Книга ПЕСЧАНЫЙ БЕТОН И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Автор: профессор К. И. Львович

Практика изготовления вибропрессованием стеновых блоков из песчаного бетона достаточно распространена как из-за высокой производительности оборудования, отсутствия форм, так и из-за возможности получения изделия с отделанной поверхностью.

Существенным недостатком вибропрессованных блоков является отсутствие функции теплозащиты, что делает работу по возведению наружных стен здания дорогой и многодельной.

Таким образом, основной задачей в системе жилищного строительства из песчаных бетонов является разработка стенового материала, отвечающего требованиям и по несущей способности (в том числе и для возведения многоэтажных зданий), и по теплозащите.

Применение плитного пенополистирола - практически безальтернативного материала для стен, удовлетворяющих теплотехническим требованиям, встречает все больше возражений ученых и практиков [38]. Это относится как к трехслойным панелям, системе «Изодом», так и к мелкоштучным изделиям, где даже лучшие технические решения многодельны, дороги и, в лучшем случае, пригодны для строительства малоэтажных зданий.

Предлагаемое изделие «Термоблок» [58, 52] размерами 390 × 190 × 188 мм включает оболочку из поризованного песчаного бетона и заполнение из минерализованной цементом технической пены (МП).

Прочностные характеристики термоблоков позволяют строительство из них зданий с несущими стенами.

Характеристики материалов, используемых для изготовления термоблоков, представлены в таблице 6.38, изделие и схема укладки - на рисунке 6.35.

Таблица 6.38

Оболочки изготавливаются на вибропрессах с подъемной матрицей, где одновременно формуется от 5 до 12 оболочек.

Оболочки на следующем технологическом посту «по-сырому» заполняются МП и после пакетирования на поддонах направляются в камеру ТВО.

Несущие функции в термоблоке выполняет оболочка, теплозащитные - заполнение из МП, что исключает использование в технологическом процессе иных базовых материалов, кроме цемента и песка.

Изготовление формообразующей оснастки с высокой точностью позволяет калибровать размеры блоков с точностью до 1 мм и производить их укладку в стену на слой цементного клея толщиной 3 мм. Это снижает расход кладочного материала, значительно (до 95 %) повышает теплотехническую однородность стены [90], а также позволяет практически полностью использовать несущую способность термоблока при применении клеев торговых марок. Конструкция стен из термоблоков содержит только ложковые ряды, их перевязка обеспечивается наличием пазов на нелицевой грани блоков. Пазы при сборке в кладку с перевязкой блоков в соседних рядах оказываются напротив друг друга, что позволяет для соединения соседних рядов кладки использовать П-образные элементы из арматурной проволоки, легко погружаемые в МП (рис. 6.35).

Предлагаемая технология предоставляет уникальные возможности отделки блоков:

• за счет изменения формы матрицы можно изготавливать блоки с рельефным, криволинейным и ломаным очертанием передней грани;
• введение пигментов в цементно-песчаную смесь позволяет получать цветные блоки. Возможно, включенное в технологический процесс, окрашивание наружной грани блоков;
• «колотая» и «каннелюрная» фактура лицевой грани блока, практически неотличимая от фактуры натурального камня, достигается при изготовлении спаренных блоков с общей лицевой гранью и последующим их раскалыванием.

Разработано оборудование для раскалывания, которое также может быть включено в технологический цикл.

Наименее исследованным этапом технологии производства термоблоков является изготовление и разливка в оболочки особо легких минерализованных пен, хотя в ряде исследований показана принципиальная возможность их получения.

В условиях, когда несущие и теплозащитные функции в изделиях разделены, прочностные и деформационные характеристики МП не являются определяющими для качества термоблока.

Более того, даже величина предельной относительной деформации усадки - одна из наиболее значимых характеристик для пенобетона не является существенной в связи с малым объемом МП в отдельном изделии.

Наличие цемента в составе МП обеспечивает надежное ее сцепление с песчаным бетоном оболочки и исключает ее выпадение при пакетировании и транспортировке термоблоков.

Основным фактором для оценки качества особо легких пенобетонов является их объемная масса (плотность). Это наиболее просто устанавливаемая характеристика, оценивающая объем воздушной фазы в материале и по принятой в нормах классификации определяющая его теплозащитные свойства.

Следует отметить, что объемная масса, в первую очередь - при низких ее значениях (менее 200 кг/м3), не полностью определяет теплозащитные свойства пенобетонов, из-за различной структуры материала.

Различают два вида структуры особо легких пенобетонов. Первый - с открытой пористостью, возникающей при образовании отверстий в месте соприкосновения сферических пузырьков пены [12]. Точечные пленки в месте соприкосновения не минерализуются из-за их несоизмеримости с частицами вяжущего. В результате получается материал с требуемыми характеристиками по объемной массе, но с неоднородной ячеистой структурой, что приводит к снижению теплозащитных свойств из-за конвекционного движения воздуха по каналам, соединяющим пузырьки.

