ИнтерСтройЭкспо 2016
04.05.2016
С 20 по 22 апреля 2016 года в Санкт-Петербурге, в КВЦ «ЭКСПОФОРУМ» состоялась 22-я Международная выставка «ИнтерСтройЭкспо», крупнейшая на Северо-Западе России международная выставка строительных, отделочных материалов и строительной техники.
Евроасфальт и Евробитум 2016
29.04.2016
Конгресс, который состоится с 1 по 3 июня в Праге, станет важной вехой в развитии асфальтовой и битумной промышленности Европы. Предоставив возможность ведущим специалистам отрасли подвести итоги проделанной работы и наметить планы на будущее, он послужит полноценной стратегической платформой для ее дальнейшего развития.
 

СВОЙСТВА И КОНСТРУКЦИОННЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ФИБРОПЕНОБЕТОНА/Бетон и Железобетон 2012-2/

Моргун Л. В., Моргун В. Н.
Из анализа существующих материалов и способов устройства стен зданий следует, что однослойные ячеистобетонные обладают наилучшим комплексом эксплуатационных свойств. В статье показано, что свойства фибропенобетонов позволяют достигать максимального технико-экономического эффекта в строительстве.
 
XXI век характеризуется ускорением научно-технического прогресса во всех областях человеческой деятельности. Урбанизация (процесс повышения роли городов в развитии общества, который охватывает социально-профессиональную, демографическую структуру населения и его образ жизни) потребовала интенсификации строительных процессов при осуществлении многоэтажной и массовой застройки быстро растущих городов. В 1925 г. на Всемирной выставке в Париже Ле Корбюзье впервые показал новый тип дома, построенного из бетона, который стал прообразом современного строительства в архитектуре и философии жилья [1].
Идея, представленная Ле Корбюзье на выставке, получила динамичное развитие в европейских городах сразу после окончания 2-й мировой войны потому, что надо было строить быстро, прочно и дешево. В России первые шаги в этом направлении были предприняты после постановления 1954 г. «О развитии стройиндустрии». В период с 1956 по 1965 гг. в таких регионах, как Краснодарский край или Ростовская область, вводилось до двух млн м2 жилья в год. Для удовлетворения спроса на строительные материалы в эти годы в стране были введены в строй крупные предприятия по производству цемента, керамзита, железобетонных изделий, крупнопанельного домостроения (КПД), автоклавных бетонов слитной и ячеистой структур. Технологии изготовления материалов на вновь построенных предприятиях опирались на достижения науки того времени.
Прошло 50 лет. Рыночные преобразования, начавшиеся после кризиса 1991 года, показали, что современная стройиндустрия РФ находится на уровне полувековой давности, недостаточном для успешной работы строительного комплекса в современных условиях. Изменились требования к уровню комфортности и планировки жилья. Вступили в действие новые теплотехнические требования к ограждающим конструкциям зданий, и большинство выпускаемых материалов перестало соответствовать новым требованиям. Переориентация строительного комплекса на высокий уровень сопротивления ограждающих конструкций теплопередаче способствовала повышению потребности в энергоэффективных, прочных, долговечных и безопасных теплоизоляционных материалах.
Широко рекламируется и, к сожалению, применяется на практике технология крупнопанельного деревянного домостроения, позволяющая быстро возводить дома из панелей на деревянном каркасе, обшитом снаружи цементно-стружечной плитой толщиной 16.мм, а изнутри — гипсоволокнистым листом толщиной 12 мм. Внутреннее пространство каркаса заполняют утеплителем «Изовер» толщиной 150 мм. Панели изготавливают в заводских условиях, они имеют точные размеры и быстро собираются в готовый объект на строительной площадке. Достоинства такого способа очевидны и всегда проявляются в зданиях мобильного типа, то есть таких, в которых возможна замена теплоизоляционного слоя в случае утраты им эксплуатационных свойств. А недостатки проявляются не в момент сдачи объекта приемочной комиссии, а позже, после некоторого (3…8 лет) срока эксплуатации. При эксплуатации дома, пар, всегда диффундирующий от теплого к холодному через воздухо- и паропроницаемый гипсоволокнистый лист, будет проникать в утеплитель, где и накопится в виде конденсата. Цементно-стружечная плита, практически паро- и воздухонепроницаемая, не позволит сконденсированной влаге испариться. Влага, скопившаяся внутри теплоизоляционного слоя в стеновой конструкции, обеспечит:
•утрату первоначально достигнутого уровня теплоизоляции [2];
•развитие неравномерных усадочных деформаций в теплоизоляционном и ограждающих слоях [3];
•ухудшение эстетических свойств ограждающих поверхностей [2,3].
 
