Застосування ніздрюватих бетонів

Застосування автоклавних ніздрюватих бетонів сприяє зниженню ваги будівель і підвищення ефективності праці в будівництві і в підсумку призводить до зниження вартості будівель і споруд. Так, зовнішні стіни житлових і промислових будівель з ніздрюватих бетонів на 20-40% легше стін з легкобетонних і залізобетонних панелей і в 3-5 разів легше цегельних, а їх вартість на 10-40% нижче.

Капіталовкладення при організації виробництва виробів з ніздрюватих бетонів також на 10-40% менше, ніж виробів з легких бетонів або цегли. Ці показники характеризують ефективність застосування виробів і конструкцій з ніздрюватого бетону з об'ємною масою 700 кг/м3 і міцністю 50 кгс/см2 (у висушеному стані). Виробництво такого бетону освоєно в даний час усіма діючими заводами і цехами з нього виготовляють майже всі сучасні пористо-бетонні конструкції. Слід зазначити, що спочатку виготовляли дрібні блоки, а потім конструкції все більше і більше розширювалися, що сприяло індустріалізації будівництва.

Для виробничих будівель спочатку були розроблені плоскі плити покриттів розмірами 0,5X2,5 і 0,5X3 м, а потім більш великі розмірами 1,5X6 м (ребристі та плоскі). Ці конструкції цілком індустріально придатні, оскільки виконують функції несучих і теплоізоляційних елементів покриттів. Внаслідок того, що при їх застосуванні не потрібне укладання будь-якого утеплювача, зведення покриттів з цих плит характеризується дуже невеликою трудомісткістю (0,7 чол-год/м9).
Для стін виробничих будівель були розроблені і широко застосовуються плити розмірами 1,2X6 і 1,8X6 м. В невеликій кількості аналогічні плити довжиною 12//вживають у будівництві теплових електростанцій.

В зарубіжній практиці і промислових будівлях використовуються дрібні плити шириною 60 см і довжиною до 6 м. Вони менш індустріальні, ніж вітчизняні.
Для житлових будівель були розроблені стінові панелі смуговий розрізки з поясними елементами довжиною до 3,6 м (будинки серії 439-Я), а потім до 6,4 м (будинки серії 467). Однак стіни житлових будинків цих серій з смугової розрізанням не можна вважати досконалими, так
вони складаються з великої кількості монтажних елементів (поясних і простеночных окопних та дверних блоків), що мають порівняно невелику вагу. Монтаж цих елементів і особливо необхідність закладення віконних і дверних прорізів — трудомісткі операції, що знижують індустріальність будівництва.

Тому приблизно з 1960 р. стали застосовувати цілісні панелі висотою на поверх (у томах серії 464 і 168) спочатку з одним, а потім і з двома прорізами (окопными або дверними). Ці конструкції нанболее індустріальні, так як і заповнення отворів, обробка і здійснюються в заводських умовах. Крім того, значно зменшується трудомісткість монтажу, цих будинків.

Однак у таких великих виробах, що мають прорізи, в процесі автоклавної обробки виникають внутрішні напруги, особливо концентруються в кутах прорізів. Боротьба з тріщинами являє собою складну технологічну задачу. Великорозмірні панелі вимагають посиленого армування. При їх виробництві неможливо застосувати ефективну резательною технологію.

Тому більш прийнятними для стін житлових будівель слід вважати складові панелі, вперше застосовані на будівництво експериментального будинку в Одесі в 1965 р. Складові панелі, мають такі ж великі загальні розміри, що і цільні, складаються з окремих (поясних і простеночных) елементів більш простої конфігурації. Ці елементи з'єднуються в заводських умовах за допомогою клею (за кордоном, крім того, застосовують сталеві тяжі).

Заповнення віконних і дверних отворів і оздоблення складових панелей здійснюються так само, як і цільних. Отже, складові панелі мають таку ж повну заводську готовність, що і цільні. Але складові панелі більш тріщиностійкості, ніж цільні, при їх виготовленні зустрічається менше технологічних труднощів, на них витрачається менше арматури. Вихідні елементи складових панелей можна виготовляти по різальній технології без великого парку індивідуальних форм. При їх використанні розширюються можливості поліпшення архітектури великопанельних будинків, тому в багатьох нових типових проектах передбачено застосування складових стінових панелей для житлових будівель.

Переваги складових панелей оцінені і за кордоном. Їх вже досить широко виробляють і застосовують у Швеції, ФРН, Чехословаччини і Польщі.
Вище були вказані переваги конструкцій з ніздрюватих бетонів з об'ємною масою 700 кг/м3. Але ще більш висока ефективність буде досягнута при переведенні виробництва на випуск конструкцій з ніздрюватого бетону з об'ємною масою 600, а потім і 500 кг/м3. Конструкції з таких бетонів будуть ще легше і дешевше. Зросте продуктивність праці на заводах і використання їх потужностей, збільшиться фондовіддача (зменшаться питомі капіталовкладення).

Для переходу на виробництво і застосування ніздрюватих бетонів із зниженою об'ємною масою (600, а потім і 500 кг/м3) є всі передумови. Це численні теоретичні та лабораторні дослідження, що показують можливість отримання таких бетонів з контрольною міцністю (відповідно) не менше 40 і 30 кгс/см2. Вивчені властивості таких бетонів, а головне те, що ряд передових заводів (Свердловський, Ворошиловградський, Автовский, Березпиковскнй) вже практично освоїли їх випуск.

Велике значення має видання нової редакції Інструкції з технології виготовлення виробів з ніздрюватих бетонів (СН 277-70), в якій відображені усі сучасні досягнення в області технології і є необхідні дані для освоєння виробництва ніздрюватих бетонів із зниженою об'ємною масою.

Перехід на застосування конструкцій з ніздрюватих бетонів із зниженою об'ємною масою буде відбуватися, мабуть, у два етапи. Спочатку ряд заводів буде виготовляти конструкції з бетону з об'ємною масою 600 кг/м3 без зміни їх товщини, в окремих випадках з деяким посиленням армування. Потім почнеться освоєння виробництва бетону з об'ємною масою 500 кг/м3. В цьому випадку необхідно буде зменшити товщину конструкцій (з відповідною зміною армування).
У першому випадку основний ефект полягатиме у зменшенні ваги конструкцій і собівартості бетону, а також підвищення теплозахисних властивостей стін і покриттів, у другому - крім цього, буде зменшуватися товщина конструкцій. Середні показники ефективності зниження об'ємної маси бетону наведені в таблиці, з якої видно, що при використанні бетону з об'ємною масою 500 замість 700 кг/м3 товщина конструкцій може бути зменшена на 25%. Отже, вартість їх скоротиться не менш ніж на 25%, а випуск продукції збільшиться на 40%.