Второй вид структуры - мелкие (0,2–0,5 мм) однородные воздушные пузырьки, обрамленные цементным тестом - особо легкие пенобетоны, изготовленные по специальной технологии [29].

При такой структуре пенобетон не только обладает лучшими свойствами по теплозащите, но и, несмотря на значительный объем воздушной фазы (до 95 %), практически не поглощает воду. Это означает, что его теплозащитные свойства мало понижаются при попадании воды, как это происходит для большинства пористых материалов. Принципиальная возможность получения такой структуры неоднократно подтверждалась исследовательскими работами по особо легким пенобетонам. Однако, поскольку разработчики материала связаны задачей получения пенобетона, прочностные характеристики которого позволили бы как минимум распалубку изделий (массива) из форм, резку, транспортировку, пакетирование, не удавалось получить стабильные результаты в массовом производстве, даже при утеплении междуэтажных перекрытий заливкой МП250. Если таких требований не предъявляется, то величина водоцементного отношения «отвечающего» за прочность материала не является определяющим фактором получения особо легкого пенобетона. Тогда задача его получения существенно упрощается, т. к. минерализация технической пены (ТП) может производиться не цементом, а цементным тестом (ЦТ).

Тогда генератор минерализованной пены (ГМП) выполняется по классической схеме установки для получения конструктивно-теплоизоляционного пенобетона: изготавливаются техническая пена и цементное тесто, которые затем помещаются в смеситель. Для особо легких минерализованных пен, не содержащих песка, был разработан высокоскоростной смеситель, обеспечивающий качественное перемешивание ЦТ и ТП за короткое время.

Высокая скорость перемешивания существенна не только как фактор, обеспечивающий гомогенность смеси, но и потому, что режим формования оболочек термоблока очень короток (на вибропрессах разной конструкции - от 15 до 40 сек), а заполнение оболочек предусматривается в режиме формования.

В результате исследований был получен высокопоризованный тонкодисперсный пенобетон плотностью 100–150 кг/м3 (в промышленных объемах - «150») с замкнутой однородной ячеистой структурой.

По результатам исследований были ранжированы факторы, определяющие свойства используемых материалов, и технологические приемы получения особо легких пенобетонов. Как наиболее значимые выделены применение эффективных пенообразователей и технологические приемы, обеспечивающие устойчивость МП.

Для особо легких пенобетонов следует применять преимущественно протеиновые пенообразователи с максимальной кратностью получаемых пен, что обеспечивает их минимальное содержание в составе смеси. В этом случае при применяемой двухстадийной технологии возможно снижение расхода воды и пенообразователя. Снижение расхода воды в технических пенах повышает их устойчивость, снижение расхода пенообразователя, наряду с уменьшением стоимости пенобетона, также является важным фактором устойчивости МП, поскольку пенообразователь замедляет схватывание цемента.

Повышение устойчивости к оседанию МП достигается также применением пластифицирующих добавок, снижающих водосодержание ЦТ, что особенно важно при использовании метода раздельного получения ТП и ЦТ.

Используемые пластифицирующие добавки не должны увеличивать период структурообразования ЦТ. Это требует применения пластификаторов, механизм действия которых отличается от механизма разжижения лигносульфанатами.

Следующими по значимости факторами в производстве особо легких пенобетонов являются вид цемента, тонина помола и однородный дисперсный состав. Для производства особо легких пенобетонов следует применять низкоалюминатные тонкодисперсные цементы (4500–5000 см2/г по Товарову). Частицы такого цемента адсорбируются на поверхности ячеек пены и способствуют увеличению скорости схватывания ЦТ, что также стабилизирует процесс формирования структуры, препятствуя осаждению МП.

В отечественном бетоноведении вопросы ускорения сроков схватывания и сроков твердения бетонной смеси плохо разделены, в том числе и по рекомендуемым химдобавкам.

Для получения устойчивых к оседанию МП следует использовать химдобавки, ускоряющие схватывание. Ускоренное формирование структуры МП позволяет также установить режим тепловлажностной обработки максимально близкий к оптимальному режиму ТВО для оболочки термоблоков.

Использование химдобавок-ускорителей схватывания в особо легких пенобетонах имеет гораздо больший эффект, чем в тяжелых бетонах, керамзитобетонах и др., в первую очередь потому, что ускоренное формирование структуры препятствует разрушению пузырьков пены, переводя ее в псевдотвердое состояние.

Активация бетонных смесей - редко применяемый прием в технологии бетона из-за достаточно серьезного усложнения процесса. Однако при приготовлении цементного теста для пенобетона, не содержащего песка, активация весьма эффективна, как из-за несложного оборудования, так и из-за:

• высокой степени коллоидации ЦТ;
• ускорения процесса гидратации, в том числе и в первые часы после затворения;
• увеличения подвижности ЦТ;
• сокращения времени перемешивания МП.

При турбулентной активации под действием интенсивных срезающих усилий и ускоренной гидратации цемента тесто обогащается большим количеством коллоидных частиц. Тиксотропный коллоид, равномерно распределенный между более крупными частицами цемента, препятствует их сближению. В результате - процесс флокуляции протекает значительно медленнее.

