Фиброторкретбетон как материал для фасадной облицовки слоистых ограждающих конструкций

В настоящее время на отечественномрынке представлено достаточно большое количество оборудования и различныхсмесей для производства штукатурных и фасадных работ. При строительстве,реконструкции и проектировании новых зданий в основном применяются различныесистемы вентилируемых фасадов. Это обуславливается, прежде всего, широкойцветовой гаммой и возможностью использования различных облицовочных материалов,но не компенсирует нарушений в технологии при монтаже, что в конечном итоге приводитк высокой неоднородности теплотехнических характеристик ограждающих стеновыхконструкций данного типа.

Старую добрую, провереннуювременем штукатурку всё равно трудно забыть. Наиболее актуально ееиспользование при реставрации зданий, особенно памятников архитектуры. Тем неменее, помимо традиционного способа нанесения штукатурного покрытия, достаточноперспективным выглядит применение технологии торкретирования, недостаточнораспространенной на рынке строительных услуг в нашей стране.

У любой фасадной штукатурки есть масса какположительных, так и отрицательных свойств. Ее положительные свойства известныи не требуют подробного рассмотрения. Из отрицательных свойств следует отметитьнедостаточно долгий срок службы. Его укорачивают воздействия погодных факторов,они же ухудшают внешний вид, что приводит к ремонту или полной замене. Поданным [1], фасадные системы скрепленной теплоизоляции уже на 2–3 году эксплуатациитребуют проведения ремонтных работ. Это связано, в первую очередь, с тем, чтоштукатурные составы, как и любые другие материалы для наружного ограждениямногослойных фасадных систем (WDV-System), расположенные поверх слоя утеплителя, подвержены болеезначительным атмосферным знакопеременным воздействиям по сравнению снеутепленными конструкциями стен, например кирпичными или газобетонными.

В качестве альтернативы штукатурке можно рассмотретьтехнологию торкретирования. Ее применение для создания защитного слояограждающих конструкций значительно увеличивает срок службы.

Торкретирование [от лат. (tec)tor(ium) — штукатурка и (con)cret(us) — уплотненный] — методбетонных работ, при котором бетонная смесь послойно наносится на бетонируемуюповерхность под давлением сжатого воздуха, то есть механическое нанесениебетона. Торкретирование осуществляется при помощи торкретустановок, основу которыхсоставляет цемент-пушка или бетон-шприц, машина и компрессор. Более подробнопроцесс торкретирования и применяемое оборудование описаны в [2].

Наиболее важные преимущества торкретбетонирования:

– небольшая толщина слоя,

– высокая механическая прочность (28 сут. — 40–60 МПа),

– высокая плотность (2,4 кг/дм3),

– высокая морозостойкость (? Мрз300),

– высокая водонепроницаемость (? В12),

– высокая адгезия к наносимой поверхности.

Повышенные физико-механические свойства конечногопродукта:

– прочность на изгиб повышается на 40 %,

– прочность на сжатие увеличивается на 15 %,

– модуль упругости увеличивается на 5 %,

– усадка понижается на 30 %.

Как следствие — хорошая экономическая эффективность ивысокая скорость выполнения работ.

Области применения торкретирования

Перечислим наиболее распространенные областиприменения торкретбетонов.

Защита скатов и откосов.

Возведение отвесных тонкостенных железобетонных конструкций. Срок их эксплуатации возрастает благодаря отсутствию трещин. Толщинаотделки может быть уменьшена, поскольку торкретбетон плотно прилегает к контуруземляной или скальной основы. Отделка из торкретбетона отличается более высокойпрочностью при деформации, лучшим распределением нагрузки и напряжений по сравнениюс отделкой обычным бетоном.

Ремонт и восстановление гидротехнических сооружений. Новая техника ремонтабетонных конструкций путем бетонирования под давлением с использованиемарматурной сетки применяется в таких сооружениях, как бетонные плотинные лотки,шлюзы, набережные, градирни, мосты и др. Ремонт и восстановлениегидротехнических сооружений позволяют сократить число рабочих операций ибыстрее завершить работы, что важно в период судоходства. Восстановлениеканалов водопропускных и канализационных сооружений можно производить изнутри,не обнажая трубопровод и не производя раскопок.

Ремонт зданий и сооружений. Торкретбетон высокойплотности, нанесенный под высоким давлением, обладает и другими повышеннымиэксплуатационными свойствами, в том числе повышенным сопротивлением к истираемости,более высокой устойчивостью против выветривания и атмосферных воздействий и болеенизкой усадкой, чем у обычных бетонов.

Гидроизоляционные работы, водонепроницаемые покрытия(тоннели). Торкретбетон применяется взащите конструкций от воздействия агрессивных водогазопаровоздушных сред, атакже огне- и кислотоупорных покрытий из спецбетонов в металлургическойпромышленности, восстановлении мостов, гидросооружений, строительстве бассейнови т.п.

