Применение ячеистых бетонов

Применение автоклавных ячеистых бетонов способствует снижению веса зданий и повышению эффективности труда в строительстве и в итоге приводит к снижению стоимости зданий и сооружений. Так, наружные стены жилых и промышленных зданий из ячеистых бетонов на 20—40% легче стен из легкобетонных и железобетонных панелей и в 3—5 раз легче кирпичных, а их стоимость на 10—40% ниже.

Капиталовложения при организации производства изделий из ячеистых бетонов также на 10—40% меньше, чем изделий из легких бетонов или кирпича. Эти показатели характеризуют эффективность применения изделий и конструкции из ячеистого бетона с объемной массой 700 кг/м3 и прочностью 50 кгс/см2 (в высушенном состоянии). Производство такого бетона освоено в настоящее время всеми действующими заводами и цехами и из пего изготовляют почти все современные ячеисто-бетонные конструкции. Следует отметить, что вначале изготовляли мелкие блоки, а затем конструкции все больше и больше укрупнялись, что способствовало индустриализации строительства.

Для производственных зданий сначала были разработаны плоские плиты покрытий размерами 0,5X2,5 и 0,5X3 м, а затем более крупные размерами 1,5X6 м (ребристые и плоские). Эти конструкции вполне индустриально пригодные, так как выполняют функции несущих и теплоизоляционных элементов покрытий. Вследствие того, что при их применении не требуется укладка какого-либо утеплителя, возведение покрытий из этих плит характеризуется очень небольшой трудоемкостью (0,7 чел-ч/м9).
Для стен производственных зданий были разработаны и широко применяются плиты размерами 1,2X6 и 1,8X6 м. В небольшом количестве аналогичные плиты длиной 12//употребляют в строительстве тепловых электростанций.

В зарубежной практике и промышленных зданиях используются мелкие плиты шириной 60 см и длиной только до 6 м. Они менее индустриальные, чем отечественные.
Для жилых зданий были разработаны стеновые панели полосовой разрезки с поясными элементами длиной до 3,6 м (дома серии 439-Я), а затем до 6,4 м (дома серии 467). Однако стены жилых зданий этих серий с полосовой разрезкой нельзя считать совершенными, так
как они состоят из большого количества монтажных элементов (поясных и простеночных окопных и дверных блоков), имеющих сравнительно небольшой вес. Монтаж этих элементов и особенно необходимость заделки оконных и дверных проемов — трудоемкие операции, снижающие индустриальность строительства.

Поэтому примерно с 1960 г. стали применять цельные панели высотой на этаж (в томах серии 464 и 168) сначала с одним, а затем и с двумя проемами (окопными или дверными). Эти конструкции нанболее индустриальные, так как и заполнение проемов, и отделка осуществляются в заводских условиях. Кроме того, намного уменьшается трудоемкость монтажа, этих домов.

Однако в таких крупных изделиях, имеющих проемы, в процессе автоклавной обработки возникают внутренние напряжения, особенно концентрирующиеся в углах проемов. Борьба с трещинами представляет собой сложную технологическую задачу. Крупноразмерные панели требуют усиленного армирования. При их производстве невозможно применить эффективную резательною технологию.

Поэтому более приемлемыми для стен жилых зданий следует считать составные панели, впервые примененные на строительстве экспериментального дома в Одессе в 1965 г. Составные панели, имеющие такие же крупные общие размеры, что и цельные, состоят из отдельных (поясных и простеночных) элементов более простой конфигурации. Эти элементы соединяются в заводских условиях при помощи клея (за рубежом, кроме того, применяют стальные тяжи).

Заполнение оконных и дверных проемов и отделка составных панелей осуществляются так же, как и цельных. Следовательно, составные панели имеют такую же полную заводскую готовность, что и цельные. Но составные панели более трещиностойкие, чем цельные, при их изготовлении встречается меньше технологических трудностей, на них расходуется меньше арматуры. Исходные элементы составных панелей можно изготовлять по резательной технологии без большого парка индивидуальных форм. При их использовании расширяются возможности улучшения архитектуры крупнопанельных зданий, поэтому во многих новых типовых проектах предусмотрено применение составных стеновых панелей для жилых зданий.

Преимущества составных панелей оценены и за рубежом. Их уже довольно широко производят и применяют в Швеции, ФРГ, Чехословакии и Польше.
Выше были указаны преимущества конструкций из ячеистых бетонов с объемной массой 700 кг/м3. Но еще более высокая эффективность будет достигнута при переводе производства на выпуск конструкций из ячеистого бетона с объемной массой 600, а затем и 500 кг/м3. Конструкции из таких бетонов будут еще легче и дешевле. Возрастет производительность труда на заводах и использование их мощностей, увеличится фондоотдача (уменьшатся удельные капиталовложения).

Для перехода на производство и применение ячеистых бетонов с пониженной объемной массой (600, а затем и 500 кг/м3) имеются все предпосылки. Это многочисленные теоретические и лабораторные исследования, показывающие возможность получения таких бетонов с контрольной прочностью (соответственно) не менее 40 и 30 кгс/см2. Изучены свойства таких бетонов, а главное то, что ряд передовых заводов (Свердловский, Ворошиловградский, Автовский, Березпиковскнй) уже практически освоили их выпуск.

Большое значение имеет издание новой редакции Инструкции по технологии изготовления изделий из ячеистых бетонов (СН 277-70), в которой отражены все современные достижения в области технологии и имеются необходимые данные для освоения производства ячеистых бетонов с пониженной объемной массой.

