Отделка фасадной поверхности изделий из ячеистого бетона

ОТДЕЛКА ФАСАДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА
Основное требование, предъявляемое к отделке фасадной по верхности кирпичных стен и стен из плотных бетонов, — декоратив ность. Срок, в течение которого сохраняется декоративность, определяет долговечность отделки. Влиянием отделки на долго вечность самих отделываемых материалов пренебрегают, так как это влияние или отсутствует, или ничтожно.
Иной подход необходим к отделке изделий из ячеистого бетона. Отделка фасадной поверхности ячеистобетонных изделий должна отвечать более широким требованиям, нежели те, которые предъявляются к отделке изделий из обычного бетона или к отделка кирпичных стен. Объясняется это особенностями ячеистого бетонам Высокая пористость ячеистого бетона, дающая ему ряд преимлч шеств перед другими материалами, обусловливает одновременно его повышенную деформативность при эксплуатационных воздействиях, высокую влагоемкость, паро, влаго и газопроницаемость. Автоклавная обработка резко уменьшает способность бетона предотвращать развитие коррозии стальной арматуры.
Вследствие всех этих обстоятельств к отделке ячеистобетонных изделий, кроме обычных требований по эстетике и долговечности, предъявляются и технические требования по паропроницаемости, сцеплению с бетоном и водонепроницаемости. Эти требования нами дифференцируются в зависимости от вида изделий (табл. 54). В соответствии с этой дифференциацией к отделке стен из мелких
Здесь не затрагивается возможное влияние свойств цемента и извести иа эти показатели газобетона. В э&чачу входило лишь показать принципиальную (возможность управления сорбционными свойствами газобетона путем из менения технологических параметров производства предъявляются требования лишь по уровню паронроницас мостп. так как в изделиях малых размеров трещины не раэвива n vfl и нет необходимости выдвигать специальные требования к сплснию отделки с бетоном. Отсутствие стальной арматуры дела, ч неопасным увлажнение поверхностного слоя атмосферными полками, поэтому защиты от увлажнения стен из мелких неарми ршкшных блоков не требуется. Это подтверждается более чем 40. читним положительным опытом эксплуатации стен из мелких блоков без отделки.
Сцепление отделки с бетоном во многом характеризует надежность совместной работы отделочного слоя и ячеистого бетона, сличающегося повышенной эксплуатационной деформативностью. С увеличением линейных размеров изделий увеличивается абсолютная деформация по длине изделия вследствие усадки бетона и возрастает вероятность отслоения отделки. Поэтому к отделке крупноразмерных изделий необходимо предъявлять требования по сцеплению ее с бетоном.Требование по водонепроницаемости отделки введено автором и Р.А. Зариным на основании исследования коррозии стальной •фмлуры в ячеистом бетоне при различной его влажности. При и ажносги ячеистого бетона на цементе и песке менее 5% по объем коррозия стальной арматуры в нем практически не возникает 60. Ппчому одним из условий сохранности стальной арматуры клавном ячеистом бетоне является такая водонепроницаемость отделки, при которой влажность ячеистого бетона в зоне расположения арматуры при атмосферных воздействиях не поднималась бы выше 5% по объему.Поскольку отделка ячеистобетонных изделий носит не только декоративные, но и защитные функции и таким образом влияет на долговечность изделия в целом, необходимо поддерживать в течение эксплуатации ее защитные свойства на неизменном уровне. Поэтому необходимо иметь возможность определять срок службы отделки (долговечность или межремонтный период), в течение которого ее защитные свойства не потребуют возобновления. Прогнозирование долговечности отделки необходимо и для оценки ее технико экономической эффективности с учетом эксплуатационных расходов, а не только по начальным затратам. Например, данные табл. 55 показывают, что отделка цементными красками, очень выгодная по начальным затратам, требует ввиду малой долговечности повышенных расходов в процессе эксплуатации на ремонт и оказывается в итоге малоэффективной.Таблица 55. Экономическая эффективность некоторых отделок ячеистобетонных изделий с учетом их долговечности на, их долговечность 3, 52. В комплекс испытаний входят переменное замораживание и оттаивание, переменное увлажнение и н. сушивание, ультрафиолетовое облучение, карбонизация. Цикл комплексного испытания, имитирующего эксплуатационные вози йствия за годовой период, назначают с учетом климатических условий района строительства. Данные для составления типовых режимов испытаний отделки в зависимости от района строительства приведены в 3. Испытание проводят в образцах пластинах размером 40х20х х5 см, выпиленных из изделий. Отделку наносят на одну из больших плоскостей образца, а боковые грани гидроизолируют масляной краской. Для испытаний изготовляют пять отделанных образцов и один контрольный без отделки. Перед началом испытаний определяют водопоглошение