В увлажненном теплоизоляционном материале возникают благоприятные условия для гниения деревянного (или коррозии металлического) каркаса и размягчения гипсоволокнистого листа, так как гипс не водостойкий материал. Развитие перечисленных процессов обозначится вначале в виде «мокрых пятен» внутри помещений, а затем в интерьере появится плесень. Перечисленные недостатки вовсе не исключают применения данной технологии в строительстве. Надо лишь учитывать, что она годится для возведения зданий мобильного типа, поскольку в таких зданиях предусматривается периодическая замена теплоизоляционного слоя. Такая технология не может быть полезной при строительстве капитальных зданий, предназначенных для длительной эксплуатации. Аналогичные претензии можно предъявить практически к любым видам трехслойных панелей потому, что пар из плотного материала в пористый диффундирует всегда, а наоборот — не перемещается.
Практически аналогична вышеописанной технология устройства стен зданий «Русская стена». «Русская стена» дополнительно характеризуется высоким уровнем экологической опасности потому, что в качестве теплоизоляционного материала там применяют пенополистирол (ППС). Хорошо известно, что ППС обладает низкими тепло- и огнестойкостью. До возгорания при t= +80 °C в ППС развивается деструкция, приводящая к изменению объема и выделению вредных токсичных веществ. Оценка работы ППС в составе трехслойных строительных конструкций показала, что под оштукатуренной поверхностью ППС физически нестабилен. Даже при температуре +20 °С количество вредных веществ, выделяемых ППС производства Минского комбината строительных изделий, превышает ПДК (предельно допустимую концентрацию) в 2,5 раза [4]. По данным центра экологической токсикологии (Москва), содержание хлороформа, изопропилбензола, этилбензола, ксилола, нафталина и других токсичных веществ в панелях жилых домов, содержащих ППС в качестве утеплителя, превышает ПДК от 10 до 100 раз. Б.С. Баталин (Пермский ГТУ) регистрировал превышение ПДК не только в панелях, но и в воздухе жилых помещений. Пожары в отдельных квартирах домов в результате распространения температурной волны уничтожают утеплитель в стенах рядом расположенных квартир.
Статистика чрезвычайных ситуаций последних 10 лет отражает тот факт, что растет число пожаров с большим количеством жертв, причиной которых является уровень токсичности стеновых материалов. Например, пожар в пермском ночном клубе «Хромая лошадь», в ночном клубе «Опера» в Москве и т.д. Кроме того, ещё в 1984 г. постановлением Минздрава СССР было запрещено применение ППС в ограждающих конструкциях зданий потому, что пары этого полимера привели к 100 % осложнениям беременности у женщин, проживающих в таких зданиях, а также к повышению уровня сердечно-сосудистых заболеваний.
Несложно заключить, что изменение свойств пенополистирола от воздействия неконтролируемых случайных факторов потенциально опасно, если он применен в качестве утеплителя стен зданий. Применение ППС и экономически невыгодно, если период эксплуатации здания должен превышать 10 лет. Для использования в капитальном строительстве необходимы такие материалы, свойства которых наилучшим образом удовлетворяют комплексу требований по экологичности, теплоэффективности, пожаро- и взрывобезопасности, комфортности и долговечности, надежности и ремонтопригодности, предъявляемых к ним не только на момент возведения, но и в период эксплуатации зданий.
Самым привлекательным стеновым теплоизоляционным материалом современности, безусловно, является ячеистый бетон. Эффективность его применения в строительстве признана во всем мире и не имеет себе равных. Однако следует хорошо ориентироваться в разновидностях этого материала для того, чтобы не только правильно его применять, но и обеспечивать возведенному объекту требуемый уровень теплоэффективности, комфортности, долговечности, надежности и ремонтопригодности.
Ячеистые бетоны автоклавного и естественного твердения существенно различаются по таким эксплуатационным свойствам как прочность на сжатие и растяжение, влажность, равновесная с окружающей средой и после термообработки. Формально у автоклавных бетонов эти качества лучше, то есть прочность выше, а влажность ниже. Однако мало кто учитывает тот фактор, что конкретная величина прочности на сжатие назначается не потому, что конструкция получит соответствующие сжимающие нагрузки при монтаже или эксплуатации, а потому, что прочность на растяжение у каменных материалов редко превышает 10.% от прочности на сжатие! Для успешного монтажа конструкций следует обеспечивать такой уровень прочности на растяжение, который составляет не менее 1 МПа. У автоклавных ячеистых материалов это соотношение снижается до 6...8 %. То есть, даже если конструкция изготовлена из автоклавного бетона плотностью 1000 кг / м3, при классе по прочности В10 величина Rbt не дотягивает до требуемого уровня.