Переход на применение конструкций из ячеистых бетонов с пониженной объемной массой будет происходить, видимо, в два этапа. Сначала ряд заводов будет изготовлять конструкции из бетона с объемной массой 600 кг/м3 без изменения их толщины, в отдельных случаях с некоторым усилением армирования. Затем начнется освоение производства бетона с объемной массой 500 кг/м3. В этом случае необходимо будет уменьшить толщину конструкций (с соответствующим изменением армирования).
В первом случае основной эффект будет заключаться в уменьшении веса конструкций и себестоимости бетона, а также в повышении теплозащитных свойств стен и покрытий, во втором - помимо этого, будет уменьшаться толщина конструкций. Средние показатели эффективности снижения объемной массы ячеистого бетона приведены в таблице, из которой видно, что при использовании бетонов с объемной массой 500 вместо 700 кг/м3 толщина конструкций может быть уменьшена на 25%. Следовательно, стоимость их сократится не менее чем на 25%, а выпуск продукции увеличится на 40%.

В связи с тем, что в ячеистых бетонах с пониженной объемной массой расходуется несколько больше, чем обычно, алюминиевой пудры, следует указать, что связанное с этим увеличение стоимости бетона значительно перекрывается экономней от снижения расхода вяжущего и кремнеземистого компонента. Кроме того, как показано в таблице, достигается увеличение съема изделий с одного автоклава, так как сокращается продолжительность автоклавной обработки и автоклав вмещает больше изделии меньшей толщины.

Однако еще более существенное значение, чем экономия за счет снижения расхода сырья н повышенного съема продукции с автоклава, будет иметь повышенная эксплуатационная стойкость ячеистого бетона с пониженной объемной массой. Исследованиями установлено, что трещиностойкосгь как на стадии изготовления, так и в период эксплуатации ячеистого бетона с уменьшением его объемной массы повышается. Несмотря па то, что после автоклавной обработки у изделий с меньшей объемной массой весовая влажность выше, процессы внутреннего влагоперепоса и внешнего массообмена в этом случае, обеспечивают лучшую трещиностойкость в условиях эксплуатации.

Необходимо учитывать также, что с уменьшением объемной массы степень увлажнения изделий из ячеистого бетона повышается. Наиболее типичным видом увлажнения ячеистого бетона при перевозках или хранении изделий и при их монтаже является капиллярный подсос. Учитывая это, для повышения стойкости ячеистый бетон с пониженной объемной массой следует особенно тщательно предохранять от увлажнения.

Наиболее эффективным средством защиты ячеистого бетона от увлажнения путем капиллярного подсоса является объемная гидрофобизация, т. е. придание тем или иным способом ячеистому бетону водоотталкивающих свойств. Этот способ более надежен, чем защита поверхности (оклейка или окраска). Кроме того, ячеистый бетон, защищенный от увлажнения во всем объеме (а не только с поверхности), способен терять влагу с такой же интенсивностью, как и незащищенный.
Наконец, объемная гидрофобизация ослабляет вредное воздействие углекислого газа. Как известно, взаимодействие гидросиликатов кальция с углекислым газом приводит в одних случаях к падению прочности, в других — к повышенным деформациям, а иногда и к тому и к другому вместе. При этом защитить ячеистый бетон от вредных последствий этого вида газовой агрессии до последнего времени не удавалось. Работы НИИЖБ показали, что при определенных условиях гидрофобизированный ячеистый бетон хорошо противостоит действию углекислого газа.

Значение объемной гидрофобизации ячеистых бетонов не ограничивается приведенными положениями. Заметное снижение величины капиллярной конденсации у гидрофобизированных ячеистых бетонов является тоже существенным обстоятельством, поскольку позволяет повысить стойкость ячеистых бетонов к атмосферным воздействиям. Оно обусловлено свойствами стенок пор и характером всей системы норового пространства.

В последние годы все больше внимания уделяют изучению характера порового пространства в ячеистых бетонах, имеющих свои специфические особенности, которые связаны со значительным количеством воды затворения и наличием искусственно созданных порообразователем макропор.
Задача состою в том, чтобы научаться быстро определять качественные характеристики порового пространства, знать, какие поры и при каком виде воздействий опасны. Необходимо создать такие условия изготовления, при которых можно получить ячеистый бетон с оптимальными свойствами.

Ячеистый бетон. Опыт применения в Латвии.

Латвия имеет длительный опыт производства и применения изделий из автоклавного ячеистого бетона. Первое производство было построено в 1939 г. и выпускало изделия под торговым знаком «Сипорекс» и объемной массой 600 - 700 кг/м3. Уже 65-летний опыт применения ячеистого бетона подтвердил, что этот материал является долговечным и хорошо приспособлен к климатическим условиям Латвии. Использование ячеистого бетона в жилищном строительстве началось со строительства малоэтажных домов. В Риге сохранилось жилые дома, построенные 65 лет тому назад и до сих пор не имеющих наружной отделки. Эти здания хорошо сохранились, без каких-либо признаков разрушения. Это указывает на то, что наружная отделка стен из ячеистого бетона имеет в основном декоративно-эстетическое назначение. Разумеется, сам материал при этом должен быть морозостойким, а вертикальные и горизонтальные швы качественно заполнены раствором.

В начале 1960-х годов начал работу Вангажский завод, который выпускает продукцию до сих пор с объемной массой ячеистого бетона 600 кг/м3. Точность геометрических размеров этих изделий не позволяет вести кладку на клею. С ведением в Латвии с 1.01.2003 г. повышенных нормативов по теплозащите зданий, в наружных стенах из ячеистобетонных блоков с объемной массой 600 кг/м3 требуется дополнительное утепление Согласно строительного норматива Латвии LВN 002-01 для жилых зданий нормативное значение коэффициента сопротивления теплопередаче составляет R0 > 3,33 м2 °С/Вт Поэтому при объемной массе ячеистого бетона 600 кг/м3 даже однослойная стена толщиной 400 мм не удовлетворяет требованиям вышеуказанного норматива. Утепление стен из ячеистого бетона уменьшает их конкурентоспособность по сравнению с блоками из других материалов - керамзитобетона, пустотных камней, керамики и др, т к при необходимости дополнительного утепления стен теряется основное преимущество ячеистого бетона - хорошие теплозащитные свойства этого материала.