образцов с отделкой при температуре поды +20±2°С. Для этого три образца укладывают отделкой вниз и сосуд с водой на подставки так, чтобы уровень воды над отделкой составлял 0,5— см. Образцы взвешивают с точностью ± г через 24 ч испытаний и по увеличению их массы определяют начальные защитные свойства отделки. Затем влажность образцов доводят до 20—30% по массе и подвергают попеременному замораживанию и оттаиванию по количеству циклов, соответствующему году эксплуатации. При этом треть циклов выполняется с замораживанием при температуре, соответствующей средней температуре самой холодной пятидневки, а две трети со средней температурой самого холодного месяца. Например, для нормальной зоны жчплуатации, подзоны А треть циклов замораживания и оттаивания выполняется по режиму длительность замораживания при 2 29°С — 8 ч, длительность оттаивания при 20±2°С и относительной влажности среды в гидростате около 00% — 6 ч. В остальных пик чах замораживание осуществляют при температуре от —5 до 0°С в течение, 5 ч, а оттаивание в гидростате при 30—36°С и от чо (.ительной влажности воздуха около 00% в течение 0,5 ч и да н е 0,5 ч на воздухе при 8 20°С.После завершения испытания на замораживание и оттаивание оор.пцы испытывают в визерометре типа ИП 3 на попеременное увлажнение и высушивание при одновременном воздействии уль ф.нриолетового облучения. Длительность увлажнения назначают но времени, в течение которого прирост влажности контрольных о) р.ицов без отделки составит 4—5% но массе. Общую продолжи н л.. поегь увлажнения и высушивания определяют с учетом времени, необходимого на ультрафиолетовое облучение образцов дтмя. типами ПРК 2.Замораживание и оттаивание, увлажнение и высушивание, сопровождающееся ультрафиолетовым облучением, составляют один пик испытаний. После завершения трех таких циклов образцы по тергают односторонней карбонизации в специальной герметической камере в течение 24 ч углекислым газом 00% ной концен. Затем образцы подсушивают до влажности 7— 0% по мас е «дальнейшие испытания проводят при этой влажности.
Долговечность отделки определяют но величине изменения главных эксплуатационных показателей, в качестве коюрых приняты водопроницаемость отделки, прочность сцепления ее с бетоном, величина потока рассеянного отражения света. Допускаемое увеличение водопроницаемости отделки от нормативного значения принято равным 207г. Прочность сцепления отделки с бетоном не должна уменьшаться ниже 0,45 МПа. Уменьшение величины потока рассеянного отражения света от начального значения не должно превышать для отделки светлых тонов 30, а темных тонов 507г.Продолжительность испытаний (в условных годах эксплуатации), в течение которых главные эксплуатационные показатели изменяются до критической величины, определяет межремонтный период исследуемых отделок. В табл. 56 приведены результаты испытаний ряда отделок по указанной методике для нормальной зоны, а также результаты натурных исследований этих отделок. Полная сходимость этих результатов показывает возможность использования методики УралпромстройНИИпроекта— ВНИПСТРОМа для прогнозирования долговечности отделки ячеистобетонных изделий.Проведенные испытания выявили группу наиболее долговечных Послеавтоклавных отделок. В нее входят отделка „Декор“ (рис. 44), отделка составом КДОСИ, отделка ковровой керамической плиткой на клеевой основе. Долговечность испытанных окрасок не превышает Юлет.Из доавтоклавных отделок наиболее распространена разработанная в Уральском ПромстройНИИпроекте автором и Н.М. Гришко отделка каменными дроблеными материалами, отделка стеклянной плиткой „ириской“ и керамическими плитками, в том числе боем керамической плитки.Ввиду методических трудностей определения сцепления дробленого камня с ячеистым бетоном, оценка долговечности этого вида отделки осуществлялась по внешнему виду образцов, массе каменного материала, осыпавшегося вследствие замораживания и оттаивания образцов, а также по интенсивности образования на образцах с отделкой и без нее трещин при испытаниях.В зависимости от вида бетона и размера фракции каменного дробленого материала образцы с этой отделкой выдерживают 50—75 и более циклов чередующегося замораживания и оттаивания (табл. 57). Это количество циклов в 2 раза и более превышает нормативные требования к морозостойкости отделочных слоев.Испытания стойкости отделки ячеистого бетона каменными дроблеными материалами при чередующемся увлажнении и высшивании проводились на испытательной плошадке Свердловской метеостанции и в лабораторных дождевальных установках. Установлено, что отделка каменным дробленым материалом в, 5—2 раза уменьшает градиент деформаций по сечению панели при изменении влажности или карбонизации бетона. Шестнадцатиэтажные дома серии 4 с двухмодульными газс золобетонными панелями, отделанными по способу „Декор“ (Свер; човск)ния, в то время как образцы без отделки или с отделкой окрасочными составами начинали разрушаться после 50 циклов таки. вНзйствий.
