Строительство

Панельное и крупноблочное строительство промышленных и энергетических объектов

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

6-1. КЛАССИФИКАЦИЯ  И  ОСНОВНЫЕ  СВОЙСТВА ЯЧЕИСТЫХ БЕТОНОВ

Ячеистые бетоны являются разновидностью легких бетонов и представляют собой смесь вяжущего, воды, тонкодисперсного кремнеземистого компонента и порообразователя; такие бетоны характерны равномерно распределенными порами размером до 3 мм.

В 1965 г. Госстроем СССР изданы Указания по проектированию конструкций из ячеистых бетонов (СН 287-65) (Л. 93], которые распространяются на проектирование элементов конструкций из различных видов (перечисленных в табл. 6-1) автоклавных и безавтоклавных ячеистых бетонов:

а)         бетонных  одно-  и  двухслойных,  рабо

тающих на внецентренное сжатие;

б)         железобетонных   однослойных  с  обыч

ным армированием  (без предварительного на

пряжения),  работающих на  изгиб и внецен

тренное сжатие;

в)         железобетонных   двухслойных   с   обыч

ным армированием  (-без предварительного на

пряжения)   и   предварительно   напряженных,

работающих на изгиб.

Указания не распространяются на трехслойные элементы конструкций, состоящие из ячеистого и других видов  бетона.

Таким образом Указаниями охватываются все виды стеновых панелей и блоков из ячеистых бетонов.

Ниже приводятся выдержки из этих Указаний в части, касающейся самих ячеистых бетонов:

По условиям твердения ячеистые бетоны подразделяются на автоклавные и безавтоклавные

Автоклавные ячеистые бетоны твердеют

в автоклавах в атмосфере насыщенного пара

при температуре 170—200°С и соответствую

щем этой температуре давлении пара 9—13 WT

(или 8—12 ат).

Безавтоклавные ячеистые бетоны (золобе-тоны) приготовляются на основе цемента, золы-уноса, легкого крупного заполнителя (доменный гранулированный шлак, керамзит, термозит, аглопорит), воды и порообразователей (яено- или тазообразователи). Тепловлажяо-стная обработка этих бетонов производится в пропарочных камерах или электропрогревом при температуре 90—100°С (±5°) и нормальном давлении.

По способу образования пористой структуры ячеистые бетоны (автоклавные и безавтоклавные) подразделяются на бетоны, изготовленные на основе пенооб-разования и на основе газовыделения.

По виду применяемого вяжущего автоклавные ячеистые бетоны подразделяются на цементные, в которых в качестве вяжущего применяется цемент или смешанное вяжущее (с заменой части цемента 40—50% тонкомолотой извести, молотым доменным гранулированным шлаком или другими местными .вяжущими), и бесцементные, в которых в 'качестве основного вяжущего применяется молотая известь, молотый доменный гранулированный шлак или иное местное вяжущее.

Безавтоклавные ячеистые золобетоны преимущественно изготавливаются на цементном вяжущем; допускается изготовление таких бетонов и на смешанном вяжущем.

По области применения ячеистые бетоны подразделяются на следующие группы:

теплоизоляционные — объемным весом в -высушенном состоянии до 500 кг/м3;

конструктивно-теплоизоляционные — объемным весом от 600 до 900 кг/м3 и проектной марки по прочности при сжатии не ниже 25;

конструктивные — объемным весом от 1 000 до 1 200 кг/м3 и проектной марки по прочности при сжатии не ниже 75.

Основные виды ячеистых бетонов, рекомендуемые для применения в практике строительства, на проектирование конструкций из которых распространяются СН 287-65, приведены в табл. 6-1

Автоклавные ячеистые бетоны применяются для несущих, самонесущих и ненесущих элементов конструкций.

Безавтоклавные ячеистые золобетоны применяются только для самонесущих и ненесущих стен.