У зв'язку з тим, що в ніздрюватих бетонах зі зниженою об'ємною масою витрачається трохи більше, ніж зазвичай, алюмінієвої пудри, слід вказати, що пов'язане з цим збільшення вартості бетону значно перекривається економніше від зниження витрат в'яжучого і кремнеземистого компонента. Крім того, як показано в таблиці, досягається збільшення знімання виробів з одного автоклава, так як скорочується тривалість автоклавної обробки та автоклав вміщує більше виробі меншої товщини.

Однак ще більш істотне значення, ніж економія за рахунок зниження витрат сировини н підвищеного знімання продукції з автоклава, буде мати підвищена експлуатаційна стійкість ніздрюватого бетону зі зниженою об'ємною масою. Дослідженнями встановлено, що трещиностойкосгь як на стадії виробництва, так і в період експлуатації ніздрюватого бетону з зменшенням його об'ємної маси підвищується. Незважаючи па те, що після автоклавної обробки у виробів з меншою об'ємною масою вагова вологість вище, процеси внутрішнього влагоперепоса і зовнішнього масообміну в цьому випадку, забезпечують кращу тріщиностійкість в умовах експлуатації.

Необхідно враховувати також, що із зменшенням об'ємної маси ступінь зволоження виробів з ніздрюватого бетону підвищується. Найбільш типовим видом зволоження ніздрюватого бетону при перевезенні або зберіганні виробів і при їх монтажі є капілярний підсос. Враховуючи це, для підвищення стійкості ніздрюватий бетон зі зниженою об'ємною масою слід особливо ретельно захищати від зволоження.

Найбільш ефективним засобом захисту бетону від зволоження шляхом капілярного підсосу є об'ємна гідрофобізація, тобто надання тим або іншим способом пористого бетону водовідштовхувальних властивостей. Цей спосіб більш надійний, ніж захист поверхні (обклеювання або фарбування). Крім того, ніздрюватий бетон, захищений від зволоження в повному обсязі (а не тільки з поверхні), здатний втрачати вологу з такою ж інтенсивністю, як і незахищений.
Нарешті, об'ємна гідрофобізація послаблює шкідливу дію вуглекислого газу. Як відомо, взаємодія гідросилікатів кальцію з вуглекислим газом призводить в одних випадках до падіння міцності, в інших — до підвищених деформацій, а інколи і до того і до іншого разом. При цьому захистити ніздрюватий бетон від шкідливих наслідків цього виду газовій агресії до останнього часу не вдавалося. Роботи НИИЖБ показали, що при певних умовах гідрофобізований ніздрюватий бетон добре протистоїть дії вуглекислого газу.

Значення об'ємної гідрофобізації ніздрюватих бетонів не обмежується наведеними положеннями. Помітне зниження величини капілярної конденсації у гидрофобизированных ніздрюватих бетонів є також істотною обставиною, оскільки дозволяє підвищити стійкість ніздрюватих бетонів до атмосферних впливів. Воно обумовлено властивостями стінок пор і характером всієї системи норового простору.

В останні роки все більше уваги приділяють вивченню характеру порового простору в ніздрюватих бетонах, які мають свої специфічні особливості, які пов'язані зі значною кількістю води замішування і наявністю штучно створених порообразователем макропор.
Завдання полягаю в тому, щоб навчаться швидко визначати якісні характеристики порового простору, знати, які пори при якому вигляді впливів небезпечні. Необхідно створити такі умови виробництва, при яких можна отримати ніздрюватий бетон з оптимальними властивостями.

Ніздрюватий бетон. Досвід застосування у Латвії.

Латвія має тривалий досвід виробництва і застосування виробів з автоклавного ніздрюватого бетону. Перше виробництво було побудовано в 1939 р. і випускало вироби під торговим знаком «Сіпорекс» і об'ємною масою 600 - 700 кг/м3. Вже 65-річний досвід застосування ніздрюватого бетону підтвердив, що цей матеріал є довговічним і добре пристосований до кліматичних умов Латвії. Використання ніздрюватого бетону в житловому будівництві почалося з будівництва малоповерхових будинків. У Ризі збереглося житлові будинки, побудовані 65 років тому і досі не мають зовнішньої обробки. Ці будівлі добре збереглися, без будь-яких ознак руйнування. Це вказує на те, що зовнішня обробка стін з пористого бетону має в основному декоративно-естетичне призначення. Зрозуміло, сам матеріал при цьому повинен бути морозостійким, а вертикальні і горизонтальні шви якісно заповнені розчином.

На початку 1960-х років почав роботу Вангажский завод, який випускає продукцію досі з об'ємною масою ніздрюватого бетону 600 кг/м3. Точність геометричних розмірів цих виробів не дозволяє вести кладку на клей. З веденням в Латвії з 1.01.2003 р. підвищених нормативів по теплозахисту будівель, в зовнішніх стінах з ячеистобетонных блоків з об'ємною масою 600 кг/м3 потрібне додаткове утеплення Згідно будівельного нормативу Латвії LВN 002-01 для житлових будівель нормативне значення коефіцієнта опору теплопередачі складає R0 > 3,33 м2 °С/Вт Тому при об'ємній масі ніздрюватого бетону 600 кг/м3 навіть одношарова стіна товщиною 400 мм не задовольняє вимогам вищевказаного нормативу. Утеплення стін з пористого бетону зменшує їх конкурентоспроможність порівняно з блоками з інших матеріалів - керамзитобетон, порожнистих каменів, металу та ін, т до необхідності додаткового утеплення стін втрачається основна перевага пористого бетону - хороші теплозахисні властивості цього матеріалу.

