CC BY
57Кафтаева М. В., канд. техн. наук, доц. Белгородский государственный технологический университет им В.Г. Шухова
ПРОБЛЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ АВТОКЛАВНЫХ ЯЧЕИСТЫХ
БЕТОНОВ
КаЙаеуа61 @уа^ех.ги
Рассматриваются вопросы несоответствия регламентируемых свойств ячеистых бетонов автоклавного твердения фактическим параметрам. Установлено, что влажность ячеистых изделий после автоклавирования составляет более 40 % а равновесная эксплуатационная влажность, указываемая в научных публикация в два - три раза ниже фактических значений. Выявлены причины несоответствий, предлагаются способы их устранения.
Ключевые слова: ячеистые бетоны, автоклавирование, зависимость прочности от плотности. Равновесная и эксплуатационная влажность.
В последнее время появилось много публикаций, касающихся ячеистых бетонов автоклавного твердения, подавляющее большинство которых посвящено их рекламе. И совсем немного работ, содержащих результаты научных исследований [1 - 8], многие из которых не систематизированы и не могут служить источниками обобщений и выводов.
Начать необходимо с рассмотрения и обсуждения нормативной документации, введенной в последние годы: ГОСТ 31359-2007 «Бетоны ячеистые автоклавного твердения. Технические условия» и ГОСТ 31360-2007 «Изделия стеновые неармированные из ячеистого бетона автоклавного твердения. Технические условия». Разработка и принятие этих документов для внедрения ячеистых материалов в строительство - бесспорный шаг вперед. Но, остается много вопросов, умалчивание которых не позволит в полной мере использовать все преимущества свойств ячеистых бетонов автоклавного твердения (газобетоносиликат).
Новый стандарт ГОСТ 31359-2007 на ячеистые бетоны автоклавного твердения, в отличие от нормативных документов старого поколения, расширяет диапазон конструкционно-теплоизоляционных стеновых материалов (к ним стали относить бетоны марки по плотности Б500), при этом должна гарантированно обеспечиваться прочность бетона и, соответственно, несущая способность стен зданий, поскольку из ячеистых блоков, имеющих класс бетона по прочности при сжатии В 2,5, уже проектируют и строят здания с несущими стенами высотой до пяти этажей. В то же время проектировщики, потребители, а также многие ученые-исследователи считают, что прочность бетонов напрямую зависит от их плотности и поэтому, изделия из бетона плотностью 500 кг/м3 не могут иметь высокую прочность. Практика произ-
водства показывает, что ячеистые бетоны автоклавного твердения при одной и той же марке по средней плотности, например Б500, можно изготовить с прочностью при сжатии, соответствующей диапазону пяти классов: от В 1,5 до В 5 и марок по морозостойкости от Б15 до Б75 и даже Б100. Это положительное обстоятельство новых технологий производства автоклавных ячеистых бетонов.
Еще один вопрос, требующий обсуждения - влажность ячеистых бетонов. Это очень важный параметр, по поводу которого до сих пор много споров и нет единства мнений. Например, в стандартах, действующих до 2007 года регламентировалась отпускная влажность изделий из ячеистых бетонов - не более 25%. Это стабилизировало свойства и гарантировало высыхание бетона и достижение нормируемого СНиП II—3— 79* значения сопротивления теплопередаче стен зданий из ячеистых блоков за достаточно короткий промежуток времени после возведения здания и пуска его в эксплуатацию. Большинство же предприятий, особенно тех, которые выпускают изделия по литьевой технологии, не могут обеспечить такую отпускную влажность, так как отгрузка изделий производится практически сразу после автоклавирования, с влажностью, как правило, более 40 %.
В новом стандарте ГОСТ 31360-2007 параметр «отпускная влажность» вообще отсутствует. Кроме того, возникает много дополнительных вопросов, по которым имеются разночтения, в том числе:
1. при какой влажности определять марку бетона по плотности:
- в сухом состоянии по ГОСТ 12730.2-78;
- при равновесной (эксплуатационной) влажности, указанной в СНиП 11-3-79* для различных регионов (8 или 12 %);
- при «равновесной» влажности 4 или 5 % указанной в приложении А ГОСТ 31360-2007;
- при, так называемой, равновесной эксплуатационной влажности, которая составляет по данным различных источников от 3 до 6 % [6-8].
2. Нормами не определено так же какое значение средней плотности принимать для отсчета влажности бетона: количество сухих веществ, заданное в расходе материалов на единицу объема (для современных бетонов этот параметр обычно на 30 - 40 кг меньше нормативного
значения средней плотности); или нормативную среднюю плотность бетона - 500 кг/м3.
Вначале необходимо понять какие же значения влажности приводятся в публикациях? Их величины: влажность после автоклавирования -35-40 % и значения равновесной влажности обычно отсчитываются от нормативной средней плотности бетона. Так, при марке по плотности ячеистого бетона D500 и массе образца-куба с размерами граней 100 мм после автоклава 675700 гр. расчетная влажность образца, по формуле из ГОСТ 12730.2-78 «Бетоны. Методы определения влажности» действительно 35-40 %:
таъ-шс
X 100% =
675(700} - 500
тс
где тъ ~ масса образца бетона до сушки в г;
масса образца бетона после сушки, г.
Однако, известно, что фактический расход сухих веществ на единицу объема для гарантированного получения марки по плотности D500, задаваемый в программах управления производством современных заводов составляет 465 -480 кг/м3. Именно эти значения расхода материалов должны быть точкой отсчета для определения влажности ячеистого бетона и указываться в результатах научных исследований. И если с этой точки зрения рассматривать фактическую влажность материала, то оказывается, что она после автоклавирования составляет более 50% от массы сухих веществ в единице объема газобетона.