В связи с этим существенным сдвигом на рынке стеновых материалов Латвии явилось появление ячеистого бетона нового поколения с торговым знаком AEROC (light as air hard as rock), который выпускается на новых современных заводах, построенных в Эстонии и Латвии  Ячеистый бетон нового поколения имеет следующие основные отличия от т.н. обычного ячеистого бетона объемной массой 600 кг/м3 объемная масса ячеистого бетона AEROC составляет от 350 кг/м3 до 400 кг/м3 (средняя 385 кг/м3)
коэффициент теплопроводности для сухого материала λ=0,09 (Вт/м°С),
средняя прочность на сжатие 2,5 N/мм2 (класс по прочности В2)
морозостойкость 50 циклов (определено согласно методики ГОСТ 25485-89),
точность геометрических размеров по высоте блока ± 1мм, по ширине блока ±1,5 мм, что позволяет вести кладку на клею

Материал с вышеуказанными характеристиками для однослойной наружной стены полностью удовлетворяет требованиям строительных нормативов Латвии по теплозащите зданий. При толщине однослойной стены 375 мм, коэффициент сопротивления теплопередаче составляет Ro=3,95 м2 °С/Вт, что на 20% выше нормативной величины
Благодаря этому, а также удобству и быстроте в работе, меньших затрат на отделку и др. преимуществ, ячеистый бетон нового поколения AEROC быстро завоевал популярность в строительстве зданий различного назначения и объемы его применения быстро растут
Для того чтобы ячеистый бетон нового поколения также мог занять достойное место среди других стеновых материалов, в нормативных документах, в т.ч. нормативных документам Украины следует узаконить этот материал

Во-первых, это означает, что ячеистый бетон с объемной массой < 400 кг/м3 следует отнести не к теплоизоляционному, а к конструкционно-теплоизоляционному ячеистому бетону с минимальным классом по прочности В 1,5 (средняя прочность на сжатие 2 Н/мм2) Это позволит проектировщикам его включить в стеновые конструкции, воспринимающие нагрузки Теплоизоляционный ячеистый бетон, как известно, не предусмотрен для восприятия каких либо нагрузок

Во-вторых, необходимо узаконить, что равновесная влажность, те расчетное массовое отношение влаги в материале составляет от 4% до 5% (в зависимости от условий эксплуатации), а не 8-12%, как это предусмотрено в нормативных документах России. В этом случае для ячеистого бетона с классом плотности D 400 расчетный коэффициент теплопроводности λ находится в пределах 0,10-0,11 (Вт/м °С), что позволяет возводить наружные стены без дополнительного утепления. Вышеуказанная величина равновесной влажности подтверждена экспериментальными исследованиями [1, 2, 3, 4], а также принята в нормативных документах различных стран, в т.ч. Белоруссии (СНБ 20401-97)

Усадка газобетона при различных способах автоклавной обработки.

Известно, что усадка ячеистого бетона после автоклавной обработки в среде насыщенного пара довольно высока, в несколько раз больше, чем тяжелого бетона. Изучалось изменение усадки газобетона, подвергнутого автоклавной обработке по новому способу и среде насыщенного и перегретого пара с температурой до 250°С с последующим вакуумированнем среды автоклава после снижения давления пара.
Газобетонные образцы оптимального состава с объемной массой 700- 75U кг/м3 хранились в лабораторных условиях. Температура окружающей среды колебалась от +21 до +23° С, а относи тельная влажность воздуха составляла 45-51%. Величину линейной усадки образцов 7X7X21 см определяли на индикаторном приборе, рекомендуемом ГОСТ 12852—67, который позволяет при снятии отсчетов регистрировать изменения размеров образца с точностью до 0,01 мм. Усадку определяли на трех образцах-близнецах.

Отсчет вели от значений размеров остывших образцов после автоклавной обработки. Значения усадки в первые 30 дней определяли вначале через 3 дня, затем через каждые семь суток. После этого снимали отсчеты через каждые 15 суток за время до четырех месяцев. Затем образцы помещали в сушильный шкаф и высушивали до постоянного веса при +105° С. Полной считалась усадка высушенных образцов.
Интенсивная усадка газобетона протекает в первые 11 суток. При этом происходит также резкое снижение влажности газобетона. После того, как влажность образцов составит 8%, линейные размеры образцов изменяются медленнее. Полностью усадка стабилизируется при влажности образцов 4—5%, что соответствует равновесной влажности среды, при которой хранились образцы в лабораторных условиях. Такое явление наблюдалось при выдерживании образцов в указанных условиях на протяжении до 60 суток. После этого изменений в линейных размерах образцов не наблюдалось.

Усадка образцов, подвергнутых автоклавной обработке в среде насыщенного пара или по режиму 2+8+1, имела максимальные значении и составляла 0,76 мм/пог.м.

Значения усадки резко уменьшаются в образцах, подвергнутых автоклавной обработке в среде насыщенного и перегретого пара. При дополнительной выдержке образцов в среде перегретого пара с температурой до 250° С усадка снижается за такое же время до 0,25 мм/пог.м. При последующем вакуумировании среды автоклава с остаточным давлением до 100 мм рт. ст. усадка при указанных условиях автоклавной обработки имела минимальные значения и составлялa 0.1 мм/пог.м.

Подобная закономерность наблюдается в значениях полной усадки. Так, в образцах, подвергнутых автоклавной обработка в среде насыщенного пара, полная усадка составляет 1.28 мм/пог.м,. а в подобных образцах, запаренных в среде насыщенного и перегретого пара с температурой до 250°С с последующим вакуумированием автоклава, полная усадка не превышала 0,6 мм/пог.м.
Таким образом, результаты исследований показали, что новый способ автоклавной обработки дает возможность получить газобетон не только с пониженной влажностью, но и с весьма малыми значениями усадки.