Ячеистые бетоны, применяемые для изготовления изделий и элементов конструкций зданий, должны удовлетворять следующим требованиям:

1) по проектной марке по прочности — в соответствии с расчетом, но не ниже указанной в п. 4 и выдержках из Указаний, приведенных в главе 17 Указаний; при этом для всех видов конструкций не допускается снижение прочности ячеистого бетона, из которо-

го они изготовлены, на сжатие и растяжение с течением времени;

2)         по  проектной  марке  по   морозостойкости:   для  наружных  ограждающих   конструкций—пп.  2.3  и  2.4   главы   СНиП   И-В.2-62 «Каменные    и    армокаменные    конструкции. Нормы проектирования», но не ниже Мрз 25 для зданий с сухим и нормальным влажност-ным режимом помещений   и не ниже  Мрз 35 для зданий с влажным режимом помещений; для  внутренних  конструкций—не  ниже  Мрз 15; раствор для кладки стен и заделки стыков— не ниже Мрз 35;

3)         по объемному  весу  в  высушенном  состоянии— в соответствии с принятым в проекте, но  не  более значений,  указанных  в п.  4 и в табл. 6-2;

4)         по влажности (весовой) при отпуске изделий    с    завода—показателям    влажности, установленным   государственными   стандартами (или МРТУ, РТУ, ТУ) на каждый вид изделий;

5)         по усадке — в  соответствии  с требованиями нормативных документов по  определению  допускаемой  величины  усадки  ячеистых бетонов.

Объемный вес ячеистого бетона в высушенном (при температуре 100—110° С до постоянного веса) состоянии  (уСух) в зависимости от

его проектной марки по прочности на сжатие должен быть не более значений, приведенных в табл. 6-2.

Отклонения от объемного веса, указанного в- табл. 6-2, допускаются не более 50 кг/м3.

Расчетную установившуюся среднюю влажность  ячеистых  бетонов,    которую   надлежит учитывать при статических и теплотехнических расчетах конструкций, принимают для: - " ячеистых бетонов на кварцевом песке — 8%;

ячеистых бетонов на золах—15%.

Госстроем СССР в 1965 г. утвержден с введением с 1/1 1967 г. Государственный стандарт (ГОСТ 11690-66) на панели из автоклавных ячеистых бетонов для наружных стен производственных зданий [Л. 27], который предусматривает следующие основные положения (кроме указанных выше).

Ячеистые бетоны имеют следующие достоинства как материал для стеновых элементов:

1)         обладая пористой равномерной структурой с замкнутыми ячейками, они имеют, как правило, малые объемный вес и теплопроводность и умеренную сорбционную влажность;

2)         не требуют крупных заполнителей,   которые в ряде мест являются дальнепривозными и дорогими материалами;

3)         при тепловлажностной   обработке   ячеистых бетонов в автоклавах их мелкие кремнеземистые составляющие (молотый песок, зола и т. п.), вступая в химические реакции с известью, являются сами составной частью вяжущего, повышают прочность материала, что позволяет сократить расход основных вяжущих.

Наряду с этим, решая вопросы об использовании ячеистых бетонов для тех или иных конструктивных элементов, надо учитывать, что применение их в несущих конструкциях не дает возможности в полной мере использовать

главное достоинство этих материалов — высокие теплоизолирующие свойства (примерно обратно пропорциональные объемному весу материала). Необходимость восприятия сравнительно высоких напряжений в несущих элементах заставляет изготовлять их из ячеистых материалов сравнительно большого объемного веса и значительной толщины. Так, например, на ряде заводов (в Красноярске, Первоуральске, Таллине; и др.) выпускаются сборные элементы для несущих стен толщиной 35—40 см из ячеистых материалов с объемным весом 900—Г 100 кг I'M3 [Л. 35].

Практика строительства показала, что наи

более целесообразно применять ячеистые бе

тоны для самонесущих стен с объемным весом

500—700 кг/м3 и пределом прочности при

сжатии 35—50 кГ/см2. Для климатических

условий средней, полосы СССР и Урала доста

точна толщина таких стен 15—25 см.       .

По французским техническим условиям для ячеистых бетонов безавтоклавного твердения устанавливаются следующие пределы объемного веса, кг/м3:

для  несущих  элементов   .   .   .   900—1500

для   неяесущих   элементов   300—  800

для перегородок        600—1200

Для изделий из автоклавного ячеистого бетона допускаются объемные веса для несущих элементов от 600 кг/м3 и выше. При проектировании зданий и сооружений с конструкциями из ячеистых бетонов необходимо принимать нормативные объемные веса, учитывающие вес арматуры в изделиях и влажность ячеистого бетона.

Наряду с изложенными достоинствами ячеистые материалы имеют  ряд  недостатков:

это прежде всего способность к быстрому и значительному увлажнению, большая усадка и слабая трещиностойкость.