У зв'язку з цим суттєвим зрушенням на ринку стінових матеріалів Латвії стала поява ніздрюватого бетону нового покоління з торговим знаком AEROC (light as air hard as rock), який випускається на нових сучасних заводах, побудованих в Естонії і Латвії Ніздрюватий бетон нового покоління має наступні основні відмінності від т. зв. звичайного бетону з об'ємною масою 600 кг/м3 об'ємна маса ніздрюватого бетону AEROC становить від 350 кг/м3 до 400 кг/м3 (середня 385 кг/м3)
коефіцієнт теплопровідності для сухого матеріалу λ=0,09 (Вт/м°С),
середня міцність на стиск 2,5 N/мм2 (клас міцності В2)
морозостійкість 50 циклів (визначено відповідно до методики ГОСТ 25485-89),
точність геометричних розмірів по висоті блоку ± 1мм, по ширині блоку ±1,5 мм, що дозволяє вести кладку на клею

Матеріал з вищевказаними характеристиками для одношарової зовнішньої стіни повністю задовольняє вимогам будівельних нормативів Латвії по теплозахисту будівель. При товщині одношарової стіни 375 мм, коефіцієнт опору теплопередачі складає Ro=3,95 м2 °С/Вт, що на 20% вище нормативної величини
Завдяки цьому, а також зручності та швидкості в роботі, менших витрат на обробку та ін. переваг, ніздрюватий бетон нового покоління AEROC швидко завоював популярність в будівництві будівель різного призначення і обсяги його застосування швидко ростуть
Для того щоб ніздрюватий бетон нового покоління також міг зайняти гідне місце серед інших стінових матеріалів, у нормативних документах, у т. ч. нормативних документів України слід узаконити цей матеріал

По-перше, це означає, що ніздрюватий бетон з об'ємною масою < 400 кг/м3 слід віднести не до теплоізоляційному, а до конструкційно-теплоізоляційного пористого бетону з мінімальним класом по міцності В 1,5 (середня міцність на стиск 2 Н/мм2) Це дозволить проектувальникам його включити в стінові конструкції, що сприймають навантаження Теплоізоляційний ніздрюватий бетон, як відомо, не передбачений для сприйняття будь-яких навантажень

По-друге, необхідно узаконити, що рівноважна вологість, ті розрахункове масове відношення вологи в матеріалі становить від 4% до 5% (в залежності від умов експлуатації), а не 8-12%, як це передбачено в нормативних документах Росії. В цьому випадку для ніздрюватого бетону з класом щільності D 400 розрахунковий коефіцієнт теплопровідності λ знаходиться в межах 0,10-0,11 (Вт/м °С), що дозволяє зводити зовнішні стіни без додаткового утеплення. Вищевказана величина рівноважної вологості підтверджена експериментальними дослідженнями [1, 2, 3, 4], а також прийнята у нормативних документах різних країн, в т. ч. Білорусії (РНБ 20401-97)

Усадка газобетону при різних способах автоклавної обробки.

Відомо, що усадка бетону після автоклавної обробки в середовищі насиченої пари досить висока, в кілька разів більше, ніж важкого бетону. Вивчалася зміна усадки газобетону, підданого автоклавної обробці за новим способом і середовищі насиченої і перегрітої пари з температурою до 250°с З подальшим вакуумированнем середовища автоклава після зниження тиску пара.
Газобетонні зразки оптимального складу з об'ємною масою 700 - 75U кг/м3 зберігалися в лабораторних умовах. Температура навколишнього середовища коливалася від +21 до +23° С, а відноси тельно вологість повітря становила 45-51%. Величину лінійної усадки зразків 7X7X21 см визначали на индикаторном приладі, рекомендованому ГОСТ 12852-67, який дозволяє при знятті відліків реєструвати зміни розмірів зразка з точністю до 0,01 мм Усадку визначали на трьох зразках-близнюках.

Відлік вели від значень розмірів охололих зразків після автоклавної обробки. Значення усадки в перші 30 днів визначали спочатку через 3 дні, потім через кожні сім діб. Після цього знімали відліки через кожні 15 діб за час до чотирьох місяців. Потім зразки поміщали у сушильну шафу і висушували до постійної ваги при +105° С. Повної вважалася усадка висушених зразків.
Інтенсивна усадка газобетону протікає в перші 11 діб. При цьому відбувається також різке зниження вологості газобетону. Після того, як вологість зразків складе 8%, лінійні розміри зразків змінюються повільніше. Повністю усадка стабілізується при вологості зразків 4-5%, що відповідає рівноважної вологості середовища, при якій зберігалися зразки в лабораторних умовах. Таке явище спостерігалося при витримуванні зразків в зазначених умовах протягом 60 діб. Після цього змін в лінійних розмірах зразків не спостерігалося.

Усадка зразків, підданих автоклавної обробці в середовищі насиченої пари або по режиму 2+8+1 мала максимальні значення і становила 0,76 мм/пог.м.

Значення усадки різко зменшуються в зразках, підданих автоклавної обробці в середовищі насиченого і перегрітого пара. При додатковій витримці зразків в середовищі перегрітої пари з температурою до 250° С знижується усадка за такий же час до 0,25 мм/пог.м. При подальшому вакуумуванні середовища автоклава з залишковим тиском до 100 мм рт. ст. усадка при зазначених умовах автоклавної обробки мала мінімальні значення і становила 0.1 мм/пог.м.

Подібна закономірність спостерігається в значеннях повної усадки. Так, у зразках, підданих автоклавної обробка в середовищі насиченої пари, повна усадка становить 1.28 мм/пог.м,. а в таких зразках, запаренных в середовищі насиченої і перегрітої пари з температурою до 250°с З подальшим вакуумуванням автоклава, повна усадка не перевищувала 0,6 мм/пог.м.
Таким чином, результати досліджень показали, що новий спосіб автоклавної обробки дає можливість отримати газобетон не тільки зі зниженою вологістю, але і з дуже малими значеннями усадки.

Для запобігання подальшого зволоження, а, отже, і збільшення усадки необхідно застосовувати відповідні захисні покриття поверхонь газобетонних виробів.

Нерідко проектувальниками задаються питання про величиною сорбційної вологості бетону та швидкості висихання стіни
Сорбційна вологість характеризує здатність матеріалу поглинати пари води з навколишнього повітря. Вона дорівнює вологості матеріалу після закінчення процесу поглинання парів і визначає теплотехнічні властивості матеріалу в цілому огороджувальних конструкцій будівель у процесі їх експлуатації Сорбційна вологість визначається згідно з ГОСТ 24812-81 «Метод визначення сорбційної вологості» і її величина не повинна перевищувати допустиму величину, вказану в ГОСТ 25485-89 «Бетони ніздрюваті. Технічні вимоги». Згідно ГОСТ 25485-89 для ніздрюватих бетонів на піску щільністю 400 кг/м3 і 500 кг/м3 при відносній вологості повітря 75% Сорбційна вологість повинна бути не більше 8%.