Технологии автоклавной обработки материалов всегда обеспечивают им рост прочности на сжатие, не увеличивая её при растяжении. Такие свойства весьма привлекательно выглядят на строительном рынке, но не позволяют обеспечивать заявленный перечень положительных свойств при возведении и эксплуатации зданий. После завершения тепловой обработки прочность автоклавных материалов максимальна. В дальнейшем, при транспортировании и применении она только уменьшается. А материалы на цементном вяжущем, отвердевавшие без применения тепловой обработки, через год после изготовления, как правило, удваивают величину прочности, достигнутую к 28 дням твердения [5,7].
Технико-экономическая привлекательность ячеистых бетонов неавтоклавного твердения заключается не только в перспективе длительного роста прочности таких материалов, но и в том, что для их получения необходимо незначительное количество энергии (примерно в 10…12 раз меньше). Поскольку рост стоимости энергоресурсов носит лавинообразный характер, различия в энергоёмкости изготовления изделий следует считать весьма важным экономическим фактором для строительного комплекса.
Традиционные пено- и газобетоны естественного (неавтоклавного) твердения обладают не только достоинствами, но и таким недостатком, как высокая усадка при твердении и высыхании, продолжительность проявления которой может превышать 180 дней с момента изготовления изделия [5]. Учитывая технико-экономическую привлекательность ячеистых бетонов неавтоклавного твердения, очень важен поиск технологических приемов, способных обеспечивать как повышение их прочности при растяжении, так и существенное снижение усадочной деформативности, либо её исключение [6].
Технологическим приемом, обеспечивающим устранение вышеперечисленных недостатков, является дисперсное армирование пенобетонов волокнами, которое может обеспечивать повышение их прочности на растяжение в 5...10 раз [7,8]. Повышение прочности материала на растяжение влечет за собой значительный перечень преимуществ, проявление которых важно при изготовлении изделий, их транспортировании, монтаже и эксплуатации построенных объектов. Дисперсно армированный пенобетон неавтоклавного твердения называют фибропенобетоном (ФПБ). Важнейшие физические и механические свойства фибропенобетонов различной плотности в сравнении с традиционно выпускаемыми ячеистыми бетонами приведены в таблице.
Из данных, приведенных в таблице, следует, что повышенная прочность на растяжение весьма существенно повышает атмосферостойкость фибропенобетона по сравнению с пено- и газобетонами. Наличие дисперсной арматуры в структуре межпоровых перегородок кардинально влияет на величину паропроницаемости и довольно существенно на теплопроводность. А если учесть тот факт, что теплопроводность воды в 20 раз выше теплопроводности воздуха, то становится понятным глобальный теплотехнический эффект, который может быть достигнут при правильном изготовлении и применении фибропенобетона.
Мелкоштучные и погонажные изделия из фибропенобетона в Южном Федеральном округе промышленным способом изготавливаются с июля 2002 года по настоящее время. Освоена следующая номенклатура изделий:
•блоки стеновые и теплоизоляционные плотностью от 250 до 900 кг / м3;
•галтели плотностью 400 и 500 кг / м3;
•перемычки брусковые и арочные;
•карнизные изделия.
Фибропенобетон отличается [9] от существующих видов ячеистых бетонов:
•повышенными прочностью при растяжении и вязкостью разрушения;
•пониженными теплопроводностью и усадочной деформативностью.
Что дает строительному делу такое изменение свойств материала? Прежде всего, возможность получения высокоточных изделий сложной формы. Такую форму (фото 1) изделия могут иметь только благодаря достаточной прочности на растяжение. Пазовая конструкция стенового блока в сочетании со 2-м классом точности размеров предопределяет пониженные требования к уровню квалификации рабочих, осуществляющих кладку, и делает такую продукцию привлекательной для частных застройщиков, военных строителей и тех регионов страны, в которых ощущается дефицит квалифицированных строителей.