Испытания при одностороннем дождевании, высушивании, и». слетование поведения этой отделки при деформациях образцов, соответствующих периоду разрушения конструкции от механических нагрузок, также выявили чрезвычайно высокую долговечность о телки ячеистого бетона каменным дробленым материалом.Таким образом, зная объемы структурного заполнителя и ячеис юбетонной массы, модули упругости ячеистого бетона и структурною заполнителя, можно подсчитать коэффициент снижения усадки и ожидаемую усадку ячеистого бетона при добавке структурною заполнителя.
На рис. 46 приведены результаты экспериментов, показавших, ми) аналитическая зависимость — формула (5.4) близко отвечает жепериментальным денным. Графики распределения влажности и зоны карбонизации по тол шине газозолобетонных и пенобетонных панелей (рис. 47) построены по значениям, полученным при мно гчшетних исследованиях объектов в Свердловске, Первоуральске, Нижнем Тагиле. Градиенты влажности и карбонизации в ограждении обусловливают неравномерность деформации бетона по сечению панели.
Формула (5.5) получена интегрированием уравнений совместности L. n случая плоского напряженного состояния. Она показывает, что процесс высыхания или карбонизации принят как процесс, про екающий стационарно.ля учета влияния ползучести в формулу (5.5) мы вводили коэффициент К, полученный Е.Н. Добрыниным, исследовавшим деформацию образцов ячеистого бетона плотностью 500 кг м3 при иге. ьном действии нагрузки,расхода различных каменных материалов показали, что для обеспечения трещиностоикости поверхностного слоя панели толщиной 280 мм из газозолобетона плотностью 700 кг м3 с модулем упругости 2500 МПа и прочностью при сжатии 5 МПа при эксплуатации на Среднем Урале необходимо керамзита 78% по объему поверхностного слоя, гранулированного шлака 75 и гранита — 65. Для панели толщиной 200 мм из пенобетона с теми же характеристиками требуется керамзита 68, гранулированного шлака 64 и гранита 52%. Указанный расход каменных материалов удовлетворяет и эстетическим требованиям.
В практике строительства отделка ячеистобетонных панелей каменными дроблеными материалами широко используется с 96 г. Ежегодно с этой отделкой изготовляют 0,5—0,7 млн. м изделий. Натурные исследования этой отделки, проводимые Уральским ПромстройНИИпроектом в течение 20 лет. показали, что за этот период эксплуатации свойства отделки не ухудшились, на ней нет никаких дефектов и она не требует ремонта (рис. 48). В последние годы завод железобетонных изделий им. Ленинского комсомола в Свердловске опробовал ряд усовершенствований этой отделки: использование цветных подстилающих слоев, применение узко фракционированных материалов (фракции 8— 2, 2— 6, 6— 20 мм), применение комбинаций различных каменных материалов создания на фасадных объемно иллюзорных изображений (рис ;М. Использование этих приемов позволяет, сохранив высокук иовсчность, присущую отделке каменными дроблеными матг n n, создать выразительные архитектурные решения фасадоь и отдельных районов города в целом.
