приведены технико-экоиомические предпосылки повышения гидрофобных свойств ячеистых бетонов. Для научных и инженерно-технических работников научно-исследовательских и проектных организаций. Табл. 61, ил. 56, список лит.: 129 назв. Печатается по решению секции литературы по строительным материалам редакционного совета Стройиздата. Рецензенты: заел. деятель науки и техники РСФСР, д-р техн. наук А.В. Волженский и д-р техн. наук А.Т. Баранов. «… Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1986-1990 годы и на период до 2000 года предусмотрено преимущественное развитие производства изделий, обеспечивающих снижение материалоемкости, стоимости и трудоемкости строительства, массы зданий и сооружений и повышение качества строительства. Одни из путей решения этой задачи — дальнейшее развитие и более широкое применение эффективных ограждающих конструкций. Удельный вес ограждающих конструкций составляет 15-20% стоимости общестроительных работ. Для изготовления ограждающих конструкций все шире применяются новые эффективные материалы, позволяющие повысить степень индустриализации строительства и снизить его материалоемкость и стоимость. Создание и внедрение в производство новых, более современных конструкционных материалов является одним из основных направлений научно-технического прогресса, как было отмечено на совещании в ЦК КПСС (июнь 1985 г.) по вопросам ускорения научно-технического прогресса. Автоклавный ячеистый бетон - сравнительно новый строительный материал. В нашей стране заводское освоение его началось в конце 30-х годов. Было организовано изготовление крупных стеновых блоков и крупноразмерных плит покрытий для промышленных зданий. Опыт производства показал, что использование изделий из автоклавных ячеистых бетонов способствует индустриализации строительства и повышению его эффективности. Это послужило основанием для создания ряда заводов и цехов по производству изделий из ячеистых бетонов. Мощность сооружаемых в те годы предприятий составляла 20—50 тыс. м3 изделий в год. В 1957 г. в Первоуральске впервые в мире начато производство стеновых панелей из ячеистого бетона размером на комнату. В последующем выпуск таких панелей был освоен в Свердловске, Харькове, Новосибирске и других городах. В 1970-1977 гг. произошел качественный сдвиг в структуре предприятий по производству изделий из ячеистого бетона; были построены современные механизированные комбинаты производительностью 100 тыс. м-* и более изделий в год (Сморгонский, Нарвский, Белгород-Днестровский, Гродненский и др.). В последние годы совершенствование конструкций и технологии изготовления позволили освоить производство цельноформованных стеновых панелей размером на две комнаты. Для производства панелей полосовой разрезки, мелких блоков и теплоизоляционных плит все шире применяют высокоэффективную резательную технологию на базе отечественного оборудования. Теперь в СССР Действует 99 предприятий, на которых в 1984 г выпущено 5,9 млн. м3 изделий из ячеистых бетонов. В общем объеме производства этих изделий 35% приходится на теплоизоляционные изделия. Армированные изделия из автоклавных ячеистых бетонов в основном представлены панелями наружных стен полосовой разрезки пролетом до 6 м для зданий различного назначения. На некоторых заводах, оснащенных автоклавами диаметром 3,6 м, выпускают цельноформованные панели высотой на этаж и пролетом до 6 м, т.е. на две комнаты. Незначительную долю (около 4%) в общем объеме выпуска изделий из ячеистых бетонов составляют плиты покрытий и перекрытий. Конструкции из ячеистого бетона отличаются высокой эффективностью. Так, в условиях Среднего Урала масса 1 м2 стены жилого дома из ячеистого бетона средней плотностью 700 кг/мЗ в 1,7 раза меньше, чем из керамзито-бетона и в 6,6 раза меньше, чем из красного кирпича при одинаковом термосопротивлении стен. Следовательно, среднегодовой темп роста производства изделий из ячеистого бетона за 1970-1985 гг. - 3% нельзя считать достаточным. Приведенные затраты на 1 м2 ячеистобетонных панельных стен на 15-25% меньше, чем на керамзитобетонные. Удельные капиталовложения в производство ячеистобетонных панелей средней плотностью 700 кг/м3 толщиной 24 см составляют 25,1 руб/м2, а в производство ксрамзитобетонных плотностью 1000 кг/мЗ толщиной 30 см - 31,5 руб/м2, т.