Рассмотрим значения равновесной влажности ячеистого бетона в процессе эксплуатации... Указываемые в публикациях значения (3-6 %). В каких регионах России можно получить такую
500
X 100% = 35 (40)%
низкую равновесную влажность в наружных стенах зданий? Результаты натурных и лабораторных экспериментов показывают, что при расходе сухих веществ, например, 500кг/м3 высушить образец размерами 100 х100 х100 мм можно только до 3-4 % влажности по массе, но так как ячеистый бетон гигроскопичен, он мгновенно набирает парциальную влагу, которой в образце становится намного 6 %.
При марке по плотности ячеистого бетона D500 и влажности 3-6 % средняя плотность материала находится в диапазоне 515-530 кг/м3. Исходя из того, что фактический расход сухих веществ на единицу объема для гарантированного получения марки по плотности D500 современных заводов, как сказано выше, составляет 465-480 кг/м3, при пересчете влажности образца по массе, пользуясь ранее приведенной формулой, получаем:
515(530} - 465 (480)
465 (480)
X 100% = 10,7 (9,3)%
Таким образом, выявлено, что фактическая равновесная влажность испытываемых образцов соответствует значениям в диапазоне 8-12 %. Это не противоречит принятым еще в СССР нормативам значений равновесной влажности в различных климатических районах по СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника».
В результате проведенных исследований автором установлено, что если расход сухих компонентов на 1 м3 бетона равен его средней плотности, например, 500 кг/м3, то при проведении испытаний стандартными методиками ГОСТ 7076- 99 «Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме» коэффициент теплопроводности материала будет выше требуемого по
нормативу значения, в частности Хфакт^ /лр (0,12 Вт/м • °С). Этому способствует химически связанная (неудаляемая) вода в бетоне, которой, по утверждениям многих авторов, находится не менее 10 % от массы бетона. Именно поэтому, устанавливаемые на предприятиях нормы расхода сухих компонентов бетона (вяжущие: цемент, известь, гипс и наполнитель (песок, зола и т. п.)) ниже нормируемой средней плотности бетона, в частности для марки бетона по средней плотности Б 600 - 565-580 кг/м3; D 500 - 465480 кг/м3; для Б 400 - 370-380 кг/м3. Опыт производства ячеистых бетонов, как по литьевой, так и ударной технологии показывает, что для обеспечения нормативных теплотехнических параметров бетонов, можно рекомендовать учитывать химически связанную воду в количестве
7 % от массы бетона и, исходя из этого, назначать нормы расхода сухих веществ на единицу объема при формовании ячеистых массивов га-зобетоносиликата, в частности: для Б 600 - 558 кг/м3; Б 500 - 465 кг/м3; для Б 400 - 372 кг/м3. Это позволит гарантировать выпуск бетонов требуемых стандартами марок по средней плотности и теплотехнические показатели изготавливаемых на предприятиях бетонов.
Таким образом, при значительном отличии установившихся значений расхода сухих веществ на единицу объема на разных предприятиях, многие результаты научных исследований, приводимые в публикациях, относятся к частным условиям производства и не могут быть без поправок использованы или обобщены для других технологий и производств.
Для стабилизации марки по плотности, теплотехнических и других, не менее важных показателей бетона предприятиям-
производителям газобетоносиликата в расходах сухих веществ на единицу объема бетона было бы правильно учитывать 7 % химически связанной воды.
Значения равновесной влажности ячеистых бетонов автоклавного твердения должны быть тщательно изучены в отношении расхода сухих компонентов на единицу объема и установлены для каждого предприятия и региона.
Необходимо проведение дальнейших исследований для определения зависимостей: плотность - состав - прочность - влажность -теплопроводность для ячеистых бетонов автоклавного твердения с целью прогнозирования и обеспечения стабильности их свойств в процессе эксплуатации.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Царегородцев, С. Наружные стены из ячеистых блоков / С. Царегородцев, В. Зенина // Технологии строительства. - 2003. - № 2 (24). -С. 18 - 19.
2. Трамбовецкий, В.П. Ячеистый бетон в современном строительстве / В.П. Трамбовец-кий // Технологии бетонов. - 2007. - № 2 (13). -С.30 - 31.
3. Редько, Ю.Б. Определение теплотехнических качеств легких покрытий из газобетона. / Ю.Б. Редько // Технологии бетонов. - 2010. - № 5 - 6 (46 - 47). - С.63 - 65.
4. Захарченко, П.В. Газобетон автоклавного твердения, модифицированный двуводным гипсом // П.В. Захарченко, Н.О. Щербина, Д.Г. Руд-ченко, Т.Д. Приходько // Технологии бетонов. -2011. - № 1 - 2 (54 - 55). - С.32 - 36.
5. Сахаров, Г.П. К вопросу о стабильности качества продукции заводов автоклавного ячеистого бетона / Г.П. Сахаров, С.Д. Лаповская, Т.Н. Волошина // Технологии бетонов. - 2011. -№ 3 - 4 (56 - 57). - С.20 - 21.
6. Сажнев, Н. Производство, свойства и применение ячеистого бетона автоклавного твердения / Н. Сажнев, Н. Шелег // Строительные материалы. - 2004. - № 3. - С. 2 - 6.
7. Сажнев, Н. П. Производство ячеистобе-тонных изделий: теория и практика / Н. П. Саж-нев [и др.]. - 3-е изд., доп. и перераб. // - Минск: Стринко, 2010. - 464 с.
8. Гринфельд, Г.И. Влажностное состояние современных конструкций из автоклавного газобетона в условиях эксплуатации. / Г.И. Грин-фельд, С. А. Морозов, И. А. Согомонян, П. С. Зырянов // Инженерно-строительный журнал. -2011. - №2(20). - С. 33 - 38.