Для предотвращения последующего увлажнения, а, следовательно, и увеличения усадки необходимо применять соответствующие защитные покрытия поверхностей газобетонных изделий.

Нередко проектировщиками задаются вопросы о величине сорбционной влажности ячеистого бетона и скорости высыхания стены
Сорбционная влажность характеризует способность материала поглощать пары воды из окружающего воздуха. Она ровняется влажности материала после окончания процесса поглощения им паров и определяет теплотехнические свойства материала в целом ограждающих конструкций зданий в процессе их эксплуатации Сорбционная влажность определяется согласно ГОСТ 24812-81 «Метод определения сорбционной влажности» и ее величина не должна превышать допустимую величину, указанную в ГОСТ 25485-89 «Бетоны ячеистые. Технические требования». Согласно ГОСТ 25485-89 для ячеистых бетонов на песке плотностью 400 кг/м3 и 500 кг/м3 при относительной влажности воздуха 75% Сорбционная влажность должна быть не более 8%.

В действительности для ячеистобетонных изделий плотностью < 400 кг/м3 Сорбционная влажность при относительной влажности воздуха 75% составляет не более 4%, а для изделий плотностью < 500 кг/м3 не более 6%. Характер изменения сорбционной влажности для различиях материалов приведен на рис. 2. Как видно из рис. 2 в диапазоне относительной влажности воздуха от 55% до 75%, что представляет практический интерес для жилых и общественных зданий, существенной разницы в величине сорбционной влажности сопоставленных материалов нет. Поэтому ошибочно мнение о том, что в жилых зданиях ячеистый бетон намного больше впитывает влагу из окружающего воздуха, чем другие материалы. Это утверждение справедливо лишь в промышленных или животноводческих зданиях с влажным режимом эксплуатации.

На рис. 3 приведены данные, характеризующие скорость высыхания однослойной наружной стены из ячеистого бетона. Как видно из рис. 3 уравновешенная весовая влажность 4-6% в наружной стене достигается после первого отопительного периода [3]. Если же наружная поверхность покрыта паронепроницаемым покрытием, тогда процесс сушки стены происходит медленнее и занимает более длительное время.
Следует отметить, что и для других материалов - керамзитобетон, кирпичная кладка, дерево и др. равновесная влажность находится в тех же пределах что и ячеистого бетона, однако, длительность высылания стены в зависимости от конструкции стены может быть значительно больше.Газобетон. Способ объемной гидрофобизации. 

Высокая влагоемкость и гигроскопичность ячеистых бетонов независимо от технологии производства и способа твердения позволяет применять их только в зданиях с сухими и нормальными режимами. В помещениях с повышенной влажностью применение ячеистых бетонов в настоящее время значительно ограничено. Кроме того, практика показывает, что на строительно-монтажных площадках далеко не всегда создаются благоприятные условия, исключающие увлажнение этих конструкций во время строительно-монтажных работ и транспортирования изделий.
Какие же факторы влияют на влагоемкость и гигроскопичность ячеистых бетонов?
Известно, что при твердении ячеистого бетона часть воды затворения идет на гидратацию вяжущего, а большая часть остается свободной. Свободная вода, испаряясь из затвердевшего бетона, образует капилляры, которые часто остаются открытыми. Такие поры, особенно большого диаметра, являются причиной низкой морозостойкости, если они заполняются водой непосредственно при соприкосновении с нею или счет конденсации пара. Вода эта впоследствии замерзает, разрушая материал. Наличие открытых пор является также причиной деформации и разрушении ячеистого бетона, так как способствует развитию в нем в процессе эксплуатации различного рода дефектов структуры.

Увлажнение материала зависит от способа проникновения влаги. Так, при поглощении влаги из воздуха происходит ее адсорбция и конденсация. И то и другое явление зависит от структуры материала. При соприкосновении с водой наблюдаются смачивание (капиллярный подсос), проникновение влаги под действием гидростатического давления, термодиффузионных и других процессов.
При адсорбции образуется адсорбционный слой воды, который вызывает понижение прочности материала. Этот эффект является обратимым или, во всяком случае, может быть вполне обратимым, так как при исчезновении адсорбированной воды в процессе высушивания восстанавливается первоначальная наивысшая прочность, присущая сухому ячеистому бетону. Однако при адсорбции влаги из воздуха наряду с обратимым эффектом понижения прочности газобетона, капиллярные поры которого частично заполняются водой, возникают еще и необратимые эффекты, ведущие к понижению прочности, а в конечном счете и к полному разрушению ячеистого бетона. Такие необратимые эффекты чаще всего появляются при соприкосновении жидкой фазы (воды) с поверхностью ячеистого бетона.

Под действием проникающей по капиллярам воды может происходить довольно быстрое растворение даже малорастворимых новообразований. Причина такого необратимого эффекта под влиянием воды, заполняющей поровую структуру, была в свое время установлена П. А. Ребиндером. Она заключается в растворении мест контакта между отдельными кристалликами, сросшимися в кристаллизационную структуру. При этом избыток растворенного вещества как бы переносится через раствор и выделяется в порах на свободной поверхности этих кристалликов, в результате чего видимой потери в весе не будет, но прочность сильно понижается. Характер заполнения ячеистого бетона водой при соприкосновении с ней можно представить себе следующим образом: вода вначале поднимается по более крупным капиллярам и по мере движения отсасывается более мелкими. Такое движение воды или капиллярный подсос в значительной степени зависит от количества капилляров, на концах которых наблюдается перепад давления. В ячеистом бетоне, где капилляры переменного сечения расположены хаотически по всему объему тела, всегда имеются капилляры, ориентированные перпендикулярно направлениям движения жидкости. Эти капилляры не участвуют в подсосе воды, так как в них пет перепада давления. К капиллярам, не участвующим в капиллярном подсосе, относятся также замкнутые (тупиковые) поры.