Высокие градиенты скорости, возникающие в цементном тесте при турбулентной обработке, приводят к разрушению отдельных слипшихся агрегатов из цементных зерен. В активированном цементном тесте отсутствуют структуры, содержащие в своих ячейках скопление воды. Кроме того, миграция свободной воды затруднена более мелкими капиллярными протоками между частицами.

Снижение вязкости при активации цементного теста является дополнительным фактором снижения расхода воды.

Доставку приготовленной МП в бункер дозаторно-разливочного устройства следует организовать таким образом, чтобы транспортировка МП происходила на минимальное расстояние, т. е. чтобы посты приготовления и разливки находились рядом. Это означает, что избыточное давление, при котором изготавливается МП, может быть минимальным и пузырьки воздуха, как основной компонент МП, при попадании в бункер разливочного устройства остаются мелкими и однородными, а МП в дозаторе-распределителе практически не утяжеляется.

Отсутствие вибрационных воздействий при заливке МП в оболочки термоблоков также способствует ее сохранности.

Твердение МП может происходить как в естественных условиях, так и в камерах ТВО.

Необходимость быстро вернуть в технологический процесс формовочные поддоны, стоимость которых составляет значительную часть стоимости линии, приводит, как правило, к необходимости тепловлажностной обработки термоблоков.

Активация цементного теста, интенсивное перемешивание компонентов при изготовлении МП приводят к тому, что ее температура при заливке в оболочку термоблока составляет не менее 30 C. При изготовлении ТП и ЦТ на горячей воде температура минерализованной пены может быть доведена до 50 C.

Если и оболочку термоблока также изготавливать с использованием горячей воды или горячего песка, то и ее температура может составлять 50–70 C.

Изготовление «горячего» термоблока позволяет отказаться от тепловлажностной обработки изделий в ее привычном понимании, т. е. строительства камер ТВО, подачи пара, регулировки режима ТВО и др., ограничившись проведением ТВО методом термоса. 12-тичасовой цикл хранения «горячих» свежеотформованных термоблоков (на поддонах, в штабеле под термоколпаком) позволяет получить прочность песчаного бетона оболочки не менее 30 % марочной, что обеспечивает возможность безопасно производить с ними транспортные и пакетирующие операции.

Кроме того, близкие температуры бетона оболочки и МП и их равномерное остывание под термоколпаком создают условия, исключающие отслоение МП от оболочки.

Использование ускорителей твердения бетона при изготовлении оболочки позволяет ограничить время пребывания изделий в теплом цехе (после термообработки и пакетировки на транспортных поддонах) сроком в 1 сутки.

В практике зарубежного строительства среди кровельных покрытий основное место занимает цементно-песчаная черепица (ЦПЧ), составляющая 2/3 общего объема производства кровельных материалов. Основные достоинства ЦПЧ: простота изготовления, невысокая стоимость, прочность, атмосферостойкость, долговечность. Будучи изготовленной на основе цветных цементов либо с использованием пигментов, кровля из ЦПЧ является подлинным украшением дома.

Изготавливаемое ведущими мировыми фирмами оборудование имеет широкий диапазон технических возможностей - от устройств с использованием ручных операций производительностью 1–1,5 тыс. штук в смену до полностью автоматизированных установок, выпускающих до 45 тыс. штук в смену.

Широко практикуются как объемное окрашивание, так и различные «облицовки» черепицы: напыление цветного цементного состава (иногда двух цветов одновременно), фактурная отделка, в том числе посыпка гранулятом цветного песка или напыление пластмассовой эмульсии на свежеотформованную поверхность.

Основные типы выпускаемой черепицы: римская, альпийская, венская (плоская). Основные цвета - красный, коричневый.

Для производства ЦПЧ в основном используется пресспрокатная технология. Черепица формуется на непрерывно движущейся ленте из фигурных литых поддонов, обеспечивающих формирование нижней поверхности изделия. Его верхняя часть профилируется и уплотняется роликом, под которым «протаскивается» поддон с дозированной порцией смеси. Термообработка черепицы производится на поддоне.

Реже используется технология вибропрессования, причем преимущественно для изготовления плоской черепицы.

При сравнении указанных технологий следует отметить как достоинства пресспроката - высокую производительность агрегата, малошумность, так и недостатки - невозможность использования особо жестких цементно-песчаных смесей, применяемых при вибропрессовании и обеспечивающих как высокие структурные характеристики материала, так и пониженный расход цемента; необходимость изготовления поддонов из специальных (обычно на основе алюминия) сплавов точного литья (причем этих поддонов на линию нужно столько, сколько выпускается в сутки изделий, т.е. несколько тысяч, что существенно сказывается на себестоимости изделий).

Особо важно для получения по этому способу качественной ЦПЧ иметь стабильные характеристики поступающих сырьевых материалов и устойчивый технологический процесс. Такое положение имеет место в зарубежной практике, где для изготовления черепицы используются только сухие, мытые, фракционированные пески и высокоактивные чистоклинкерные цементы.