Увлажнение ячеистых бетонов может быть значительным не только при их смачивании, но и при нахождении материала во влажном воздухе. Величины сорбционного поглощения и водопоглощения ячеистых бетонов приведены в табл. .6-4.

Важным свойством материала, особенно проявляющимся при изготовлении крупных изделий (панелей), является усадка. Усадка ячеистых бетонов мало изучена; по данным исследований [Л. 4, 39, .62], она протекает в течение 10Q—-240 дней и достигает -величины 0,5—0,65 мм/м. По наблюдениям, проведенным на одном из строительств в Сибири, величина усадки газозолобетона в месячном возрасте (после электропрогрева) составляет 1,5 мм/м.

Необходимо обратить самое серьезное внимание на сравнительно многочисленные факты повреждений (трещины, в том числе и сквозные, отслоение части материала и т. д.) стеновых панелей из ячеистых бетонов. Изучение этих явлений [Л. 68] привело к безусловному выводу, что наряду со сравнительно ограниченными случаями некачественного изготовления ячеистого бетона подавляющее большинство повреждений и разрушений панелей из ячеистых бетонов вызывались несоответствием, условий эксплуатации свойствам материала. Прежде всего это относится к чрезмерному увлажнению весьма влагоемкого ячеистого бетона, а иногда и просто его смачиванию (с крыш, карнизов, подоконников и т. д.). Особенно губительно на ячеистый бетон действует частая смена переувлажнения и высыхания, а также замораживание и оттаивание влажного ячеистого бетона.

Морозостойкость материалов для стеновых конструкций считается достаточной, если они выдерживают попеременное замораживание и оттаивание не менее 25 циклов. Ячеистые бетоны правильно выбранного состава и изготовления удовлетворяют этим требованиям. Однако это не может гарантировать долговечности ограждающих конструкций из ячеистых бетонов, если они будут систематически увлажняться.

Опыт эксплуатации показывает, что в местах, где ячеистый бетон оказался по каким-либо причинам увлажненным до величины его водопоглощения, он разрушался в течение одной зимы. Необходимо отметить, что .появле-

ние в панелях из ячеистого бетона трещин отмечается в подавляющем большинстве случаев.

Трещины с раскрытием 0,2—0,3 мм и глубиной до 3—5 см в панелях из ячеистых бетонов появляются иногда сразу после изготовления, а иногда и при эксплуатации возведенных сооружений.

Например, при обследовании жилых домов из автоклавных ячеистобетонных панелей (га-зошлакозолобетон в Нижнем Тагиле) было установлено, что 70% обследованных панелей имели сетку трещин по всей поверхности с шириной раскрытия 0,2—0,3 мм. Около 22% панелей имели трещины в углах проемов и простенках с шириной раскрытия до 0,8 мм и только 8% панелей не имели трещин. Те же явления наблюдались и в ряде других районов (Ангарск, Воркута, Донецк, Краснотурьинск и другие места).

Характерное влияние усадки.в силу изменения влажности установлено в большинстве газозолобетонных стеновых панелей в г. Ангарске, которые в течение первого же года эксплуатации покрываются с внешней стороны мозаичной сеткой трещин, разрывающих защитный слой из цементно-песчаного раствора (толщиной 15—25 мм). Эти трещины частично волосяные, частично же имеют раскрытие до 0,2 мм, меняющееся под влиянием колебаний температуры, глубина трещин 6—8 см (при толщине панели 40 см).

Как показали исследования ЦНИИСК Госстроя СССР [Л. 33], трещины возникают в силу необратимых усадочных деформаций при происходящем, в основном в течение первого года эксплуатации сооружения, сокращении влажности во внешнем слое газозолобетона (толщиной 6—8 см) с 22—30% до 15—3% (при сокращении .влажности в остальной части панели с 36—40% всего до 32—33%).

Учитывая практическую невозможность обеспечить стабильность распределения влажности (а следовательно, и усадок) по времени и толщине панели, мы приходим к выводу, что применение газозолобетонных панелей в климатических условиях, подобных ангарским, является в принципе неправильным.

Характерным является и накопление влаги в зимний период в слое газозолобетона, прилегающем к внешнему защитному слою, с 1,5— 3% до 30—32%. В результате под действием мороза (с частыми изменениями температуры до положительной) во многих панелях происходит    массовое    возникновение    трещин   во

внешней части газозолобетона  (толщиной 2— 3 см) с разрушением защитного слоя.