Предварительные работы, которые были проведены в НИИЖБ в 1970 г., а также изучение отечественной и зарубежной литературы показали, что кроме защиты поверхности ячеистого бетона, т. е. создания гидрофобной пленки, может быть предложен более радикальный путь борьбы с капиллярным подсосом. При этом долговечность ячеистых бетонов обеспечивается их уплотнением за счет заполнения капилляров нерастворимыми в воде веществами либо создаются условия, при которых стенки капилляров не будут пропускать влагу к новообразованиям.

Было установлено, что большинство гидрофобизирующих веществ, пригодных для объемной гидрофобизации плотного бетона при обычных способах их введения в смесь, не дают положительного эффекта в производстве автоклавного ячеистого бетона, особенно газобетона.
В настоящей статье приведены результаты исследования влияния некоторых технологических факторов на капиллярный подсос газобетона, а также характеристики предложенного нами способа объемной гидрофобизации.

Методика определения подсоса заключалась в следующем. Образцы размером 7X7X22 см высушиваются до постоянного веса и погружаются в воду в вертикальном положении на глубину до 3 см в ванну с постоянным уровнем воды. Торцы предварительно очищают от масла, а боковые стороны призмы покрывают парафином.
По истечении 1, 3 ,7, 20, 30, 70 и 100 ч с момента погружения призмы взвешивают и по разности веса определяют прирост влаги в весовых процентах в образце. Таким способом определяли кинетику капиллярного подсоса во времени и полный капиллярный подсос.
Параллельно для выявления эффекта гидрофобизирующей добавки изучался капиллярный подсос в образцах обычного бетона того же состава и объемной массы. Капиллярный подсос газобетона вычислили как среднеарифметическое из результатов испытания трех образцов.
Для изучения влияния некоторых технологических факторов на капиллярный подсос газобетона, а также для исследования возможности снижения капиллярного подсоса были использованы материалы, химический состав которых указан.

Капиллярный подсос зависит от количества микрокапилляров, образованных за счет воды затворения. На основании этого можно было ожидать, что с увеличением количества воды затворения при изготовлении ячеистой смеси, т. е. с повышением В/Т, капиллярный подсос должен увеличиваться. Для опытов были изготовлены образцы газобетона с объемной массой 600 кг/м3 и разным количеством воды затворения, что должно было соответствовать водотвердому отношению 0,4; 0.5 и 0,6. Одновременно были изготовлены такие же образцы с объемной массой 600 кг/м3, размером 10Х10Х10см для определения предела прочности при сжатии.

Наибольшая прочность и наименьший капиллярный подсос характерны для газобетона с водотвердым отношением 0,5. Так, при В/Т, равном 0,5, прочность при сжатии соответствовала 48 кгс/см2, а увеличение веса за счет капиллярного подсоса составляло 26%. При В/Т, равном 0,4 и 0,6, был получен газобетон с прочностью соответственно 41 и 43 кгс/см2, а увеличение веса за счет капиллярного подсоса было равно 33 и 34%.

Из приведенных данных видно, что эффективность капиллярного подсоса не столько зависит от величины В/Т, сколько от структуры материала. Капиллярный подсос сильно зависит от объемной массы газобетона, доказательством чему могут служить результаты соответствующих исследований.
C уменьшением объемной массы, т.е. с увеличением количества макропор, полученных в результате взаимодействия извести с алюминиевой пудрой, капиллярный подсос возрастает. Если для объемной массы 970 кг/м3 увеличение веса за счет капиллярного подсоса составляет 16%, то для объемной массы 730 кг/м3 оно доходит до 24%, а для объемной массы 400 кг/м3 — до 50% веса образца.

Большую роль играет также тепловлажностная обработка. По данным Ф. М. Иванова, с увеличением температуры повышается объем макропор в бетоне, а следовательно, и его проницаемость. Чтобы выяснить, как влияет тепловлажностная обработка ячеистого бетона на капиллярный подсос, были изготовлены две партии образцов газобетона с объемной массой 700 кг/м3 одного и того же состава. В одном случае образцы были подвергнуты провариванию при 95е С при нормальном давлении, а в другом - запариванию. Капиллярный подсос запаренного ячеистого бетона выше, чем пропаренного, на 40—50%.
Таким образом, данные, полученные нами, также подтвердили закономерность, на которую указывает Ф. М. Иванов.

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. Так, например, если через 1 ч контрольные образцы газобетона на смешанном вяжущем с объемной массой 450 кг/м3 увеличились в весе за счет капиллярного подсоса на 25%», а через сутки на 36%», то образцы такого же газобетона, но с добавкой 10% битума увеличились в весе за счет капиллярного подсоса на 4,5 и 9%. Через 100 часов количество впитанной воды в гидрофобизированном образце возросло до 13% веса образца, в то время как контрольные образцы увеличились в весе на 44%.

Еще больший эффект наблюдается в опытах с теплоизоляционным материалом из газозолосиликата. Если контрольные образцы газозолосиликата с объемной массой 300 кг/м3. в течение суток набирают влаги до93% по весу, то такие же образцы, но с добавкой битума в количестве 8% веса сухих веществ увеличились в весе только на 15%. Количество впитываемой влаги практически не меняется при дальнейшем нахождении образца в воде.

Чтобы установить, как влияет добавка битума на сорбционные свойства ячеистого бетона, были изготовлены образцы газобетона размером 10Х10Х10 см на разных вяжущих, с объемной массой 600 кг/м3 с добавкой битума и без добавки (контрольные). После автоклавной обработки готовили пластины размером 10Х10Х1.5 см, которые помещали над водой в закрытом эксикаторе.
Добавка битума в количестве 5% к газобетону независимо от вида нижущего снижает адсорбцию до 30%. Такое же явление наблюдается при испытании газобетона на паропроницаемость.
Интересно отметить, что десорбция влаги из гидрофобизированных образцов газобетона в лабораторных условиях такая же, как и у образцов из негидрофобизированного газобетона.