Создание и ремонт фасадов зданий. В определенных ситуацияхи при невозможности использования традиционных конструкций, торкретбетон можетвыполнять функции несущих конструкций зданий. Фактически это монолитный бетон,нанесенный вертикально, а не залитый при помощи опалубки. Подробнее об этом —ниже.

Наиболее распространены два способа торкретирования — сухойи мокрый.

Сухое торкретирование — это когда сухая бетонная смесь(заполнитель, цемент, порошкообразные добавки) загружается в бункер сжатымвоздухом и в разряженном потоке подается в сопло. В основании сопла материалсмешивается с водой или водным раствором добавок и увлекается воздухом на подложку.При соударении с подложкой происходит уплотнение бетонной смеси. Такой способ особенноподходит для крупных ремонтных проектов, где можно эффективно организоватьзащиту от пыли и удаление отскока, где не требуется качественная отделкаповерхности, и внешний вид не имеет большого значения.

Преимущества сухоготоркретирования:

– не требуется предварительное затворение водой,

– возможность подачи смеси на большие расстояние,

– возможность нанесения «толстого» слоя за один проход,

– высокая производительность,

– не требуется грунтовка основания «клеящим» составом,

– высокая надежность и длительный срок эксплуатацииоборудования,

– простая очистка оборудования (продувка воздухом),

– редкое засорение шлангов и оборудования,

– возможность работы в режиме «старт — стоп».

Мокрое торкретирование — это когда готовая бетоннаясмесь подается насосом по шлангу в сопло к месту укладки. В сопло же подводитсясжатый воздух, который, придавая ускорение бетонной смеси, увлекает ее на подложку.При соударении с подложкой происходит уплотнение бетонной смеси.

Преимущества мокроготоркретирования:

– пониженное пылеобразование,

– однородный состав бетона,

– возможность окончательной затирки,

– возможность работы в стесненных условиях,

– минимальный «отскок»,

– минимальные затраты на защиту рабочей площадки с экологическойточки зрения,

– возможность использования торкретмашины в качествебетононасоса.

– приготовленный для торкретирования бетон можетприменяться для нанесения вручную.

Фиброторкретбетон

Там,где структурное армирование по тем или иным причинам не может использоваться,альтернативным способом армирования торкретбетона является фибра. Хорошоизвестно, как трудно обеспечить полную облицовку обычной арматуры — стержнейили сетки. Этот вопрос актуален в случае монолитного домостроения, где дляудаления излишнего воздуха применяются вибраторы или используютсясамоуплотняющиеся бетоны. Особенно это важно при густом, силовом армировании. Использованиефибры решает данную проблему. Во многих случаях применение арматурной металлическойсетки в наземных и подземных конструкциях для укрепления грунта — дорогостоящееи весьма сложное занятие. Обычно сетка укладывается так, чтобы можно былосоединить встык два выступа, тем более, если рельеф стены не очень ровный. Длятого чтобы заполнить более глубокие участки стены во время облицовки, требуетсябольшее количество торкретбетона по сравнению с технологией фиброторкретбетона,при использовании которой заливка бетоном осуществляется только по требуемойповерхности, вне зависимости от ее формы и рельефа. Во многих проектахфиброарматура из микросинтетического волокна предотвращает трещинообразованиепри пластической усадке.

Привыполнении работ с использованием фиброторкретбетона имеются некоторыетехнологические нюансы, которые должен учитывать подрядчик, укладывающийторкретбетон, должен учитывать некоторые его особенности.

1.Фибра должна быть тщательно смешана с торкретбетоном, независимо от того,добавляется ли она на бетонном заводе или непосредственно на месте. Какпоказывает опыт, необходимо не менее 40 оборотов миксера при соответствующейскорости. Дополнительное смешивание бетона с фиброй, которая была добавленанепосредственно на заводе, не требуется.

2.Если для любой смеси из торкретбетона важен подбор соответствующейгранулометрии заполнителей, то для смесей торкретбетона с арматурой измакроволокна он еще более важен. При использовании заполнителей с прерывистойгранулометрией или мелкой фракцией материала вероятность образования пробок влинии нагнетания увеличивается. Это также относится и к торкретбетону безфибры, к простому бетону, а фибра торкретбетона может быть легко вытеснена израствора, что ухудшит ситуацию. В некоторых случаях исправить ее помогаетвоздухововлекающая добавка и суперпластификаторы. При этом увеличениеколичества воздуха в насосе на 8–10 % способствовало решению проблемы принедостаточном количестве мелких частиц заполнителя в смеси. Как показываетпрактика, содержание воздуха на рабочем месте будет находиться в пределах 3–5 %независимо от объема воздуха в насосе (в разумных пределах).