Насправді для ячеистобетонных виробів щільністю < 400 кг/м3 Сорбційна вологість при відносній вологості повітря 75% становить не більше 4%, а для виробів щільністю < 500 кг/м3 не більше 6%. Характер зміни сорбційної вологості для відмінностях матеріалів наведено на рис. 2. Як видно з рис. 2 в діапазоні відносної вологості повітря від 55% до 75%, що становить практичний інтерес для житлових і громадських будівель, суттєвої різниці у величині сорбційної вологості зіставлених матеріалів немає. Тому хибною є думка про те, що в житлових будинках ніздрюватий бетон набагато більше вбирає вологу з навколишнього повітря, ніж інші матеріали. Це твердження справедливо лише в промислових або тваринницьких будівлях з вологим режимом експлуатації.

На рис. 3 наведено дані, що характеризують швидкість висихання одношарової зовнішньої стіни з пористого бетону. Як видно з рис. 3 врівноважена вагова вологість 4-6% в зовнішній стіні досягається після першого опалювального періоду [3]. Якщо ж зовнішня поверхня покрита паронепроникним покриттям, тоді процес сушіння стіни відбувається повільніше і займає більш тривалий час.
Слід зазначити, що і для інших матеріалів - керамзитобетон, цегляна кладка, дерево та ін рівноважна вологість знаходиться в тих же межах, що і пористого бетону, однак, тривалість надсилання стіни в залежності від конструкції стіни може бути значно більше.Газобетон. Спосіб об'ємної гідрофобізації.

Висока вологоємність і гігроскопічність ніздрюватих бетонів незалежно від технології виробництва і способу твердіння дозволяє застосовувати їх тільки в будівлях з сухим і нормальними режимами. У приміщеннях з підвищеною вологістю застосування ніздрюватих бетонів в даний час значно обмежена. Крім того, практика показує, що на будівельно-монтажних майданчиках далеко не завжди створюються сприятливі умови, що виключають зволоження цих конструкцій під час будівельно-монтажних робіт і транспортування виробів.
Які ж фактори впливають на вологоємність і гігроскопічність ніздрюватих бетонів?
Відомо, що при твердінні бетону частина води замішування йде на гідратацію в'яжучого, а велика частина залишається вільною. Вільна вода, випаровуючись з затверділого бетону, утворює капіляри, які часто залишаються відкритими. Такі пори, особливо великого діаметра, є причиною низької морозостійкості, якщо вони заповнюються водою безпосередньо при зіткненні з нею або рахунок конденсації пари. Вода ця згодом замерзає, руйнуючи матеріал. Наявність відкритих пір є також причиною деформації та руйнування бетону, так як сприяє розвитку в ньому в процесі експлуатації різного роду дефектів структури.

Зволоження матеріалу залежить від способу проникнення вологи. Так, при поглинанні вологи з повітря відбувається її адсорбція і конденсація. І те й інше явище залежить від структури матеріалу. При зіткненні з водою спостерігаються змочування (капілярний підсос), проникнення вологи під дією гідростатичного тиску, термодифузійних та інших процесів.
При адсорбції утворюється адсорбційний шар води, який викликає зниження міцності матеріалу. Цей ефект є оборотним або, у всякому разі, може бути цілком оборотним, так як при зникненні адсорбованої води в процесі висушування відновлюється первісна найвища міцність, властива сухому пористого бетону. Проте при адсорбції вологи з повітря поряд з оборотним ефектом зниження міцності газобетону, капілярні пори якого частково заповнюються водою, виникають ще й необоротні ефекти, що ведуть до зниження міцності, а в кінцевому рахунку і до повного руйнування бетону. Такі необоротні ефекти найчастіше з'являються при зіткненні рідкої фази (води) з поверхнею бетону.

Під дією проникаючої по капілярах води може відбуватися досить швидке розчинення навіть малорозчинних новоутворень. Причина такого необоротного ефекту під впливом води, що заповнює порову структуру, була у свій час встановлена П. А. Ребиндером. Вона полягає в розчиненні місць контакту між окремими кристалами, зрощеними в кристаллизационную структуру. При цьому надлишок розчиненого речовини як би переноситься через розчин і виділяється в порах на вільній поверхні цих кристалів, в результаті чого видимої втрати у вазі не буде, але міцність сильно знижується. Характер заповнення ніздрюватого бетону водою при зіткненні з нею можна уявити собі наступним чином: вода спочатку піднімається по більших капілярах і по мірі руху відсмоктується більш дрібними. Такий рух води або капілярний підсос в значній мірі залежить від кількості капілярів, на кінцях яких спостерігається перепад тиску. У ніздрюватий бетон, де капіляри змінного перерізу розташовані хаотично по всьому об'єму тіла, завжди є капіляри, орієнтовані перпендикулярно напрямками руху рідини. Ці капіляри не беруть участь в підсосі води, так як в них пет перепаду тиску. До капілярах, які не беруть участь в капілярному підсосі, відносяться також замкнуті (тупикові) пори.

Попередні роботи, які були проведені в НИИЖБ в 1970 р., а також вивчення вітчизняної і зарубіжної літератури показали, що крім захисту поверхні пористого бетону, тобто створення гідрофобної плівки, може бути запропонований радикальний шлях боротьби з капілярний підсос. При цьому довговічність ніздрюватих бетонів забезпечується їх ущільненням за рахунок заповнення капілярів нерозчинними у воді речовинами або створюються умови, при яких стінки капілярів не будуть пропускати вологу до новоутворень.

Було встановлено, що більшість гідрофобізуючих речовин, придатних для об'ємної гідрофобізації щільного бетону при звичайних способах їх введення в суміш, не дають позитивного ефекту у виробництві автоклавного ніздрюватого бетону, особливо газобетону.
У цій статті приведені результати дослідження впливу деяких технологічних факторів на капілярний підсос газобетону, а також характеристики запропонованого нами способу об'ємної гідрофобізації.