е. на 24% больше. По показателям удельных энергозатрат на производство ячсистобетонные конструкции также отличаются высокой эффективностью. Так, в условиях Среднего Урала удельные фактические затраты тепла на производство 1 м3 газозолобетонных панелей наружных стен жилых зданий серии 141 составляют 17,8, а на производство аналогичных керамзитобетонных - 63,8 кг условного топлива. Кроме того, одно из основных достоинств ячеистых бетонов состоит в том, что они могут быть изготовлены из местных строительных материалов и отходов промышленности. Таким образом, экономические показатели ячеистобетонных панелей позволяют рекомендовать их как основной вид ограждений для жилищного и промышленного строительства. Однако иногда получают развитие менее эффективные, более материалоемкие конструкции. По нашему мнению, это во многом обусловливается отставанием исследований долговечности ячеистых бетонов. Усилия исследований были направлены в основном на изучение его прочностных характеристик и создание технологии. Долговечность ячеистого бетона, поведение крупноразмерных конструкций из него в эксплуатационных условиях исследовались недостаточно и без учета специфических свойств этого материала. Такое положение привело в некоторых случаях к применению нестабильного сырья и получению в результате малостойкого бетона. На ячеистый бетон были механически перенесены методы оценки долговечности, применявшиеся при испытаниях традиционных стеновых материалов. Это одна из причин того, что из двух видов ячеистых бетонов: пенобетона и газобетона — в нашей стране начало развиваться производство пенобетона, крупноразмерные изделия из которого отличаются весьма низкой трещиностойкостью по сравнению с аналогичными изделиями из газобетона. Изделия из ячеистых бетонов необоснованно использовались без защиты, при повышенной влажности или при воздействии химически агрессивной среды. Незащищенный ячеистый бетон в этих условиях быстро разрушался. Отсутствие сведений об условиях сохранности стальной арматуры в автоклавных ячеистых бетонах предопределило в ряде случаев развитие коррозии арматуры в изделиях из этих бетонов. Таким образом, доводы о целесообразности расширения производства ячсистобетонных изделий не были подкреплены достаточно убедительными исследованиями, показывающими высокую эффективность ячеистобетонных изделий не только с точки зрения начальных затрат, но и с учетом их эксплуатационной стоимости, т.е. долговечности. Все это привело к тому, что целесообразность развития промышленности по производству изделий из ячеистого бетона была поставлена под сомнение. Между тем в тех случаях, когда испытания ячеистого бетона, проектирование, производство и применение ячеистобетонных конструкций осуществлялись с учетом специфических свойств этого материала, были получены убедительные доказательства их высокой долговечности. Примером тому может быть более чем двадцатилетний опыт строительства крупнопанельных зданий с наружными стенами из ячеистого бетона в Свердловске. В Уральском Промстройниипроекте исследованы основные аспекты проблемы долговечности ячеистых бетонов. Практическое применение результатов этих исследований обеспечило высокое качество панелей из ячеистого бетона и их бездефектную эксплуатацию в течение длительного периода. Под стойкостью материала понимается его поведение при индивидуальных или комплексных воздействиях, причем изменение свойств связывается не с годами эксплуатации, а с количеством воздействий. Долговечность материала - период его эксплуатации в определенных условиях, в течение которого ухудшение свойств материала не перейдет уровня, учтенного при проектировании. В большинстве случаев долговечность материала является фактором, контролирующим долговечность конструкции. Все факторы, от которых зависит долговечность материала, обобщенно можно разделить на две группы: формирующие сопротивление материала (свойства сырьевых материалов, технологические параметры изготовления, физико-технические свойства материала и др.) и эксплуатационные (воздействия атмосферы, среды помещения, механических нагрузок). От правильного выявления важнейших факторов и полноты исследования их взаимного влияния зависит достоверность представлений о свойствах материала и выбор направлений повышения его долговечности. В свою очередь полнота исследования зависит от представительности выбранного критерия долговечности. Чем полнее критерии долговечности учитывают эксплуатационные факторы и чем полнее они отражают многообразие в материале деструктивных процессов, предшествующих его разрушению, тем достовернее показатели долговечности материала, его существующие и потенциальные возможности. Это обычное положение зачастую забывается при исследовании долговечности новых материалов. Ячеистый бетон в этой связи не составил исключения. Критерием долговечности для ячеистых бетонов по аналогии с другими стеновыми материалами была принята их морозостойкость. Первый же опыт применения крупноразмерных изделий из автоклавных ячеистых бетонов показал несостоятельность одинакового подхода к оценке долговечности ячеистых бетонов и традиционных стеновых материалов. На изделиях из ячеистого бетона, например, развивались дефекты, не связанные с изменением свойств бетона при замораживании и оттаивании. Мы обратили внимание на это явление и сформулировали положение о том, что традиционный подход к исследованию долговечности стеновых материалов, заключающийся в установлении связей между технологическими параметрами изготовления и морозостойкостью материала, неприемлем для автоклавных ячеистых бетонов ввиду особенностей их микро- и макроструктуры. Новообразования гидросиликатной связки бетонов на обычном цементе или извести отличаются метастабильностью в обычных атмосферных условиях. В плотных бетонах реализация метастабильности новообразований ограничивается поверхностными слоями. В ячеистых бетонах этот процесс протекает во всем объеме конструкции. Высокая пористость ячеистых бетонов и повышенное удельное содержание новообразований в цементном камне обусловливают их повышенную деформативиость. Вследствие этих особенностей изменение свойств ячеистых бетонов в эксплуатационных условиях происходит не столько под влиянием замораживания и оттаивания, сколько вследствие других причин. Поэтому первой основной задачей в решении проблемы долговечности изделий из автоклавных ячеистых бетонов было определение атмосферных воздействий, наиболее существенно влияющих иа ячеистые бетоны, и исследование количественного их влияния на эти бетоны. Предложенная автором программа комплексных исследований долговечности автоклавных ячеистых бетонов осуществлялась в Уральском Промстройниипроекте. Был обобщен опыт эксплуатации конструкций из ячеистого бетона и количественно определены фактические атмосферные эксплуатационные воздействия на автоклавные ячеистые бетоны, исследована стойкость ячеистых бетонов при этих воздействиях, определены условия сохранности стальной арматуры в изделиях из ячеистых бетонов, разработа-на теория старения автоклавных ячеистых бетонов и на этой основе предложены и осуществлены способы повышения долговечности ячеистых бетонов и изделий из них. Комплексная разработка проблемы долговечности ячеистых бетонов показала возможность получения этих бетонов и изделий из них с гарантией долговечности на заданный срок эксплуатации. Автор благодарит кандидатов технических наук Н.М. Гришко, Ю.В. Гонтаря, Г.М Захарикову, Р.А. Зарина. В.Р. Михалко, Г-Н. Нудель, Т.Д. Скобелеву, Г.В. Тихомирова, И.Б. Удачкина и В.И. Якубова и инженеров М.А. Газиева, Н.К. Девятову, З.Н. Панкову, В.П. Филиппова и М.Р. Флорову, сотрудничавших с ним в исследовании проблемы повышения долговечности ячеистых бетонов и изделий из них. Автор выражает искреннюю признательность засл. деятелю науки и техники РСФСР, д-ру техн. наук, проф. А.В. Волженскому и д-ру техн. наук, проф. А.Т. Баранову за ценные советы при подготовке рукописи.