Использование высококачественных сырьевых материалов позволяет стабилизировать технологический процесс, в том числе получать мелкозернистые смеси с постоянной удобоукладываемостью.

При производстве изделий из песчаного бетона на российских заводах сборного железобетона используются карьерные (речные) пески, не прошедшие обработки, с изменяющейся от партии к партии гранулометрией, загрязненностью и меняющейся в течение дня влажностью. Это обстоятельство делает сомнительной возможность массового применения пресспрокатной технологии без предварительной подготовки заполнителей, либо приводит к необходимости постоянной корректировки технологического процесса и контроля качества каждого изделия.

Вибропрессование - технологический процесс, гораздо менее критичный к составу бетона и качеству заполнителей. В отечественной практике накоплен большой опыт изготовления вибропрессованием с использованием песков, не подвергшихся переработке, тротуарных плит и фигурных элементов мощения, изделий по габаритам, близким к размерам черепицы, а по морозостойкости значительно превосходящих требования к ней.

В течение ряда лет совершенствовались вибропрессующие станки, на которых выпускаются элементы дорожных покрытий, и в настоящее время имеется ряд устойчиво работающих высокомеханизированных агрегатов.

Анализ состояния производства цементно-песчаной черепицы в отечественной и зарубежной практике позволяет сделать следующие выводы:

• имеется значительный и все усиливающийся интерес к производству черепицы;
• все большее количество организаций занимается разработкой оборудования для производства черепицы, и в основном это аналоги западных технологических линий пресспрокатного формования;
• отсутствует систематизированный анализ возможности воспроизводства зарубежных технологий;
• до настоящего времени нет стабильно работающего производства ЦПЧ (за исключением линий, использующих продукцию заводов сухих смесей либо специально подготовленных песков);
• отсутствуют разработки по новым конструкциям черепицы;
• есть возможность использовать для производства черепицы хорошо зарекомендовавшие себя вибропрессы для изготовления тротуарных плит, которые после небольшой переделки могут быть приспособлены для производства ЦПЧ.

Использование вибропрессования позволяет:

• избежать необходимости предварительной подготовки песков;
• получить изделие, конструктивная форма которого соответствует воспринимаемым воздействиям, и, следовательно, снизить его материалоемкость;
• упростить технологический процесс, в том числе за счет отказа от ряда механизмов;
• использовать цементно-песчаные смеси большей жесткости, что позволяет уменьшить расход цемента и сократить (либо вообще исключить) термообработку;
• получить готовое изделие за одну рабочую операцию.

Все это, несмотря на меньшую производительность вибропрессования по сравнению с пресспрокатом, обеспечивает снижение себестоимости изделий.

При разработке конструкции вибропрессованной черепицы ставились как общие для ЦПЧ задачи (конструктивная форма изделия должна обеспечивать его прочность, надежность крепления к обрешетке, ускоренный сток воды, иметь стык, исключающий протечки), так и задачи, позволяющие извлечь преимущества из уплотнения вибропрессованием.

Как уже упоминалось, одним из недостатков пресспрокатной технологии является использование литьевых поддонов сложной конфигурации. Помимо того, что их применение существенно увеличивает стоимость линии, необходимость в чистке, смазке, возврата плохо стопируемых поддонов увеличивает эксплуатационные расходы. Поэтому использование при вибропрессовании плоских поддонов толщиной 4 мм существенно упрощает производство ЦПЧ.

Разработаны две новые конструктивные формы черепицы [54, 49, 47]. Первая из них (рис. 6.36), названная плоско-волнистой, представляет собой пластину, имеющую на лицевой поверхности выступы и впадины, образующие после сборки в кровельное покрытие непрерывные волны. Одной из особенностей этой черепицы является стыковое соединение изделий в продольном направлении, образованное по схеме «врубка» и препятствующее проникновению воды. Поперечный шов закрыт вышележащей черепицей, что также исключает попадание в него воды. Опирание черепицы происходит по схеме «плоское на плоское». Крепление к обрешетке - гвоздями через 2 отверстия, находящихся на плоской части изделия, перекрываемой следующим рядом при укладке.

Вторая из предлагаемых конструкций - лотковая черепица (рис. 6.37). Трапецеидальное в плане очертание изделия позволяет создать «лотковую» схему, обеспечивающую непроницаемость поперечного стыка. Соотношение размеров подобрано таким образом, что тот же лоток, будучи перевернутым, накрывает 2 соседних ряда, обеспечивая водонепроницаемость продольного стыка, а также невозможность взаимных продольных подвижек. Крепление лотковой черепицы осуществляется также гвоздями через отверстия на перекрываемой части изделий. Сочетание выступов и впадин лотков создает архитектурно выразительную кровлю.

Формование также производится на плоском поддоне.

Лотковая форма изделия делает его достаточно жестким в плоскости сечения, что даст принципиальную возможность реализовать бесподдонное формование: после выпрессовки изделие может быть сдвинуто непосредственно на этажерку для термообработки, что упрощает технологический процесс.