3.Иногда протекание торкретбетона, армированного фиброй, через решетки насоса илиагрегата затруднено. Удаление решетки не позволяет решить проблему. Большиеобъекты, случайно попавшие внутрь бункера, также могут повредить насос илизакупорить линию. Использование удлиненных решеток с прямоугольными отверстиямиразмером, скажем, 38?76 мм позволяет ускорить прохождение фиброторкретбетона.Механические вибраторы, установленные на решетках, также способствуютпрохождению раствора.

4.Используемая арматура из микросинтетического волокна массой до 2,5 кг/м3предотвращает трещинообразование при пластической усадке, увеличивает стойкостьк осыпанию грунта, усиливает действие арматуры из макроволокна, а такжепредотвращает разрушение торкретбетона при пожаре.

5.Арматура из макроволокна используется, если нужно обеспечить прочностьконструкций после образования трещин. Стальная фибра используется дляпредотвращения увеличения трещин. Синтетическая фибра используется дляпредотвращения значительной деформации.

6.В смеси торкретбетона как стальная, так и синтетическая фибра не подверженакоррозии. Поэтому проблема прочности арматуры при использовании в суровыхусловиях не столь важна. Стальная фибра, подверженная атмосферному влиянию,ржавеет, но это не приводит к образованию трещин в бетоне, так как масса фибрызначительно меньше массы бетона. Стальная фибра не подвержена коррозии подслоем карбонизации бетона, толщина которого составляет несколько миллиметров.

7.Использовать синтетическую фибру в сухой смеси торкретбетона не рекомендуется,так как обычно волокна сдуваются в потоке торкретбетона. Некоторые подрядчикивсё же успешно используют стальную фибру в сухой смеси. Однако рекомендуетсяпредварительное смачивание перед нанесением смеси пушкой, что позволитуменьшить общий отскок и отскок фибры.

Изготовление фасадныхконструкций и стен зданий и сооружений с использованием торкретбетона ифиброторкретбетона

Данныйспособ возведения ограждающих конструкций хорошо известен на Западе, этой технологииоколо 40 лет. В России он внедрен сравнительно недавно — около 6 лет назад, ине имеет на данный момент широкого распространения.

В основе технологии строительства с применениемтрехслойной панели лежит использование стеновых панелей (3D-panel),представляющих собой пространственную ферменную конструкцию, состоящую из арматурныхсеток и оцинкованных или нержавеющих стержней, приваренных под углом к сеткам,сердечника из пенополистирола и двух слоев бетона, нанесенных методом торкретирования.

В качестве альтернативы предлагается использоватьфиброторкретбетон с минимальным стержневым армированием, а в качествеутеплителя — пенополиуретан. Этот способ позволяет изготавливать стенынепрерывным способом. Тем самым мы предотвращается появление мостиков холода и достигаетсяутепленная самонесущая монолитная конструкция. Монтаж осуществляется без применения тяжелой строительной техники ввиду легкостистроительного материала.

Рис. 1

На рис. 1 представлена классическаясхема с применением стержневого армирования и пенополистирола. Наружный слойторкретбетона 50–60 мм (класс не ниже В20). Сварная арматурная сетка из высокопрочнойпроволоки диаметром 3 мми размером ячейки 50?50 мм. Сердечник из вспененного полистирола (для наружныхстен 120 мм,для внутренних — 50 мм,для несущих — 100 мм).Диагональ из нержавеющей или оцинкованной проволоки диаметром 4 мм. Внутренний слойторкретбетона 50 мм(класс не ниже В20).

В случае с применением фиброторкретбетона ипенополиуретана отпадает необходимость в процессах, связанных с изготовлениемсеток. Однако полностью армирования избежать не удастся, так как с его помощьюможно задать геометрию всего каркаса здания.

Рис. 2. Диаграмма сравнительной стоимости 1 м2 стены здания из различныхматериалов. 1 — керамический пустотный кирпич, 2 — деревянный брус, 3 —керамзито(пено)бетон с кирпичом, 4 — керамзито(пено)бетон, 5 — «несъемная»опалубка, 6 — трехслойные железобетонные панели, 7 — стены с применениемторкретбетона.

Естьуверенность, что данная технология имеет большое будущее, а фасады,изготовленные по ней, прослужат долго. Она имеет все шансы широкоиспользоваться в программе «Доступное и комфортное жилье». Механическое нанесение как самого утеплителя, так и запечатывающеготоркретбетона является достаточно перспективным методом. Ведь применение такоговида утепления не эксперимент, а проверенный на практике технологический прием,который достаточно давно и широко используется в США и европейских странах.

Литература:

1.Лобов О. И., Ананьев А. И. Долговечность облицовочных слоев наружных стенмногоэтажных зданий с повышенным уровнем теплозащиты // Строительнаятеплотехника: актуальные вопросы нормирования. Труды I Всероссийскойнаучно-технической конференции. — СПб.: СПбЗНИиПИ, 2008. — С. 14–23.

2. Популярное бетоноведение — 2007. — № 5.