Газобетон. Атмосферная стойкость.

Разработанная НИИЖБ и другими институтами технология позволяет готовить крупноразмерные изделия для ограждающих конструкций из газобетона с объемной массой 550—600 кг/м3 с достаточно высокими прочностными показателями.
Для решения вопроса о возможности использования таких конструкций в строительстве жилых и промышленных зданий необходимо исследовать атмосферную стойкость этого газобетона.
Известно, что ячеистый бетон в процессе эксплуатации подвергается воздействию как физических, так и химических факторов. К физическим факторам относятся: 1) расклинивающее действие влаги при ее замерзании в ячеистом бетоне; 2) попеременное увлажнение и высыхание, а также попеременное нагревание и охлаждение. Химические факторы — это воздействие углекислого газа воздуха на новообразования, возникающие в процессе тепловлажностной обработки.

В настоящей статье приводятся результаты исследований стойкости газобетонов с объемной массой 550— 600 кг/м3, полученных при оптимальном соотношении различных вяжущих и кремнеземистого компонента.
Химический состав использованных материалов приведен в табл. 1. Скорость гашения извести составляла 6—8 мин; температура гашения 82—88° С; дисперсность молотой извести-кипелки—4000 см2/г; дисперсность молотого шлака и песка соответственно 4000 и 2500 см2/г.

Газобетон готовили при соотношении цемента и песка 1:1 по весу. Для ускорения процесса вспучивания к смеси добавляли 3% извести от веса цемента.

Раствор для газошлакобетона получали из известковошлакового вяжущего и песка в соотношении 1:0,6. Брали такое количество извести, чтобы активность смеси из расчета на содержание СаО соответствовала 8%. Для получения газобетона на смешанном вяжущем готовили смесь из цемента, извести и песка в соотношении 1:1:3. Количество воды затворения брали с таким расчетом, чтобы во всех случаях текучесть смеси составляла 22 vja по Суттарду, а температура смеси равнялась 10° С Параллельно с образцами с объемной массой 600— 550 кг/м3 для сравнения готовили образцы того же состава с объемной массой 700 кг/м3. Как указывалось ранее, одним из факторов, влияющих на образование и развитие микротрещин, является попеременное увлажнение и высушивание, которое приводит к быстрому расшатыванию структуры н в конечном счете к полному разрушению бетона.

Причиной такого необратимого разрушения, как указывал академик Ребиндер, является то, что при увлажнении происходит постепенное растворение мест контакта между отдельными кристалликами, сросшимися в кристаллизационную структуру. При сушке, кроме того, материал разрушается вследствие дифференциального изменения объема, возникающего в наружных п внутренних зонах материала, и появления в связи с этим растягивающих и раскалывающих напряжений.

Для изучения влияния попеременного увлажнения и высушивания приготовленные образцы после предварительного увлажнения в течение 7 ч и последующей сушки в течение 16 ч при температуре 105±5°С испытывали па прочность при сжатии (образцы размером 10Х10Х10 см) и прочность при растяжении (раскалывании). Кроме того, определяли динамический модуль упругости (образцы размером 7Х7Х35 см).
Наши исследования показали, что прочность на сжатие практически не изменилась через 21 цикл попеременного увлажнения и высушивания, в то время как динамический модуль упругости уже через 4—6 циклов резко снизился с 24 000 до 12 000 кгс/см2, т. е. на 50% для газобетона, и с 22 000 до 18000 кгс/см2, т е. на 18% для газошлакобетопа. Интересно отметить, что динамический модуль упругости у газобетона на смешанном вяжущем после четырех циклов попеременного увлажнения и высушивания снизился па 75—80%.

Проведенные сравнительные испытания газобетонов тех же составов, по с объемной массой 700 кг/м3 показали, что через 4 цикла их динамический модуль упругости снижается па 60—65%. Прочность при сжатии не является характерным показателем деструктивного процесса, так как на протяжении 21 цикла практически не меняется. Влияние попеременного замораживания и оттаивания на стойкость газобетонов с объемной массой 550—600 кг/м3 изучалось в соответствии с ГОСТ 12852—67. Кроме того, изучалось повеление образцов при хранении на Кришной станции с последующим замораживанием и оттаиванием.
У всех видов газобетонов независимо от их объемной массы после 50 циклов замораживания и оттаивания коэффициент морозостойкости был равен 1. Никаких следов разрушения при внешнем осмотре не наблюдалось. После года хранения таких же образцов на крышной станции с последующим замораживанием и оттаиванием в течение 50 циклов на 8-10% снижается прочность у газобетона на цементе, на смешанном вяжущем и на 12-14% у газошлакобетона. Для газобетонов тех же составов, по с объемной массой 700 кг/м3

прочность снижалась до 15-18%, потеря же в весе во всех случаях составляла 4—5%.
Из химических факторов, воздействующих на стойкость газобетона с пониженной объемной массой, мы изучали влияние углекислого газа.

Известно , что ячеистый бетон при определенных влажностных условиях карбонизируется с образованием карбоната кальция гелия кремневой кислоты. Изучали в основном ячеистый бетон с объемной массой 700 кг/м3 и выше. Представляло интерес как будет вести себя газобетон с объемной массой 550—600 кг/м5 на различных вяжущих в атмосфере со 100% углекислого газа. Стойкость материала характеризовалась изменением прочности при сжатии, динамического модуля упругости и усадки в процессе карбонизации. Методика этих исследовании заключалась в следующем. Готовые образцы после предварительной сушки при температуре 105±5°С помещали в герметически закрытую камеру над водой, пока материал не приобретал адсорбционную влажность. После этого образцы загружали в карбонизационную камеру.