В таблице 6.39 приведены основные характеристики как указанных вариантов цементно-песчаной черепицы, так и изделий фирм «BRAMAC» («Венская» плоская черепица) и «АВЕСЕ» («Римская» волнистая черепица).

Для используемых материалов (цемент ПО «Воскресенскцемент» Rц = 400, песок Тучковского карьера Мкр = 1,9–2,0, пигмент - редоксайд) был получен следующий состав песчаного бетона в производственных условиях (кг/м3): Ц = 500, П = 1670, Пг = 25, В = 176.

Режим тепловлажностной обработки (ТВО) изделий, к которым предъявляются требования высокой морозостойкости, водонепроницаемости, должен быть «мягким» с температурой изотермы не выше 70 C и скоростью подъема температуры не более 20 C/ч.

Экспериментально длительность выдержки перед подъемом температуры устанавливалась по кривым структурообразования, построенным с использованием пластометра МГУ, и оценена для указанного выше состава в 1,5 часа. Таким образом, режим ТВО составляет (1,5) + 2,5 + 6 + 1,5 = 11,5 часов (в камере термообработки - 8,5 часов, на территории цеха при температуре 20 C - 3 часа).

Указанный режим обеспечивает 70%-ную (отпускную) прочность через 4 часа после ТВО.

Однако изготовление черепицы на вибропрессе ВИП-9МН, проведенное на установленном составе и соответствующем режиме ТВО, не позволило получить качественные изделия.

Как установлено, причины, в первую очередь, в неравномерном уплотнении смеси по площади изделия, что даже при соответствии черепицы требованиям по прочности приводило к ее «протеканию».

Интенсивное воздействие вертикально направленными колебаниями, используемое для уплотнения изделий на ВИП-9МН, позволяет эффективно уплотнять смесь в толстых плоских пластинах (тротуарная плитка), но не обеспечивают равномерного уплотнения черепицы - тонкой пластинки переменной толщины.

Систематические исследования факторов, влияющих на уплотнение, показали, что:

• необходимо обеспечить такое размещение смеси в матрице, чтобы ее конфигурация перед уплотнением соответствовала форме будущего изделия;
• давление от пригруза должно быть менее интенсивным, чем при формовании тротуарной плитки, чтобы позволить перемещение частиц смеси в тонкой пластине под воздействием вибрации и пригруза;
• целесообразно иметь в системе колебаний горизонтальные воздействия, позволяющие продольно-поперечное перемещение смеси. Кроме того, величина самих воздействий должна быть ниже, чем для тротуарных плит, иначе смесь переуплотняется и нарушается ее сплошность;
• следует несколько снизить жесткость перерабатываемых смесей по сравнению с тротуарной плиткой с тем, чтобы меньшим давлением вибропрессования обеспечить качественное уплотнение бетонной смеси. Критерием качества формования может являться достижение коэффициента уплотнения Ку = 0,98.

Возможность уменьшения жесткости смеси со 120 сек, принятой для тротуарных плит, до 60–80 сек обеспечивается тем, что черепица изготавливается и перемещается на поддоне, что исключает непосредственное воздействие транспортно-пакетирующих агрегатов на свежеотформованное изделие.

Из указанных выше четырех задач наиболее сложной в связи с отсутствием аналогов оказалась первая - рациональное размещение смеси в матрице.

Ее решение было получено в результате изменения режима формования.

Для изготовления указанных ЦПЧ была произведена разработка нового вибропресса ПВЧ-2, конструкцией которого:

• обеспечено приложение вибрационных воздействий не только со стороны виброплощадки, но и от пуансона;
• изменена гидравлическая схема подачи масла к пуансону, позволяющая его опускание на смесь с давлением, меньшим, чем от собственного веса траверсы и пуансона (система противодавления);
• изменена система вибровоздействий на матрицу: вместо вертикальных колебаний - пространственные, содержащие горизонтальную составляющую;
• дозирующее устройство отделено от формующего;
• предусмотрено формование «горячим» пуансоном.

Цикл формования, не превышающий 20 сек, включает:

• установку поддона;
• засыпку с помощью мерного ящика дозированной порции цементно-песчаной смеси. Ориентировочный коэффициент превышения объема смеси по отношению к объему изделия Кпр. = 1,3;
• опускание пуансона на смесь без давления с вибрацией;
• вибропрессование смеси. Воздействие со стороны нагретого до температуры около 110 C пуансона, вертикально направленными колебаниями;
• отрыв пуансона от смеси без выключения вибрации;
• отключение вибрации;
• выпрессовка изделия на поддоне;
• перемещение изделия с поддоном на приемный столик.

Формование «горячим» пуансоном позволяет расширить диапазон удобоукладываемости смесей, что исключает прилипание смеси к пуансону, упрощает контроль технологического процесса и качества исходных материалов. Существует также возможность отказаться от общепринятой схемы термообработки изделий, ограничившись выдержкой черепиц в течение суток в отапливаемом помещении.