Технология производства кладочных работ из таких изделий (фото 1) предусматривает, что укладка первого ряда стены осуществляется традиционно, в соответствии с требованиями технологии строительного производства, т.е. с применением уровня на слой из цементно-песчаного раствора, который позволяет строго отрегулировать вертикальность будущей конструкции. А вот дальнейшая кладка может осуществляться практически вслепую, так как высокая точность геометрических размеров в сочетании с пазошпоночной конструкцией изделия позволяет применять в строительстве принцип «паз-шпонка» (фото 2). Реализация этого принципа, обусловленная свойствами материала, исключает образование выколов и трещин от воздействия случайных ударных нагрузок, позволяет отказываться от оштукатуривания поверхности стен, выполненных из таких изделий, потому, что степень шероховатости не превышает 2 мм. То есть, для получения гладкой поверхности стены вполне достаточно шпатлевания (фото 2 и 3).
Сравнение показателей теплопроводности равноплотных газо-, пено- и ФПБ (табл.) показывает, что последние выгодно (на 15…20 %) отличаются в лучшую сторону, при этом паропроницаемость ФПБ меньше. По нашим данным [9,10], паропроницаемость ФПБ плотности 700 кг / м3 соответствует кирпичной кладке на цементно-песчаном растворе, плотность которой составляет не менее 1800 кг / м3.
В зданиях нагрузки на оконные блоки компенсируются перемычками. Железобетонные перемычки — это «мостики холода», которые ухудшают теплотехнические свойства ограждающих конструкций, поэтому над оконным проемом часто устанавливают не одну перемычку по толщине стены, а несколько тонких, между которыми прокладывают минераловатные теплоизоляционные материалы, поэтому на момент сдачи объекта в эксплуатацию все «прекрасно». А вот на вопрос о том, как осуществить замену теплоизоляционных слоев после их слеживания, строители пока не дают ответа. Если железобетонные перемычки заменить теплоэффективными брускового или арочного типа из фибропеножелезобетона, то можно исключить потребность в дополнительной теплоизоляции этого элемента стеновых конструкций.
При возведении зданий внутри существующей застройки, возникает ряд сложных организационных и технологических проблем, к числу которых относятся:
•жесткое ограничение границ стройплощадки;
•сложность обслуживания строящегося объекта крановым оборудованием;
•отсутствие площадей для складирования изделий из сборного железобетона и др.
Применение изделий из железофибропенобетона позволяет успешно решать такиепроблемы потому, что монтаж даже крупноразмерных элементов не всегда требует применения мощного кранового оборудования. Именно такие проблемы были успешно решены при возведении офисного центра «Купеческий двор» в историческом центре г. Ростова-на-Дону (фото 4 и 5). Здание возводилось в стесненных условиях, поэтому башенный кран мог обслуживать только часть объекта. Карнизные изделия, украшающие его фасад, должны были сочетать в себе малую массу с требуемыми геометрическими размерами и атмосферостойкостью. Для этого были изготовлены фибропеножелезобетонные изделия сложной геометрической формы, способные эксплуатироваться без специальной защиты от атмосферных воздействий.
В течение 2010 г. инициативная группа специалистов (Набокова Я.С., Чумакин Е.Р.) изготовила и испытала под действием длительно действующей нагрузки плиту перекрытия размером 900х300х4800 мм из фибропенобетона плотностью 800 кг / м3, армированную объемными металлическими каркасами (фото 6 и 7). Испытания показали, что достижение допустимого прогиба (по нормативу 6,85.мм) имело место после превышения нагрузки в 730 кг / м2, т.е. в 2,4 раза превышающей нормативную для плит, предназначенных для жилья.
При удельной нагрузке 2,2 т / м2 (в 4 раза выше нормативной) прогиб плиты в средней части пролета достиг 35 мм, однако видимых трещин в растянутой зоне изделия обнаружено не было. Плита не получила местного смятия и в местах опирания. При дальнейшем загружении плиты до 8,9 тонны кинетика прогибов не регистрировалась. Вес брутто испытанной плиты составил 1,2 т, что как минимум на 15 % легче пустотной железобетонной плиты такой же площади. Безусловно, разовые испытания не позволяют делать глобальных обобщений. Однако этот инициативный эксперимент показывает принципиальную возможность изготовления из ячеистого бетона, дисперсно армированного волокнами, крупноразмерных изделий, предназначенных не только для улучшения тепловых и акустических свойств зданий, но, возможно, и для восприятия нагрузок.
Кроме того, универсальные формообразующие свойства фибропенобетонных смесей дают возможность разнообразить архитектурный облик интерьеров и фасадов. Свойства материала исключают возможность появления на его поверхности выколов и трещин в процессе транспортирования строительных конструкций. Высокая прочность на растяжение позволяет крепить к ним навесное оборудование, что невозможно при использовании любых других видов ячеистых бетонов. Поэтому они могут и должны применяться в современных строительных технологиях для того, чтобы программа «Комфортное и доступное жилье — гражданам России» была успешно реализована.