Методика визначення підсосу полягала в наступному. Зразки розміром 7X7X22 см висушуються до постійного ваги і занурюються у воду у вертикальному положенні на глибину до 3 см у ванну з постійним рівнем води. Торці попередньо очищають від масла, а бічні сторони призми покривають парафіном.
Після закінчення 1, 3 ,7, 20, 30, 70 і 100 год з моменту занурення призми зважують і за різницею ваги визначають приріст вологи у вагових відсотках у зразку. Таким способом визначали кінетику капілярного підсосу в часі і повний капілярний підсос.
Паралельно для виявлення ефекту гідрофобізуючої добавки вивчався капілярний підсос в зразках звичайного бетону того ж складу і об'ємної маси. Капілярний підсос газобетону вирахували як середньоарифметичне результатів випробування трьох зразків.
Для вивчення впливу деяких технологічних факторів на капілярний підсос газобетону, а також для дослідження можливості зниження капілярного підсосу були використані матеріали, хімічний склад яких вказано.

Капілярний підсос залежить від кількості микрокапилляров, утворених за рахунок води замішування. На підставі цього можна було очікувати, що зі збільшенням кількості води замішування при виготовленні комірчастою суміші, тобто з підвищенням В/Т, капілярний підсос повинен збільшуватися. Для дослідів були виготовлені зразки газобетону з об'ємною масою 600 кг/м3 і різною кількістю води замішування, що повинно було відповідати водотвердому відношенню 0,4; 0.5 і 0,6. Одночасно були виготовлені такі ж зразки з об'ємною масою 600 кг/м3, розміром 10Х10Х10см для визначення межі міцності при стисненні.

Найбільша міцність і найменший капілярний підсос характерні для газобетону з водотвердым ставленням 0,5. Так, при В/Т, що дорівнює 0,5, міцність при стисненні відповідала 48 кгс/см2, а збільшення ваги за рахунок капілярного підсосу становило 26%. При В/Т, що дорівнює 0,4 і 0,6, був отриманий газобетон з міцністю відповідно 41 і 43 кгс/см2, а збільшення ваги за рахунок капілярного підсосу було одно 33 і 34%.

З наведених даних видно, що ефективність капілярного підсосу не стільки залежить від величини В/Т, скільки від структури матеріалу. Капілярний підсос сильно залежить від об'ємної маси газобетону, доказом чого можуть служити результати відповідних досліджень.
C зменшенням об'ємної маси, тобто зі збільшенням кількості макропор, отриманих в результаті взаємодії вапна з алюмінієвою пудрою, капілярний підсос зростає. Якщо для об'ємної маси 970 кг/м3 збільшення ваги за рахунок капілярного підсосу становить 16%, то для об'ємної маси 730 кг/м3 воно доходить до 24%, а для об'ємної маси 400 кг/м3 — до 50% ваги зразка.

Велику роль відіграє також тепловлажностная обробка. За даними Ф. М. Іванова, із збільшенням температури підвищується об'єм макропор в бетоні, а отже, і його проникність. Щоб з'ясувати, як впливає тепловлажностная обробка ніздрюватого бетону на капілярний підсос, були виготовлені дві партії зразків газобетону з об'ємною масою 700 кг/м3 одного і того ж складу. В одному випадку зразки були піддані провариванию при 95е С при нормальному тиску, а в іншому - запариванию. Капілярний підсос запареного ніздрюватого бетону вище, ніж пропареного, на 40-50%.
Таким чином, дані, отримані нами, також підтвердили закономірність, на яку вказує Ф. М. Іванов.

У процесі вивчення характеру капілярного підсосу в ніздрюватий бетон і способів його зниження був запропонований новий спосіб гідрофобізації пористого бетону. Він полягає в тому, що бітум марки 5 або інше інертне нерозчинна у воді тверда речовина з температурою плавлення не нижче 50 і не вище 170°С тонко розмелюється спільно з вапняком або інших мінеральних речовин (зола. вапно, пісок і ін). Було встановлено, що добавка такої суміші до пористого бетону (незалежно від в'яжучого) в кількості 5% з розрахунку на чистий бітум від ваги сухих компонентів бетону знижує капілярний підсос ніздрюватого бетону через 1 год з 19 до 5%, а через 100 ч—з 24 до 10%.
Особливо ефективна така добавка до теплоізоляційному пористого бетону. Так, наприклад, якщо через 1 год контрольні зразки газобетону на змішаному в'яжучому з об'ємною масою 450 кг/м3 збільшилися у вазі за рахунок капілярного підсосу на 25%», а через добу на 36%», то зразки такого ж газобетону, але з добавкою 10% бітуму збільшилися у вазі за рахунок капілярного підсосу на 4,5 та 9%. Через 100 годин кількість вбраної води в гідрофобізованому зразку зросла до 13% ваги зразка, в той час як контрольні зразки збільшилися у вазі на 44%.

Ще більший ефект спостерігається в дослідах з теплоізоляційним матеріалом газозолосиликата. Якщо контрольні зразки газозолосиликата з об'ємною масою 300 кг/м3. протягом доби набирають вологи до93% по вазі, то такі ж зразки, але з добавкою бітуму в кількості 8% ваги сухих речовин збільшились у вазі тільки на 15%. Кількість вбираної вологи практично не змінюється при подальшому перебуванні зразка у воді.

Щоб встановити, як впливає добавка бітуму на сорбційні властивості ніздрюватого бетону, були виготовлені зразки газобетону розміром 10Х10Х10 см на різних в'яжучих, з об'ємною масою 600 кг/м3 з добавкою бітуму і без добавки (контрольні). Після автоклавної обробки готували пластини розміром 10Х10Х1.5 см, які поміщали над водою в закритому ексикаторі.
Добавка бітуму в кількості 5% до газобетону незалежно від виду нижущего знижує адсорбцію до 30%. Таке ж явище спостерігається при випробуванні газобетону на паропроникність.
Цікаво відзначити, що десорбція вологи з гидрофобизированных зразків газобетону в лабораторних умовах така ж, як і у зразків з негидрофобизированного газобетону.

Газобетон. Атмосферна стійкість.