Вибропресс ПВЧ-2 (рис. 6.38) габаритными размерами 2620 × 730 × 1508 мм, массой 700 кг и установленной мощностью 3,5 кВт прост в изготовлении, обслуживании и не требует квалифицированных операторов.

Изготовленные на вибропрессе изделия были подвергнуты испытаниям на прочность, водонепроницаемость, морозостойкость. Причем на водонепроницаемость испытаниям подвергались как сама черепица, так и фрагмент покрытия для оценки водонепроницаемости стыков. По результатам 12-тичасовых испытаний не установлено протечек кровельного покрытия.

Показано, что существующая в стандарте схема испытаний черепицы на водонепроницаемость, предусматривающая оценку по воздействию столба воды в точке, является недостаточной и должна быть заменена испытаниями по всей плоскости изделия. Испытания на морозостойкость, как стандартные (на образцах), так и проведенные на изделиях, подтвердили, что ЦПЧ, изготовленная вибропрессованием, успешно выдерживает 100 циклов попеременного замораживания и оттаивания.

По результатам механических испытаний установлено, что оба варианта черепиц, изготовленных из песчаного бетона М400, удовлетворяют требованиям по прочности.

Разработана нормативно-техническая документация, включающая рабочие чертежи, технические условия и технологический регламент на изготовление черепиц.

Проблема художественной выразительности домостроения, формирующего архитектуру городов, является важным духовным и экономическим фактором. Жилая застройка - фон и основная красота города. Поэтому архитектура зданий, ее недостатки в эстетическом плане, главным образом монотонность и однообразие, уже давно стали предметом критики не только специалистов, но и широких слоев населения.

Особые нарекания вызывает крупнопанельное домостроение. Получив в короткие сроки широкое распространение в массовом строительстве России, оно, особенно на первых этапах массовой застройки, было достаточно примитивным в художественном отношении. В значительной мере эти проблемы не решены до настоящего времени, хотя в последние годы предпринимаются активные попытки изменить сложившуюся систему: композиционные решения крупнопанельных домов стали более содержательными, а приемы застройки более разнообразными, учитывающими градостроительные и природные условия.

Однако быстро выяснилось, что для того, чтобы отойти от эстетического однообразия крупнопанельных зданий, не только нужны усилия в области развития объемно-планировочных структур, но и необходимо в рамках массовых технологий обеспечить индивидуальность и образность решений. Путь к этому - архитектурные детали и система отделки зданий, причем архитектурные детали - это не только элементы входов, ограждения балконов и лоджий, парапетные панели и солнцезащитные экраны, но и малые архитектурные формы: «одежда земли» и уличная мебель (скамьи, столы, урны, цветочницы).

Архитектурные детали воспринимаются зрителем с близкого расстояния, поэтому большую роль играет как сам материал, так и их выполнение. Важна также продуманность конструктивных решений крепления и монтажа деталей с тем, чтобы избежать потеков, ржавых пятен, следов омоноличивания и пр.

Дополняет и развивает композицию дома применение в отделке фасадов различных фактурных и цветовых решений. Фактура материала и цвет - элементы композиции, придающие художественную выразительность не только архитектуре отдельного дома, но и всему ансамблю жилого комплекса.

В последние годы введение цвета в архитектуру жилых домов стало достаточно распространенным приемом. Есть целые кварталы жилых домов в различных городах России, где удачно реализованные цветовые решения фасадов в сочетании с объемно-планировочными решениями зданий, хорошо вписанными в местность, позволили получить эстетически полноценную жилую среду.

И все-таки следует признать, что художественная выразительность полносборного домостроения еще далеко не решенная задача, приобретающая все большую актуальность в связи с интенсивно развивающимся индивидуальным строительством.

Оптимальным для изготовления отделочных материалов, «одежды земли», малых архитектурных форм (в том числе уличной мебели) представляется использование песчаного бетона - материала не только уже широко применяемого для этих целей, но и хорошо укладывающегося в рамки новых технических решений по отделке.

Важнейшей из этих проблем является наружная отделка зданий. Необходимость систематического восстановления внешнего вида зданий - подлинный бич городского хозяйства. Ежегодно затрачиваются огромные средства для ремонта фасадов с тем, чтобы через 3–4 года начать весь процесс сначала. Очевидно, что только высококачественная, рассчитанная на многие годы эксплуатации отделка имеет право на широкое применение в строительстве.

Технико-экономические расчеты показывают, что практически наиболее дорогим видом отделки является окраска зданий, нуждающаяся в систематическом обновлении.

В отечественной и зарубежной практике разработано множество вариантов отделки стеновых конструкций, преимущественно в условиях заводов ЖБИ и ДСК. Различные системы отделки, в том числе с высокими архитектурными качествами, выполненные на заводах, требуют, тем не менее, определенной доводки в построечных условиях, в первую очередь, из-за повреждений изделий в процессе транспортировки и монтажа, а также из-за швов между блоками, панелями, существенно ухудшающими внешний вид стен. Еще хуже сказывается на внешнем виде здания повторная заделка швов в процессе планового либо послеосадочного ремонта. Все это делает целесообразным производить отделку здания после его строительства, и наиболее массовый вариант отделки стен зданий - это плитка. Однако использование отделок с креплением плиток к стене на растворе в построечных условиях приводит к недостаточной их эксплуатационной надежности, в первую очередь, из-за неудовлетворительных адгезионных свойств раствора и низкой морозостойкости подстилающего слоя.