Из последнего явления ЦНИИСК делает вывод, что для газозолобетонных панелей устройство фактурного слоя из плотного и прочного цементного раствора неприемлемо.

Рекомендуется применять пористые фактуры, паропроницаемость которых должна быть не ниже паропроницаемости газозолобетона. Такими фактурами могут быть цементные растворы с пористыми наполнителями.

В. М. Москвин, Н, И. Левин, Б. А. Новиков, С. А. Семенцов, исследуя многие случаи разрушения крупнопанельных конструкций из ячеистых бетонов [Л. 68], делают следующие основные выводы, которые мы считаем бесспорными и подлежащими учету при проектировании панельных стен из ячеистых бетонов.

1.         Изделия из ячеистого бетона целесообразно использовать для наружных стен в виде самонесущих и навесных панелей и применять их в зданиях с сухим и нормальным режимом эксплуатации   при   температуре   внутреннего воздуха  в отапливаемых   зданиях   не   ниже + 10° и не выше + 22°С.

2.         Конструкции из ячеистых бетонов должны быть надежно защищены  от увлажнения грунтовыми водами и атмосферными осадками, а цоколи зданий иметь   высоту  не  менее 80 см; подоконные участки стен должны защищаться    металлическими    сливами,    а     верх стен — карнизами с достаточным выносом.

3.         Безусловно, недопустимо применять панели из ячеистых бетонов в стенах без цоколей.

4.         Необходимо   уделять   особое   внимание защите ячеистого бетона от увлажнения в парапетах и в подкарнизных стеновых панелях, а также в   местах  примыкания   к   стенам   из ячеистых бетонов кровель зданий меньшей высоты, балконов, козырьков и пр. В этих местах при повышенном   увлажнении   материала   он может быстро разрушаться от попеременного замерзания и оттаивания.

5.         Если изделия из ячеистых бетонов применяются в стенах и покрытиях зданий с повышенной    влажностью    воздуха    помещений (выше расчетной влажности, принятой в «Указаниях   по   проектированию  конструкций   из ячеистых бетонов» СН 287-65), то при проектировании должны быть предусмотрены мероприятия, обеспечивающие высыхание ячеистых бетонов в процессе эксплуатации.

6.         В ограждающих конструкциях из ячеистых бетонов, применяемых в зданиях, где конструкции находятся в условиях высокой влажности, должны предусматриваться пароизоля-ция поверхностей со стороны более высокой влажности, а также и конструктивные меры, обеспечивающие сохранение расчетной установившейся влажности ячеистых бетонов на весь период эксплуатации зданий.

7. Должна быть также обеспечена защита арматуры и закладных деталей от коррозии в процессе эксплуатации зданий.

8.         При наличии химически агрессивной парогазовой среды применение ячеистых бетонов может быть допущено пока только в опытном порядке при условии применения специальных мероприятий по защите бетона и арматуры покрытиями, стойкими в данной среде.

9.         В помещениях зданий, где поддерживается  особенно  высокая   относительная  влажность и где возможно постоянное увлажнение конструкций за   счет   образующегося   на   поверхности конструкций конденсата (стены подвалов, цоколи, панели   перекрытий   санузлов, открытые площадки, карнизы, парапеты, балконы, а также участки конструкций вблизи цеховых ворот или над оборудованием с периодическим интенсивным тепловыделением и последующим  их охлаждением до температуры ниже нуля) применять ячеистый бетон не следует.

10.       В    зданиях   с   высокой   относительной влажностью среды панели для стен рекомендуется выполнять двухслойными с внутренним слоем из тяжелого бетона; покрытия следует делать  только   с   вентилируемой    (совмещенной) кровлей.

11.       В целях предохранения конструкций из ячеистого бетона от увлажнения их атмосферными осадками, а также в целях предохранения арматуры и закладных деталей от коррозии необходимо предусматривать окраску наружной поверхности стен    (в местах   их возможного увлажнения)   гидрофобными   покрытиями и красками или лакокрасочными материалами. Металлические закладные детали необходимо    защищать    в    соответствии   с   СН 206-62.

12.       С целью повышения качества изделий из ячеистых бетонов и в первую очередь повышения    их   трещиностойкости   и   снижения влажности    целесообразно    вводить   в   состав ячеистого    бетона   крупный   легкий   заполнитель— керамзит,  аглопорит,   термозит   и   др., а также использовать новую технологию изготовления   ячеистых   бетонов   с     применением виброформования