|
|
  |
Перейти на главную Материалы
Повышение водостойкости гипсовых вяжущих веществ и расширение областей их примененияОбеспечение долговечности строительных конструкций зданий и сооружений - одна из важнейших задач сохранения основных фондов страны. Обеспечение долговечности бетонных и железобетонных конструкций - процесс комплексный и сложный. Решение этой сложной задачи должно начинаться с момента проектирования, но нельзя сказать, что должно заканчиваться сдачей в эксплуатацию здания и сооружения. Длительная надежная эксплуатация зданий в течение расчётного срока службы должна грамотно обеспечиваться службой эксплуатации зданий. Во всем мире вопросам долговечности уделяют первостепенное внимание. И это не случайно, т.к. по статистическим оценкам, от 15 до 75% конструкций зданий и сооружений различного назначения подвергаются воздействию агрессивных сред. Кроме того, по различным экспертным оценкам, от 5 до 10% строительных конструкций ежегодно выходят из строя. Учитывая старение основных фондов страны, этот процесс будет прогрессировать. Останавливаясь на современном строительстве, необходимо отметить, что дефектов и преждевременных отказов в работе конструкций значительно больше, чем в зданиях и сооружениях, построенных 20 и более лет назад. На наш взгляд, это связано с разрушением системы внедрения новых нетрадиционных строительных материалов, конструктивных решений, выбранных средств защиты. Ранее существовала система типового и экспериментального проектирования и любые новые разработки должны были пройти научную и проектную экспертизу, затем опытно-экспериментальное проектирование и строительство. При получении положительных результатов предложенные решения закладывались в типовое проектирование. Можно сказать, что ничего не бывает вечным. Появилась новая система и надо её принимать. Может быть и так, но хороша пословица: "Самое лучшее новое - это хорошо забытое старое". Это к тому, что, оставляя всё положительное, что было в старой системе, необходимо развивать то новое, что позволит улучшить качество строительства, повысить надёжность, комфортность, а главное - обеспечить безопасность для проживания и нахождения там людей. Введение новой системы технического регулирования, с одной стороны, полезно (ликвидирует монополизм в разработке нормативной документации, снимает государственное регулирование вопросов нормотворчества), а с другой, - требует продуманного и тщательного подхода к осуществлению контроля качества строительства и экспертизы принимаемых решений как при строительстве жилых, административных, так и общественных зданий и сооружений. Такую экспертизу должны выполнять специалисты высокого уровня, имеющие научный, проектный, производственный опыт и знания. В качестве примера можно привести такие общественные организации, как Российское научно-техническое общество строителей (РНТО), Российская инженерная академия (РИА), Ассоциация железобетон и др., в работе которых участвуют ведущие специалисты крупных научных, проектных и высших учебных заведений страны. В проектировании зданий и сооружений всё должно быть учтено, начиная с момента определения вида, условий и срока эксплуатации здания, выбора материалов и заканчивая контролем качества строительства. Ориентировочная схема проектирования зданий и сооружений с учётом обеспечения долговечности приведена на рис. 1. Выбор материалов и мер защиты должен быть привязан к классу сооружения, к категории зданий. К сожалению, нормативной документацией эти категории на сегодня чётко не определены. В ряде публикаций встречаются предложения по разделению зданий на классы по их значимости, однако классы не привязаны к проектируемому сроку службы зданий, что порой затрудняет выбор мер защиты бетонных и железобетонных конструкций. Как видно из приведенной схемы проектирования по долговечности, виду разрушающего фактора, выбору материалов и средств защиты уделяется основное внимание. Разрушение железобетонных конструкций является, как правило, следствием коррозионных повреждений бетона или арматуры. Начатые В.М. Москвиным в 30 годы XX столетия работы связаны с исследованием и созданием бетонов, стойких в экстремальных условиях. Им создана наука о коррозии бетона и "школа коррозионистов", продолжающая и развивающая начатые им работы. В соответствии с опытом, накопленным в результате многолетних исследований, защита от коррозии железобетонных конструкций разделена на первичную и вторичную. К методам первичной защиты относятся все те мероприятия, которые выполняются на стадии изготовления бетона: - назначение требований по плотности и проницаемости; - выбор цемента, заполнителей; - применение минеральных и химических добавок; - выбор арматуры и назначение толщины защитного слоя бетона для арматуры и т.