Одним из наиболее перспективных предложений по отделке зданий является оригинальная конструкция сайдинга из песчаного бетона [55], использование которого позволяет не только отделать, но и утеплить здание (рис. 6.39).

Характеристики предлагаемого изделия (мм): длина - 600, высота - 125 (полезная высота - 100), толщина - 20. Вес готовой облицовки - 56 кг/м2.

На рисунке приведена схема покрытия: крепление облицовки производится гвоздями на вертикальные деревянные антисептированные рейки, которые, в свою очередь, прикрепляются к стене здания. Зазор в толщину рейки между стеной и облицовкой может быть использован для размещения слоя утеплителя.

Практически достаточно одного типоразмера изделия с тем, чтобы в условиях строительства, используя легкие камнерезательные станки либо электроциркульные плиты с алмазными дисками, получать необходимые размеры изделий при подходе к углам дома, окнам, дверям и др.

Архитектурно выразительным является сочетание горизонтальной и вертикальной отделки П-сайдингом (например, стены - горизонтальным, фронтон и цоколь - вертикальным). Разнообразие, повышающее выразительность фасадов зданий, главным образом, панельных, блочных, может быть достигнуто также при горизонтальной установке облицовки на стены и вертикальной на балконах, лоджиях.

Система «П-сайдинг» может быть использована для наружной облицовки различных видов зданий - одноэтажных, многоэтажных, жилых и промышленных, коттеджей. Отделываемая поверхность может быть деревянной, бетонной, кирпичной и др.

Основные достоинства покрытия:

• крепится без раствора,
• может устанавливаться рабочим низкой квалификации,
• не зависит от сезона установки,
• может устанавливаться на объект без выселения жильцов,
• фундамент здания не требует усиления или расширения,
• можно легко обеспечить дополнительную теплоизоляцию стен (одновременно улучшается и звукоизоляция),
• покрытие не повреждается при деформациях дома,
• влага не попадает на стену,
• морозостойкость изделий стен может быть снижена по сравнению с требованиями стандарта,
• покрытие не требует ухода,
• покрытие пожаростойкое,
• крепится на любую стену,
• покрытие высокодекоративное.

Предлагаемое покрытие может изготавливаться из цветного песчаного бетона пресспрокатом, на стандартных виброплощадках или по литьевой технологии.

Важнейшим фактором архитектуры города, особенно в районах многоэтажной застройки, является использование малых архитектурных форм (МАФ) как элементов интерьера дворов, улиц, детских площадок. Естественно, что только разнообразные МАФ позволят архитекторам осуществить решения, отвечающие современным требованиям градостроительства, иначе при массовом их изготовлении на заводах сборного железобетона появится та же однотипность, что и в панельно-блочных зданиях. Все это уже имеет место при сложившейся практике выпуска МАФ в формах на заводах ЖБИ. Даже лучшие их образцы, выполненные из бетона со вскрытой фактурой, удручают однообразием и цветом.

Одним из решений проблемы является изготовление изделий благоустройства не целиком, а отдельных их элементов, из которых впоследствии собирается широкая гамма разнообразных МАФ, т. е., по существу, изготовление для них «кирпича».

Из таких элементов - «двутавр», «звездочка» и были выполнены первые варианты комплексного благоустройства территории. Элементы эти изготавливались из песчаного бетона вибропрессованием и имели высокую прочность, морозостойкость, точность геометрических размеров, широкую цветовую гамму, достигаемую введением пигментов в бетонную смесь. Использование малоразмерного цветного блока принципиально изменяет возможности архитектора, позволяя выполнить из одного типоразмера изделия мощение площадки, основания для скамеек, урны, цветочницы, решетки и др. Такие площадки для отдыха (Щербаковская и Ткацкая улицы в Москве) получили высокие оценки специалистов.

Широко используются в отечественной практике декоративные плиты из песчаного бетона. Они могут быть изготовлены не только вибропрессованием, но и на основе других технологий - пресспроката, роликового формования, литьем, и на стандартных виброплощадках.

Варианты декоративных решений плит:

• рельефная поверхность, получаемая использованием пуансона специального профиля при изготовлении вибропрессованием либо установкой прокладок при изготовлении литьевым способом,
• гладкая (обычно с последующей дробеструйной обработкой),
• шлифованная, полированная (достигается обработкой затвердевшей плиты на станках для камнеобработки),
• бугристая, получаемая за счет использования пуансона специального профиля (последующая дробеструйная обработка существенно улучшает внешний вид плит),
• колотая фактура (имеет наиболее высокие декоративные свойства).