Розроблена НИИЖБ та іншими інститутами технологія дозволяє готувати великорозмірні вироби для огороджувальних конструкцій з газобетону з об'ємною масою 550-600 кг/м3 з досить високими показниками.
Для вирішення питання про можливість використання таких конструкцій в будівництві житлових і промислових будівель необхідно досліджувати атмосферну стійкість цього газобетону.
Відомо, що ніздрюватий бетон в процесі експлуатації піддається впливу як фізичних, так і хімічних факторів. До фізичних факторів належать: 1) розклинююча дія вологи при її замерзанні в ніздрюватий бетон; 2) поперемінне зволоження і висихання, а також поперемінне нагрівання і охолодження. Хімічні фактори — це вплив вуглекислого газу повітря на новоутворення, що виникають у процесі тепловологісної обробки.

У цій статті наводяться результати досліджень стійкості газобетонів з об'ємною масою 550— 600 кг/м3, отриманих при оптимальному співвідношенні різних в'яжучих і кремнеземистого компонента.
Хімічний склад використаних матеріалів наведено в табл. 1. Швидкість гасіння вапна становила 6-8 хв; температура гасіння 82-88° С; дисперсність меленої вапна-кипілки—4000 см2/г; дисперсність молотого шлаку і піску відповідно 4000 і 2500 см2/р.

Газобетон готували при співвідношенні цементу і піску 1:1 по вазі. Для прискорення процесу спучування до суміші додавали 3% вапна від ваги цементу.

Розчин для газошлакобетона отримували з известковошлакового в'яжучого і піску в співвідношенні 1:0,6. Брали таку кількість вапна, щоб активність суміші з розрахунку на вміст СаО відповідала 8%. Для отримання газобетону на змішаному в'яжучому готували суміш із цементу, вапна і піску в співвідношенні 1:1:3. Кількість води замішування брали з таким розрахунком, щоб у всіх випадках плинність суміші становила 22 vja по Суттарду, а температура суміші дорівнювала 10° С Паралельно із зразками з об'ємною масою 600— 550 кг/м3 для порівняння готували зразки того ж складу з об'ємною масою 700 кг/м3. Як зазначалося раніше, одним з факторів, що впливають на утворення і розвиток мікротріщин, є поперемінне зволоження і висушування, яке призводить до швидкого розхитування структури н в кінцевому рахунку до повного руйнування бетону.

Причиною такого необоротного руйнування, як зазначав академік Ребиндер, є те, що при зволоженні відбувається поступове розчинення місць контакту між окремими кристалами, зрощеними в кристаллизационную структуру. При сушінні, крім того, матеріал руйнується внаслідок диференціального зміни обсягу, що виникає в зовнішніх п внутрішніх зонах матеріалу, і появи в зв'язку з цим розтягуючих і розколюють напруг.

Для вивчення впливу поперемінного зволоження і висушування приготовлені зразки після попереднього зволоження протягом 7 год і подальшої сушки протягом 16 год при температурі 105±5°С відчували па міцність при стисненні (зразки розміром 10Х10Х10 см) і міцність при розтягуванні (розколюванні). Крім того, визначали динамічний модуль пружності (зразки розміром 7Х7Х35 см).
Наші дослідження показали, що міцність на стиск практично не змінилася через 21 цикл поперемінного зволоження і висушування, в той час як динамічний модуль пружності вже через 4-6 циклів різко знизився з 24 000 до 12 000 кгс/см2, тобто на 50% для газобетону, і з 22 000 до 18000 кгс/см2, тобто на 18% для газошлакобетопа. Цікаво зазначити, що динамічний модуль пружності у газобетону на змішаному в'язкому після чотирьох циклів поперемінного зволоження і висушування знизився па 75-80%.

Проведені порівняльні випробування газобетонів тих же сполук, з об'ємною масою 700 кг/м3 показали, що через 4 циклу їх динамічний модуль пружності знижується па 60-65%. Міцність при стисненні не є характерним показником деструктивного процесу, так як протягом 21 циклу практично не змінюється. Вплив поперемінного заморожування і відтавання на стійкість газобетонів з об'ємною масою 550-600 кг/м3 вивчалося у відповідності з ГОСТ 12852-67. Крім того, вивчався веління зразків при зберіганні на Крішною станції з подальшим заморожуванням і відтаванням.
У всіх видів газобетонів незалежно від їх об'ємної маси після 50 циклів заморожування і відтавання коефіцієнт морозостійкості був дорівнює 1. Ніяких слідів руйнування при зовнішньому огляді не спостерігалося. Після року зберігання таких зразків на дахової станції з подальшим заморожуванням і відтаванням протягом 50 циклів на 8-10% знижується міцність у газобетону на цементі, на змішаному в'яжучому і на 12-14% у газошлакобетона. Для газобетону тих же сполук, з об'ємною масою 700 кг/м3

міцність знижувалася до 15-18%, втрата ваги у всіх випадках складала 4-5%.
З хімічних факторів, що впливають на стійкість газобетону зі зниженою об'ємною масою, ми вивчали вплив вуглекислого газу.

Відомо , що ніздрюватий бетон при певних вологісних умовах карбонізіруется з утворенням карбонату кальцію гелію кремнієвої кислоти. Вивчали в основному ніздрюватий бетон з об'ємною масою 700 кг/м3 і вище. Представляло інтерес як буде вести себе газобетон з об'ємною масою 550-600 кг/м5 на різних в'яжучих в атмосфері зі 100% вуглекислого газу. Стійкість матеріалу характеризувалася зміною міцності при стисненні, динамічного модуля пружності і усадки в процесі карбонізації. Методика цих дослідженні полягала в наступному. Готові зразки після попередньої сушки при температурі 105±5°С поміщали в герметично закриту камеру над водою, поки матеріал не набував адсорбційну вологість. Після цього зразки завантажували в карбонизационную камеру.

Попередньо визначали початкові характеристики газобетону (міцність при стиску, при розколюванні, об'ємну масу, вологість і вміст С02). Крім того, визначали динамічний модуль пружності і вимірювали довжину для знаходження усадки. У процесі карбонізації через задані проміжки часу (1, 3, 7, 10, 14 і 20 діб) визначали усадку зразків, динамічний модуль пружності, міцність при стисненні і розтягуванні. Для визначення ступеня карбонізації відбирали проби з зовнішньої сторони зразків, з середини (па глибині 5 см) і в проміжку між цими двома точками (на глибині 2,5 см).