Большой интерес представляет доавтоклавная отделка панелей из плотных и легких бетонов стеклоплиткой. В Уральском Пром стройНИИпроекте в течение 3 лет в специальном павильоне, предназначенном для натурных исследований, проводили испытания га зобстонной типовой панели размером на комнату, отделанной стеклянной плиткой.Газозолобетон изготовляли по литьевой технологии следующего состава, кг м3: цемент — 50, известь — 00, зола унос — 380, вода — 270, алюминиевая пудра — 0,4. Плотность газозолобетона 7 0 кг м3, а прочность при сжатии 4,4 МПа. Для отделки использовали стеклянную плитку размером 25x25x4 мм. Ширина шва между плитками 5 мм. В первые 7 лет в павильоне поддерживали температуру 23—25°£ и относительную влажность воздуха 60— 70%. В последующие годы павильон не отапливался и влажность воздуха в нем соответствовала влажности атмосферного воздуха. Начальное сцепление плитки с газозолобетоном составляло 0,8— МПа (полное) и 0,5—0,8 (тыльное). Начальная влажность бетона была равна 28,2% по массе. После 2 лет испытаний нарушения сцепления плиток с бетоном при простукивании не обнаружено; тыльное сцепление плитки с бетоном составило 0,5—0,6 МПа; влажность бетона была равна 4,7%. После 5 лет эксплуатации отмечено единичное отпадение плиток. Через 3 лет от панели отпало 3,4% плиток, нарушено сцепление 7,2% плиток с бетоном при простукивании, сцепление плиток с бетоном практически отсутствует; отрыв штампа, приклеенного к плитке, от бетона происходит без усилия; влажность бетона 9,6%.
Эти опыты показывают, что долговечность отделки стеклоплиткой при обычно применяемой ширине шва и литьевой технологии ячеистого бетона не превышает 0 лет. Это объясняется недостаточно полным прониканием ячеистобетонной массы в шов между плитками. Как показывает опыт Харьковского завода ЖБК № 3. долговечность этой отделки значительно увеличивается при увеличении толщины шва между плитками (до 6—7 мм) и производстве изделий по вибротехнологии.
В табл. 58 приведены результаты натурных исследований ячеис тобетонных панелей, отделанных керамическими плитками и боем плиток. Гидрофобизация отделанной поверхности, требуемая для этой отделки, при изготовлении панелей и в процессе эксплуатации не проводилась. Во всех зданиях сцепление плитки с бетоном после 0 лет эксплуатации ниже нормативного. Однако количество и характер дефектов недостаточно четко коррелируют с величиной сцепления плитки с бетоном. С увеличением размеров количество отпавших плиток увеличивается. При уменьшении толщины плитки также увеличиваются отпадения. Все это показывает, что сцепление плитки с бетоном по торцам плитки имеет превалирующее значение для сохранности отделки. Долговечность отделки ячеистого бетона плоскими штучными элементами (стеклоатиткой, керамической плиткой) в основном зависит от надежности их защемления в ячеистом бетоне по торцевым плоскостям. Сцепление плиток с бетоном по тыльной поверхности плиток имеет второстепенное значение, так как нарушается вследствие разницы деформации этих материалов в эксплуатационных условиях. Это понижает надежность этих видов отделок и требует при их использовании специальных исследований долговечности исходя нз конкретных технологических условий завода.Наиболее благоприятно на влажностный режим стены может влиять экранная отделка (отделка на относе). В этом случае между экранным слоем и наружной поверхностью стены образуется сво бодно вентилируемая полость. В качестве экранов могут исполь зоваться панели из различных металлов, тонкостенные железо бетонные плиты, асбестоцемент и др. Экраны могут иметь самую разнообразную отделку, практически удовлетворяющую любую фантазию архитектора. Эта отделка усложняет конструкцию ограждения и более материалоемка и трудоемка, нежели обычно приме няемые способы.В нашей стране экранная отделка ячеистобетонных панелей впервые применена в Свердловске в 1965— 1966 гг. при строительстве зданий центрального диспетчерского пункта газопровода Бу4 хара—Урал и киноконцертного зала „Космос“ (рис. 50). Она вы полнена из анодированных гофрированных алюминиевых листов.Влажность ячеистобетонных панелей в этих зданиях после, 5 2 лет эксплуатации стабилизировалась на одном уровне и составляет в поверхностных слоях 2, —2,2, а в середине панели 2,2—2,4% по массе. При этой влажности бетон не подвергается карбонизации атмосферной углекислотой. На него не оказывает влияние чередующееся замораживание и оттаивание, ему не грозит расшатывание структуры от чередующегося намокания и высыхания. С отделкой экранного типа плитами из естественного камня в Свердловске строится также 26 этажное административное здание.