Колотая фактура песчаного бетона получается в результате раскалывания плит (блоков). Неровная, бугристая поверхность прекрасно имитирует природный камень, а стоит в десятки раз дешевле. Лицевая поверхность гладких, рельефных плит может быть металлизирована нанесением покрытия на основе алюминия (серебристо-белый цвет) или меди (коричнево-красный цвет). Декоративные плиты из песчаного бетона предназначены преимущественно:

• для отделки цоколей. Цоколь обычно завершается накрывным камнем, утапливаемым в штробу, которая прорубается в стене. Плиты цоколя крепятся к стене крюками. Для установки крюков на торце плит делается пропил алмазным инструментом;
• для интерьеров общественных зданий. Как правило, применяются гладкие (шлифованные, полированные) плиты либо плиты с мелкобугристой фактурой «под шагрень». Для одного из кинотеатров Москвы отделка колонн была произведена плитами с фактурой «под скалу» с неглубокими нерегулярными выступами, полученными с помощью пуансона и последующей дробеструйной обработкой поверхности,
• для оформления входов в здания,
• для проступей в пешеходных переходах,
• для полов промзданий (цветные, с гладкой или рельефной поверхностью).

В зарубежной, а в последнее время (с применением импортных материалов) и в отечественной практике на тротуарные плиты, используемые как по прямому назначению, так и в качестве отделочного материала, наносится декоративный слой. Обычно это полимерные композиции с наполнителем, позволяющие получить яркие, сочные цвета, недостижимые при использовании пигментов для бетона, либо требующие значительных затрат при изготовлении плиты-основы: белый цемент, мытый песок, высококачественный пигмент. Полимерные композиции могут наноситься в построечных условиях (после укладки плиты-основы) и являются долговечным, износостойким покрытием.

Широко распространено в зарубежной практике изготовление оград, декоративных решеток, ограждений лоджий из мелкоштучных блоков, выполненных из мелкозернистого бетона.

Блоки эти, изготавливаемые обычно вибропрессованием, имеют высокие прочностные характеристики, долговечны и имеют точность геометрических размеров, практически недостижимую в других технологиях.

В отечественной практике, особенно в последние годы, главным образом из-за массового коттеджного строительства, появился спрос на такие ограды. На ряде предприятий, мобильно реагирующих на спрос, на станках для производства тротуарной плитки было организовано изготовление элементов оград из песчаного бетона. В различных вариантах решений изделия имели как плоскую стыковую поверхность, предназначенную для объединения на растворе (клее), так и замковое соединение.

В ряде случаев изделия эти имели многофункциональное назначение - использовались как элемент садовых дорожек, деталей оград или декоративных решеток и как элемент решеток для ограждения деревьев, препятствующих вытаптыванию грунта под ними, и, наконец, как «зеленая стоянка» автомобилей. В этом случае промежутки между плитами заполнялись растительным грунтом, в который высаживалась трава. Эти же плиты могут быть использованы для укрепления откосов, берегоукрепительных работ.

При строительстве зданий широко применяются декоративные блоки - блоки с отделанной лицевой поверхностью. Это либо рельефные (как правило, цветные) блоки, либо блоки с колотой фактурой, либо блоки, сочетающие рельеф и скол. Такие технические решения являются наиболее экономичными, в том числе и потому, что отделка является составной частью блоков.

На одном из Московских заводов ЖБИ организовано производство блоков подпорных стен с колотой фактурой. От блока размерами 1000 × 400 × 200 мм с обоих концов откалываются плоские пластины, которые могут быть использованы отдельно в качестве облицовочного материала. Использование крупных песков, наибольших добавок щебня, пигментов делает колотую фактуру песчаного бетона практически неотличимой от натурального камня.

Весьма перспективное направление - использование песчаного бетона для цветных штукатурок. Цементно-песчаные смеси с добавлением извести или бентонитовой глины могут быть достойным конкурентом штукатурным композициям, предлагаемым рядом зарубежных фирм. Цементно-песчаные смеси, наносимые обычно пневмонабрызгом, могут быть использованы в качестве клеящего, защитного и декоративного слоев штукатурки. Изучение физико-механических характеристик бетонов для этих композиций показало, что песчаный бетон, уложенный пневмонабрызгом, по свойствам как минимум не уступает зарубежным составам.

В целом, использование песчаного бетона как отделочного материала и для изготовления малых архитектурных форм представляется весьма перспективным направлением. С одной стороны, это однородная мелкозернистая структура материала, четкие грани и углы изделий, хорошая окрашиваемость, возможность дополнительной обработки на традиционном камнеобрабатывающем оборудовании, обширная гамма фактур и цветов. С другой - традиционные достоинства песчаного бетона - высокая прочность, морозостойкость, водонепроницаемость обуславливают его высокую (не менее 50 лет) долговечность даже в сложных условиях эксплуатации Москвы.

7.1. Практика использования песчаного бетона на Вяземском ДСК

.........

Купить книгу.

Продолжение следует... в следующем выпуске рассылки.