Повнота карбонізації характеризувалася однаковим вмістом С02 по всьому перерізу зразків.
Про неї судили також збільшення їх об'ємної маси. Для газобетону на цементі і для газошлакобетона ступінь карбонізації через три доби досягала 18-22, за 10 діб - 80%. Для газобетону на змішаному в'яжучому вже через три доби ступінь карбонізації становила 56-58%, та через 10 діб процес практично закінчувався. Кількість поглиненого вуглекислого газу для газобетону з об'ємною масою 550-600 кг/м3 незалежно від виду в'яжучого становить 8-11% ваги зразка, що відповідає 18 - 25% СаСОз і розкладання 24-33% одноосновного гидросиликата, тобто майже всієї кількості новоутворень в матеріалі. Можна відзначити, що кількість розкладання в матеріалі новоутворень добре збігається з визначеними раніше вмістом їх в газобетоні з об'ємною масою 700 кг/м3.

Характер зміни фактичної міцності газобетонів різного складу в ході карбонізації показаний в табл. 3. Так, через три доби карбонізації зниження міцності газобетону на цементі доходить до 18%, через 14 діб — до 30% від початкового, а через 20 діб, тобто при повній карбонізації, міцність знову підвищується, досягаючи 80% початкової. Зниження міцності газобетону на змішаному в'яжучому склало через три доби 22%, через 14 діб — 26% і через 20суток — 26%. Міцність газошлакобетона зменшилася за цей час відповідно па 7, 27 і 22%. Такий же приблизно характер зміни міцності спостерігається у висушеного до постійного ваги карбонизированного газобетону.
Характер зміни динамічного модуля пружності для всіх видів бетону приблизно однаковий, він знижується па 25-35%.

Слід зазначити, що якщо у газобетонів різного складу з об'ємною масою 700 кг/м3 в процесі карбонізації виявляється значна кількість розкритих тріщин (хоча міцність на стиск при цьому знижується незначно), то у газобетонів з об'ємною масою 500-600 кг/м3 таких явищ не спостерігається.
Усадка газобетонів з об'ємною масою 550-600 кг/м3 в процесі карбонізації досягає максимальної величини до 10 діб і відповідає 1,25—1,35 мм/м.
Поряд з вивченням угадки і газобетонів процесі карбонізації при постійній вологості була досліджена повна усадка попередньо карбонизированных протягом 20 діб газобетонів різних складів. Встановлено, що повна усадка, тобто усадка, отримана при висушуванні водонасыщенного карбонизированного газобетону до його постійної ваги при нормальних умовах, а потім при температурі 105+5° С, різна і залежить від виду застосованого в'яжучого. Повна усадка газобетону і газошлакобетона доходить до 5,1—4,7 мм/м, а газобетону па змішаному в'яжучому— до 2,7 мм/м. Повна усадка таких же матеріалів до карбонізації становить 1,6—1,8 мм/м.

ВИСНОВКИ

Атмосферна стійкість газобетонів з об'ємною масою 550-600 кг/м3 на різних в'яжучих вище, ніж у газобетонів з об'ємною масою 700 кг/м3 того ж складу.
Незважаючи на велике зниження динамічного модуля пружності у газобетону па змішаному в'яжучому при змінному зволоженні і висушуванні, повна усадка при карбонізації значно менше, ніж у газобетону на цементі і у газошлакобетона.
Коефіцієнт морозостійкості після 50 циклів заморожування і відтавання вище нормативних вимог.

Газобетон. Спосіб об'ємної гідрофобізації.

Висока вологоємність і гігроскопічність ніздрюватих бетонів незалежно від технології виробництва і способу твердіння дозволяє застосовувати їх тільки в будівлях з сухим і нормальними режимами. У приміщеннях з підвищеною вологістю застосування ніздрюватих бетонів в даний час значно обмежена. Крім того, практика показує, що на будівельно-монтажних майданчиках далеко не завжди створюються сприятливі умови, що виключають зволоження цих конструкцій під час будівельно-монтажних робіт і транспортування виробів.

Які ж фактори впливають на вологоємність і гігроскопічність ніздрюватих бетонів?
Відомо, що при твердінні бетону частина води замішування йде на гідратацію в'яжучого, а велика частина залишається вільною. Вільна вода, випаровуючись з затверділого бетону, утворює капіляри, які часто залишаються відкритими. Такі пори, особливо великого діаметра, є причиною низької морозостійкості, якщо вони заповнюються водою безпосередньо при зіткненні з нею або рахунок конденсації пари. Вода ця згодом замерзає, руйнуючи матеріал. Наявність відкритих пір є також причиною деформації та руйнування бетону, так як сприяє розвитку в ньому в процесі експлуатації різного роду дефектів структури.

Зволоження матеріалу залежить від способу проникнення вологи. Так, при поглинанні вологи з повітря відбувається її адсорбція і конденсація. І те й інше явище залежить від структури матеріалу. При зіткненні з водою спостерігаються змочування (капілярний підсос), проникнення вологи під дією гідростатичного тиску, термодифузійних та інших процесів.
При адсорбції утворюється адсорбційний шар води, який викликає зниження міцності матеріалу. Цей ефект є оборотним або, у всякому разі, може бути цілком оборотним, так як при зникненні адсорбованої води в процесі висушування відновлюється первісна найвища міцність, властива сухому пористого бетону. Проте при адсорбції вологи з повітря поряд з оборотним ефектом зниження міцності газобетону, капілярні пори якого частково заповнюються водою, виникають ще й необоротні ефекти, що ведуть до зниження міцності, а в кінцевому рахунку і до повного руйнування бетону. Такі необоротні ефекти найчастіше з'являються при зіткненні рідкої фази (води) з поверхнею бетону.

Під дією проникаючої по капілярах води може відбуватися досить швидке розчинення навіть малорозчинних новоутворень. Причина такого необоротного ефекту під впливом води, що заповнює порову структуру, була у свій час встановлена П. А. Ребиндером. Вона полягає в розчиненні місць контакту між окремими кристалами, зрощеними в кристаллизационную структуру. При цьому надлишок розчиненого речовини як би переноситься через розчин і виділяється в порах на вільній поверхні цих кристалів, в результаті чого видимої втрати у вазі не буде, але міцність сильно знижується. Характер заповнення ніздрюватого бетону водою при зіткненні з нею можна уявити собі наступним чином: вода спочатку піднімається по більших капілярах і по мірі руху відсмоктується більш дрібними. Такий рух води або капілярний підсос в значній мірі залежить від кількості капілярів, на кінцях яких спостерігається перепад тиску. У ніздрюватий бетон, де капіляри змінного перерізу розташовані хаотично по всьому об'єму тіла, завжди є капіляри, орієнтовані перпендикулярно напрямками руху рідини. Ці капіляри не беруть участь в підсосі води, так як в них пет перепаду тиску. До капілярах, які не беруть участь в капілярному підсосі, відносяться також замкнуті (тупикові) пори.