В некоторых случаях (сухой климат, сухие режимы эксплуатации) стабильная низкая влажность ограждения может быть достигнута при паропроницаемой отделке и высыхании стены внутрь помещения. В этом случае для отделки можно применять плиты из искусственного или естественного камня при непосред ственном контакте их по плоскости с наружной поверхностью сте ны из ячеистого бетона. Первые опыты в нашей стране по отделке ячеистобетонных стен плитами из естественного камня осуществле ны в ЭССР 64. Плотность ячеистого бетона в панелях составила 950±50 кг м. а прочность при сжатии 0,8, 2 МПа. Для отделки использовали доломитовые плиты толщиной 25 мм и размером 200x600 мм. Между рядами плит для выхода влаги из панели ос тавлялись зазоры площадью 5—20% по площади панели. С такой отделкой в Таллине за 1965 1978 гг. построены Дом быта, больница, административные здания, Дом профсоюзов. В этих зданиях испытывали три способа крепления плит к ячеистому бетону, основанные на приклеивании плит различными составами с анкеров кой металлическими штырями или гвоздями.Достаточно надежного и проверенного способа не получено. Ангоры этих способов крепления считают перспективным приклеивание плит полимерминеральным составом, аналогичным отделочным составам для ячеистого бетона, с одновременным закреплением каждой плитки тремя штырями, которые забиваются скнозь просверленные в плитах отверстия. В этом случае достигаемся слитность облицовки с панелью и сохраняется некоторая па ршроницаемость отделки (сопротивление паропроницанию около 4. «0s м2 с МПа кг).Таким образом, во всех испытанных способах, а также в рекомендуемом для перспективной разработки значительное внимание уделяется созданию в процессе крепления сцепления по плоскости между облицовочной плиткой и ячеистым бетоном.
Следует иметь ввиду, что из за серьезных различий в деформациях ячеистого бетона и облицовочных материалов пытаться обеспечить сцепление между ними по плоскости соприкосновения нерационально. Это не только создает малопрсодолимые технологические трудности на стадии крепления отделки, но и может привес к растрескиванию отделочного слоя при развитии деформаций и ячеистом бетоне. Поэтому крепление плит к ячеистому бетону юлжно полностью осуществляться одиночными связями из некор ричируемых материалов, например, из биметаллической прово юкн.
Ял я экспериментальной проверки влажностного режима стен t ячеистого бетона с отделкой плитами из декоративного плотного бетона в условиях Среднего Урала, а также метода крепления плит одиночными связями без сцепления но плоскости соприкосновения между ними и ячеистым бетоном в 1976 1977 гг. в Свердловске построены экспериментальные здания с двухмодульными газозолобетоннымн панелями, отделанными плитами из декоративного плотного бетона. Панели установлены в ограждения жилых помещений, а также в торцовые стены, где они отделены от жилых помещений железобетонной несущей перегородкой, причем условия высыхания ячеистого бетона внутрь помещения наихудшие (рис. 5) .