Литература

1.Коэн Ж.Л. Ле Корбюзье. Арт-родник, 2008. — 96 с.
2.Новиков А.В. Новый подход к управлению качеством при выполнении фасадных работ / Стройпрофиль, 2004, №.3 (33). — С.32 – 34.
3.Алехин С.В., Новиков А.В. Типология дефектов систем теплоизоляции «мокрого типа» / Стройпрофиль, 2004, №.6 (36). — С.44 – 48.
4.Маркевич А.И., Охота Б.Г. Для тех, кто заработал возможность выбирать// Сб. тр. Теория и практика производства и применения ячеистого бетона в строительстве. Украина, Севастополь, 2007  — С.236 – 248.
5.Застава М..М. К оценке усадки и ползучести ячеистых бетонов / Сб.тр.: Ячеистые бетоны. Вып.2. — Л.: Стройиздат, 1972. — С.21 – 29.
6.Моргун В.Н. Теоретическое обоснование закономерностей конструирования структуры пенобетонов// М-лы международного конгресса «Наука и инновации в строительстве SIB — 2008». Том 1. Современные проблемы строительного материаловедения и технологии. Книга 1. Воронежский ГАСА, 2008. — С. 333 – 337.
7.Моргун Л.В., Богатина А.Ю. Смирнова П.В. Моргун В.Н., Набокова Я.С. О ячеистом бетоне пониженной сейсмоуязвимости // «Строительные материалы», 2010, №.3. — С.73 – 76.
8.Моргун Л.В., Смирнова П.В. Моргун В.Н. Регулирование прочностных свойств пенобетонов с помощью температуры // Теория и практика производства и применения ячеистого бетона в строительстве. Сб. тр., Украина, Севастополь, 2007. — С.199 – 202.
9.Моргун Л.В. О некоторых свойствах фибропенобетона неавтоклавного твердения и изделий из него// Строительные материалы, оборудование, технологии ХХI века, 2005, №.2 (73). — С.24,25.
10.Моргун Л.В. Механизм формирования пониженной проницаемости в фибробетонах слитной и ячеистой структур// Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова, Белгород, 2003, №.4, с.84 – 88.

< Назад

 

Поиск

Автор
Год выпуска
СОВРЕМЕННЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И НОВЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В ОБЛАСТИ СМЕШИВАНИЯ ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНЫХ БЕТОНОВ /Бетон и Железобетон 2012-2/
Разработки в области бетонных технологий, которые проводились за последние пятнадцать лет, повысили технические характеристики бетона до уровня, ранее считавшегося невозможным. В настоящее время над оптимизацией самоуплотняющихся, высокопрочных и сверхвысокопрочных бетонов работают исследовательские институты. Основное внимание при этом уделяется добавкам на базе эфира поликарбоксилата, которые повышают пластичность бетонной смеси. Так как на сегодняшний день не существует модели гидратации бетонов, содержащих пластификатор [1], тип и количество пластификатора определяются эмпирическим путем в ходе экспериментальных замесов.
  © 2008 Славутич Разработка сайта Vitrum-Media