Предварительно определяли начальные характеристики газобетонов (прочность при сжатии, при раскалывании, объемную массу, влажность и содержание С02). Кроме того, определяли динамический модуль упругости и измеряли длину для нахождения усадки. В процессе карбонизации через заданные промежутки времени (1, 3, 7, 10, 14 и 20 суток) определяли усадку образцов, динамический модуль упругости, прочность при сжатии и растяжении. Для определения степени карбонизации отбирали пробы с наружной стороны образцов, из середины (па глубине 5 см) и в промежутке между этими двумя точками (на глубине 2,5 см).

Полнота карбонизации характеризовалась одинаковым содержанием С02 по всему сечению образцов.
О ней судили также по увеличению их объемной массы. Для газобетона на цементе и для газошлакобетона степень карбонизации через трое суток достигала 18-22, за 10 суток - 80%. Для газобетона на смешанном вяжущем уже через трое суток степень карбонизации составляла 56-58%, и через 10 суток процесс практически заканчивался. Количество поглощенного углекислого газа для газобетона с объемной массой 550-600 кг/м3 независимо от вида вяжущего составляет 8-11% веса образца, что соответствует 18- 25% СаСОз и разложению 24-33% одноосновного гидросиликата, т. е. почти всего количества новообразований в материале. Можно отметить, что количество разложившихся в материале новообразований хорошо совпадает с определенным ранее содержанием их в газобетоне с объемной массой 700 кг/м3.

Характер изменения фактической прочности газобетонов различного состава в ходе карбонизации показан в табл. 3. Так, через трое суток карбонизации снижение прочности газобетона на цементе доходит до 18%, через 14 суток — до 30% исходной, а через 20 суток, т. е. при полной карбонизации, прочность снова повышается, достигая 80% первоначальной. Снижение прочности газобетона на смешанном вяжущем составило через трое суток 22%, через 14 суток — 26% и через 20суток — 26%. Прочность газошлакобетона уменьшилась за это время соответственно па 7, 27 и 22%. Такой же приблизительно характер изменения прочности наблюдается у высушенного до постоянного веса карбонизированного газобетона.
Характер изменения динамического модуля упругости для всех видов ячеистого бетона приблизительно одинаков, он снижается па 25-35%.

Следует отметить, что если у газобетонов различного состава с объемной массой 700 кг/м3 в процессе карбонизации обнаруживается значительное количество раскрытых трещин (хотя прочность на сжатие при этом снижается незначительно), то у газобетонов с объемной массой 500—600 кг/м3 таких явлений не наблюдается.
Усадка газобетонов с объемной массой 550—600 кг/м3 в процессе карбонизации достигает максимальной величины к 10 суткам и соответствует 1,25—1,35 мм/м.
Наряду с изучением угадки газобетонов и процессе карбонизации при постоянной влажности была исследована полная усадка предварительно карбонизированных в течение 20 суток газобетонов различных составов. Установлено, что полная усадка, т.е. усадка, полученная при высушивании водонасыщенного карбонизированного газобетона до его постоянного веса при нормальных условиях, а затем при температуре 105+5° С, различна и зависит от вида применяемого вяжущего. Полная усадка газобетона и газошлакобетона доходит до 5,1—4,7 мм/м, а газобетона па смешанном вяжущем— до 2,7 мм/м. Полная усадка таких же материалов до карбонизации составляет 1,6—1,8 мм/м.

ВЫВОДЫ

Атмосферная стойкость газобетонов с объемной массой 550—600 кг/м3 на различных вяжущих выше, чем у газобетонов с объемной массой 700 кг/м3 того же состава.
Несмотря на большое снижение динамического модуля упругости у газобетона па смешанном вяжущем при переменном увлажнении и высушивании, полная усадка при карбонизации значительно меньше, чем у газобетона на цементе и у газошлакобетона.
Коэффициент морозостойкости после 50 циклов замораживания и оттаивания выше нормативных требований.

Газобетон. Способ объемной гидрофобизации.

Высокая влагоемкость и гигроскопичность ячеистых бетонов независимо от технологии производства и способа твердения позволяет применять их только в зданиях с сухими и нормальными режимами. В помещениях с повышенной влажностью применение ячеистых бетонов в настоящее время значительно ограничено. Кроме того, практика показывает, что на строительно-монтажных площадках далеко не всегда создаются благоприятные условия, исключающие увлажнение этих конструкций во время строительно-монтажных работ и транспортирования изделий.

Какие же факторы влияют на влагоемкость и гигроскопичность ячеистых бетонов?
Известно, что при твердении ячеистого бетона часть воды затворения идет на гидратацию вяжущего, а большая часть остается свободной. Свободная вода, испаряясь из затвердевшего бетона, образует капилляры, которые часто остаются открытыми. Такие поры, особенно большого диаметра, являются причиной низкой морозостойкости, если они заполняются водой непосредственно при соприкосновении с нею или счет конденсации пара. Вода эта впоследствии замерзает, разрушая материал. Наличие открытых пор является также причиной деформации и разрушении ячеистого бетона, так как способствует развитию в нем в процессе эксплуатации различного рода дефектов структуры.

Увлажнение материала зависит от способа проникновения влаги. Так, при поглощении влаги из воздуха происходит ее адсорбция и конденсация. И то и другое явление зависит от структуры материала. При соприкосновении с водой наблюдаются смачивание (капиллярный подсос), проникновение влаги под действием гидростатического давления, термодиффузионных и других процессов.
При адсорбции образуется адсорбционный слой воды, который вызывает понижение прочности материала. Этот эффект является обратимым или, во всяком случае, может быть вполне обратимым, так как при исчезновении адсорбированной воды в процессе высушивания восстанавливается первоначальная наивысшая прочность, присущая сухому ячеистому бетону. Однако при адсорбции влаги из воздуха наряду с обратимым эффектом понижения прочности газобетона, капиллярные поры которого частично заполняются водой, возникают еще и необратимые эффекты, ведущие к понижению прочности, а в конечном счете и к полному разрушению ячеистого бетона. Такие необратимые эффекты чаще всего появляются при соприкосновении жидкой фазы (воды) с поверхностью ячеистого бетона.