Панели с отделкой плитами из декоративного бетона были изготовлены на заводе ЖБИ им. Ленинского комсомола в Свердловске. Расход материалов, кг м3: цемент сухоложский марки 400 50; зола Красногорской ТЭЦ с удельной поверхностью 3980 см2 г 340; известь дружинская с содержанием активных CaO+ gO 67,2% и удельной поверхностью 5 80 см2 г 00; алюминиевая пудра 0,35; вода 350 л. Температура смеси 39°С, расплыв 20 см, плотность газозолобстона в высушенном состоянии 657 кг м3, кубиковая прочность 5,8 МПа. Для бетона декоративных плит с соотношением цемент:песок = :2,5 использовали бе (лый цемент марки 400 сорта с белизной 72—75% Ангренского завода, песок Ульяновского месторождения кварцевый с модулем крупности, 85, влажностью 2 3%, В Ц = 0,44, осадка конуса 3— 4 см. Плиты твердели в естественно влажных условиях. Кубиковая прочность через 7 и 28 сут составила соответственно 3 и 20,8 МПа. Количество плит соответствовало требованиям ГОСТ 6927 74 „Плиты бетонные фасадные“. Максимальный размер плит 937х х654 мм при толщине 32 мм. Плиты армировали оцинкованными сетками из стали 38. В каждую плиту при изготовлении устанавливали 3—4 анкера из биметаллической проволоки БСМ. Раскладку пли на фасадной поверхности панелей производили по методике, разработанной Свердовским филиалом ОРП ЦПИИЭП жилища. Ширина швов между плитами принята равной 5 мм. Плиты фиксировались в заданном положении на две формы металли, ческим шаблоном. Швы между плитами на половину их толщины; засыпали песком ятя предотвращения затекания газозоломассы; под плиты. Затем производили обычные операции по армированию и заливке форм. Панели проходили автоклавную обработку по ре жиму 3+5+3 при 0.8 МПа с ваку мированием в течение ч до и после автоклавной обработки.Средняя влажность панелей с отделкой плитами, установленных в ограждениях жилых помещений, через 6 мес после изготовления составила 9,9%, а после 4 лет эксплуатации — 6,5% при начальной влажности 38,4v? по массе. Контрольная панель с отделкой каменными дроблеными материалами фракции 20—30 мм, смонти рованная в этом же доме, имела после 4 лет эксплуатации влажность 4% при первоначальной влажности 38,8% по массе.
Таким образом, панели с этой отделкой достигают нормативного уровня по величине влажности после 5 6 лет эксплуатации.Результаты комплексных испытаний и натурных исследований позволили выделить круг наиболее долговечных отделок, из до пвгоклавных — отделку каменными дроблеными материалами, исполняемую без промежуточного поризованного слоя. Эту от юлку можно рекомендовать как при литьевой, так и при виб мЦ онной технологии изготовления изделий.Лоавтоклавная отделка штучными плиточными материалами ГСКЛОПЛИТКОЙ, керамической плиткой может быть рекомендована лишь при уширенном шве между плитками и вибрационной техно югии изготовления изделий. Надо заметить, что эта отделка не. .овлетворяет требованиям по водонепроницаемости и нуждается и исполнительной гидрофобизации, например, жидкостью ГКЖ 94.
Из послеавтоклавных отделок наиболее долговечны отделки „Декор“, „КДОСИ“. ковровая керамическая плитка на клеевой ос юве. Все испытанные окрасочные составы имели долговечность М н;е 0, а некоторые (известковые и силикатные) менее 5 лет.
Практика массового применения ячеистобетониых конструкций например, в Свердловске, Устинове и др.) показала, что набор долговечных, хорошо изученных отделок достаточен, чтобы решить на высоком эстетическом уровне проблему отделки здании.Это, однако, не уменьшает влажность проблемы разработки новых отделочных материалов и новых способов отделки ячеистобетонных конструкций. Требования к отделке постоянно повышаются, и совершенствование ее должно осуществляться непрерывно. В частности, для доавтоклавной отделки необходимо совершенствование технологии и повышение надежности отделки каменным дробленым материалом фракции 5—8 и 8— 2 мм. Недостаточная изученность этих вопросов не позволяет использовать высокие декоративные качества этой отделки для различных архитектурных решений.ерьезным вопросом является разработка для послеавтоклав ных отделок клеящих составов повышенной долговечности, предпочтительно на неорганической основе. Это даст возможность повысить долговечность широко применяемых отделок с присыпкой.Разработка способов отделки ячеистобетонных стен для зданий повышенной архитектурной значимости находится в начальной стадии. Эти исследования необходимо развивать. Они позволят расширить область применения конструкций из ячеистого бетона.Необходимо расширять и использование экспрессных испытаний. Это позволяет уже на стадии исследований определить долговечность отделок для ячеистобетонных стен и ее технико экономическую эффективность с учетом эксплуатационных затрат.