Попередні роботи, які були проведені в НИИЖБ в 1970 р., а також вивчення вітчизняної і зарубіжної літератури показали, що крім захисту поверхні пористого бетону, тобто створення гідрофобної плівки, може бути запропонований радикальний шлях боротьби з капілярний підсос. При цьому довговічність ніздрюватих бетонів забезпечується їх ущільненням за рахунок заповнення капілярів нерозчинними у воді речовинами або створюються умови, при яких стінки капілярів не будуть пропускати вологу до новоутворень.

Було встановлено, що більшість гідрофобізуючих речовин, придатних для об'ємної гідрофобізації щільного бетону при звичайних способах їх введення в суміш, не дають позитивного ефекту у виробництві автоклавного ніздрюватого бетону, особливо газобетону.
У цій статті приведені результати дослідження впливу деяких технологічних факторів на капілярний підсос газобетону, а також характеристики запропонованого нами способу об'ємної гідрофобізації.

Методика визначення підсосу полягала в наступному. Зразки розміром 7X7X22 см висушуються до постійного ваги і занурюються у воду у вертикальному положенні на глибину до 3 см у ванну з постійним рівнем води. Торці попередньо очищають від масла, а бічні сторони призми покривають парафіном.
Після закінчення 1, 3 ,7, 20, 30, 70 і 100 год з моменту занурення призми зважують і за різницею ваги визначають приріст вологи у вагових відсотках у зразку. Таким способом визначали кінетику капілярного підсосу в часі і повний капілярний підсос.
Паралельно для виявлення ефекту гідрофобізуючої добавки вивчався капілярний підсос в зразках звичайного бетону того ж складу і об'ємної маси. Капілярний підсос газобетону вирахували як середньоарифметичне результатів випробування трьох зразків.
Для вивчення впливу деяких технологічних факторів на капілярний підсос газобетону, а також для дослідження можливості зниження капілярного підсосу були використані матеріали, хімічний склад яких вказано.

Капілярний підсос залежить від кількості микрокапилляров, утворених за рахунок води замішування. На підставі цього можна було очікувати, що зі збільшенням кількості води замішування при виготовленні комірчастою суміші, тобто з підвищенням В/Т, капілярний підсос повинен збільшуватися. Для дослідів були виготовлені зразки газобетону з об'ємною масою 600 кг/м3 і різною кількістю води замішування, що повинно було відповідати водотвердому відношенню 0,4; 0.5 і 0,6. Одночасно були виготовлені такі ж зразки з об'ємною масою 600 кг/м3, розміром 10Х10Х10см для визначення межі міцності при стисненні.

Найбільша міцність і найменший капілярний підсос характерні для газобетону з водотвердым ставленням 0,5. Так, при В/Т, що дорівнює 0,5, міцність при стисненні відповідала 48 кгс/см2, а збільшення ваги за рахунок капілярного підсосу становило 26%. При В/Т, що дорівнює 0,4 і 0,6, був отриманий газобетон з міцністю відповідно 41 і 43 кгс/см2, а збільшення ваги за рахунок капілярного підсосу було одно 33 і 34%.
З наведених даних видно, що ефективність капілярного підсосу не стільки залежить від величини В/Т, скільки від структури матеріалу. Капілярний підсос сильно залежить від об'ємної маси газобетону, доказом чого можуть служити результати відповідних досліджень.
C зменшенням об'ємної маси, тобто зі збільшенням кількості макропор, отриманих в результаті взаємодії вапна з алюмінієвою пудрою, капілярний підсос зростає. Якщо для об'ємної маси 970 кг/м3 збільшення ваги за рахунок капілярного підсосу становить 16%, то для об'ємної маси 730 кг/м3 воно доходить до 24%, а для об'ємної маси 400 кг/м3 — до 50% ваги зразка.

Велику роль відіграє також тепловлажностная обробка. За даними Ф. М. Іванова, із збільшенням температури підвищується об'єм макропор в бетоні, а отже, і його проникність.

Щоб з'ясувати, як впливає тепловлажностная обробка ніздрюватого бетону на капілярний підсос, були виготовлені дві партії зразків газобетону з об'ємною масою 700 кг/м3 одного і того ж складу. В одному випадку зразки були піддані провариванию при 95е С при нормальному тиску, а в іншому - запариванию. Капілярний підсос запареного ніздрюватого бетону вище, ніж пропареного, на 40-50%.
Таким чином, дані, отримані нами, також підтвердили закономірність, на яку вказує.
В процессе изучения характера капиллярного подсоса в ячеистом бетоне и способов его понижения был предложен новый способ гидрофобизации ячеистого бетона. Он заключается в том, что битум марки 5 или другое инертное нерастворимое в воде твердое вещество с температурой плавления не ниже 50 и не выше 170°С тонко размалывается совместно с известняком или другим минеральным веществом (зола. известь, песок и др). Было установлено, что добавка такой смеси к ячеистому бетону (независимо от вяжущего) в количестве 5% из расчета на чистый битум от веса сухих компонентов бетона снижает капиллярный подсос ячеистого бетона через 1 ч с 19 до 5%, а через 100 ч—с 24 до 10%.
Особенно эффективна такая добавка к теплоизоляционному ячеистому бетону. 

Статьи pp-budpostach.com.ua Все о бане

Статьи по пеноблоку,пенобетону,пенобетонным блокам

Статьи pp-budpostach.com.ua Статьи по бетону

Статьи Все о заборах

Статьи pp-budpostach.com.ua Все о крышах ( виды, материал, как лутше выбрать)

Статьи Все о Фундаменте

Статті по газобетону ( газоблокам ), газобетонних блоків, блоків газосиликатнных

Новини, статті, чутки, факти, різне і по чу-чуть

Статті по цеглині ( рядовому, особового,облицювальної,клинкерному, шамотною, силікатній,)