Под действием проникающей по капиллярам воды может происходить довольно быстрое растворение даже малорастворимых новообразований. Причина такого необратимого эффекта под влиянием воды, заполняющей поровую структуру, была в свое время установлена П. А. Ребиндером. Она заключается в растворении мест контакта между отдельными кристалликами, сросшимися в кристаллизационную структуру. При этом избыток растворенного вещества как бы переносится через раствор и выделяется в порах на свободной поверхности этих кристалликов, в результате чего видимой потери в весе не будет, но прочность сильно понижается. Характер заполнения ячеистого бетона водой при соприкосновении с ней можно представить себе следующим образом: вода вначале поднимается по более крупным капиллярам и по мере движения отсасывается более мелкими. Такое движение воды или капиллярный подсос в значительной степени зависит от количества капилляров, на концах которых наблюдается перепад давления. В ячеистом бетоне, где капилляры переменного сечения расположены хаотически по всему объему тела, всегда имеются капилляры, ориентированные перпендикулярно направлениям движения жидкости. Эти капилляры не участвуют в подсосе воды, так как в них пет перепада давления. К капиллярам, не участвующим в капиллярном подсосе, относятся также замкнутые (тупиковые) поры.

Предварительные работы, которые были проведены в НИИЖБ в 1970 г., а также изучение отечественной и зарубежной литературы показали, что кроме защиты поверхности ячеистого бетона, т. е. создания гидрофобной пленки, может быть предложен более радикальный путь борьбы с капиллярным подсосом. При этом долговечность ячеистых бетонов обеспечивается их уплотнением за счет заполнения капилляров нерастворимыми в воде веществами либо создаются условия, при которых стенки капилляров не будут пропускать влагу к новообразованиям.

Было установлено, что большинство гидрофобизирующих веществ, пригодных для объемной гидрофобизации плотного бетона при обычных способах их введения в смесь, не дают положительного эффекта в производстве автоклавного ячеистого бетона, особенно газобетона.
В настоящей статье приведены результаты исследования влияния некоторых технологических факторов на капиллярный подсос газобетона, а также характеристики предложенного нами способа объемной гидрофобизации.

Методика определения подсоса заключалась в следующем. Образцы размером 7X7X22 см высушиваются до постоянного веса и погружаются в воду в вертикальном положении на глубину до 3 см в ванну с постоянным уровнем воды. Торцы предварительно очищают от масла, а боковые стороны призмы покрывают парафином.
По истечении 1, 3 ,7, 20, 30, 70 и 100 ч с момента погружения призмы взвешивают и по разности веса определяют прирост влаги в весовых процентах в образце. Таким способом определяли кинетику капиллярного подсоса во времени и полный капиллярный подсос.
Параллельно для выявления эффекта гидрофобизирующей добавки изучался капиллярный подсос в образцах обычного бетона того же состава и объемной массы. Капиллярный подсос газобетона вычислили как среднеарифметическое из результатов испытания трех образцов.
Для изучения влияния некоторых технологических факторов на капиллярный подсос газобетона, а также для исследования возможности снижения капиллярного подсоса были использованы материалы, химический состав которых указан.

Капиллярный подсос зависит от количества микрокапилляров, образованных за счет воды затворения. На основании этого можно было ожидать, что с увеличением количества воды затворения при изготовлении ячеистой смеси, т. е. с повышением В/Т, капиллярный подсос должен увеличиваться. Для опытов были изготовлены образцы газобетона с объемной массой 600 кг/м3 и разным количеством воды затворения, что должно было соответствовать водотвердому отношению 0,4; 0.5 и 0,6. Одновременно были изготовлены такие же образцы с объемной массой 600 кг/м3, размером 10Х10Х10см для определения предела прочности при сжатии.

Наибольшая прочность и наименьший капиллярный подсос характерны для газобетона с водотвердым отношением 0,5. Так, при В/Т, равном 0,5, прочность при сжатии соответствовала 48 кгс/см2, а увеличение веса за счет капиллярного подсоса составляло 26%. При В/Т, равном 0,4 и 0,6, был получен газобетон с прочностью соответственно 41 и 43 кгс/см2, а увеличение веса за счет капиллярного подсоса было равно 33 и 34%.
Из приведенных данных видно, что эффективность капиллярного подсоса не столько зависит от величины В/Т, сколько от структуры материала. Капиллярный подсос сильно зависит от объемной массы газобетона, доказательством чему могут служить результаты соответствующих исследований.
C уменьшением объемной массы, т.е. с увеличением количества макропор, полученных в результате взаимодействия извести с алюминиевой пудрой, капиллярный подсос возрастает. Если для объемной массы 970 кг/м3 увеличение веса за счет капиллярного подсоса составляет 16%, то для объемной массы 730 кг/м3 оно доходит до 24%, а для объемной массы 400 кг/м3 — до 50% веса образца.

Большую роль играет также тепловлажностная обработка. По данным Ф. М. Иванова, с увеличением температуры повышается объем макропор в бетоне, а следовательно, и его проницаемость.

Чтобы выяснить, как влияет тепловлажностная обработка ячеистого бетона на капиллярный подсос, были изготовлены две партии образцов газобетона с объемной массой 700 кг/м3 одного и того же состава. В одном случае образцы были подвергнуты провариванию при 95е С при нормальном давлении, а в другом - запариванию. Капиллярный подсос запаренного ячеистого бетона выше, чем пропаренного, на 40—50%.
Таким образом, данные, полученные нами, также подтвердили закономерность, на которую указывает.
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

Статьи по газобетону ( газоблоку ), газобетонных блоков, газосиликатнных блоков

Новости, статьи, слухи, факты, разное и по чу-чуть

Статьи по кирпичу ( рядовому, лицевому,облицовочному,клинкерному, шамотному, силикатному,)