п. Однако, этот способ защиты оправдан в основном для конструкций, предназначенных для работы в слабоагрессивных и некоторых среднеагрессивных средах, что составляет около 30% от общего объёма конструкций, работающих в агрессивных средах. В большинстве средне- и сильноагрессивных сред наиболее экономически оправданными являются вторичные методы защиты - это поверхностная защита бетонных и железобетонных конструкций материалами, позволяющими сохранить эксплуатационные свойства бетонных и железобетонных конструкций на расчётный срок службы зданий и сооружений. Такой подход, безусловно, заслуживает самого серьезного внимания. При условии правильного выбора средств и методов защиты применительно к тем или иным условиям эксплуатации долговечность конструкций может быть обеспечена, а межремонтные сроки увеличены в 2-3 раза. За последние 15-20 лет появилось большое количество новых отечественных и зарубежных материалов, которые не отражены в основной нормативной документации по защите строительных конструкции от коррозии СНиП 2.03.11-85. В первом приближении новые системы защитных покрытий можно разделить на 4 группы: 1. пленочные - традиционные лакокрасочные материалы; 2. пропиточные полимерные системы; 3. полимерные эластичные покрытия; 4. интегральные капиллярные системы на минеральной основе. Пленочные лакокрасочные покрытия можно отнести к традиционным методам защиты. Они достаточно освещены в СНиП 2.03.11-85 "Защита строительных конструкций от коррозии" и другой нормативной документации. Определено их назначение, сформулированы требования по основным физико-техническим свойствам. Наносятся лакокрасочные покрытия на специально подготовленную сухую поверхность, толщина и количество слоев покрытия выбирается исходя из условий эксплуатации и свойств покрытия. Срок службы таких покрытий не превышает 6 лет. Одним из перспективных методов повышения долговечности железобетонных конструкций, работающих в агрессивных средах, является применение пропиточной полимерной изоляции с последующей полимеризацией ее в порах бетона. Сущность метода заключается в заполнении пор бетона материалом, который резко снижает проницаемость бетона, придает ему гидрофобные свойства. Защита изделий и конструкций, надземных и подземных, может осуществляться как в заводских, так и в построечных условиях. Такой метод защиты особенно эффективен для вторичной защиты конструкций, подвергающихся механическим нагрузкам, когда возможно повреждение защитного слоя. Наносится покрытие на поверхность бетона в состоянии естественной влажности. При использовании пропитки, как самостоятельного метода защиты глубина пропитки варьируется от 5-20 мм в зависимости от агрессивности среды, ответственности защищаемой конструкции. Как правило, в сильноагрессивных средах (при наличии большого количества хлор, сульфат ионов и т.п.) поверх пропиточного слоя наносятся полимерные эластичные покрытия, совмещаемые с данным пропиточным подслоем. Полимерные эластичные покрытия применяются и как самостоятельная защита. Срок службы таких покрытий в газовоздушной среде 15-20 лет. Лаборатория коррозии и долговечности бетонных и железобетонных конструкций НИИЖБ ведёт работу с рядом организаций по изучению защитных свойств таких систем. Выполнена комплексная работа по заказу правительства г. Москвы по изучению свойств покрытий, изготовленных на основе полизоционатов и полиуретанов (торговые марки "Консолид", "Вук" и др.). Создана опытно-промышленная линия по их производству. Такие покрытия начинают применяться для защиты конструкций метрополитена, гаражей, автостоянок, градирен и т.п. Материалы внесены в Московский городской строительный каталог.
Исследования показали что различные модификации сульфата кальция не вносят существенного изменения в характер новообразований, но влияют на скорость гидратации вяжущего и условия кристаллизации новообразований, что, в конечном счете, отражается на прочности вяжущего. Это принципиальное положение лежит в основе получения ГЦПВ повышенной прочности и долговечности. Так, используя высокопрочное гипсовое вяжущее или ангидритовый цемент, вместо обычного гипсового вяжущего при производстве ГЦПВ, можно получать быстротвердеющие водостойкие вяжущие повышенной прочности - марки М 300 и более. В настоящее время наибольшее применение получили ГЦПВ примерно следующего состава, % по массе: гипсовое вяжущее 75-50, портландцемент 15-25, активная минеральная добавка (АМД) 10-25. В качестве АМД в нашей стране обычно используют трепел, диатомит, опоки, активные золы, кислые гранулированные доменные шлаки и т.д. В других странах для этих целей применяют золу-унос, образующуюся при сгорании бурых углей, трассы и т.п. Последующие исследования по получению ВГВ, как у нас в стране, так и за рубежом, основывались на теоретических положениях, изложенных выше. Опыт применения в строительстве изделий из бетонов на основе ГЦП вяжущих и результаты длительных натурных и лабораторных исследований показали их удовлетворительную эксплуатационную стойкость в разных климатических районах и температурно-влажностных условиях. В то же время, они выявили ряд недостатков, сдерживающих их широкое применение в строительстве. Бетонные смеси на ГЦПВ обладают повышенной по сравнению со смесями на портландцементе, водопотребностью. Для снижения водопотребности можно использовать добавки поверхностно-активных веществ СДБ (ЛСТ), СНВ, ВРП-1, а также суперпластификаторы. Применение пластифицирующих добавок не только снижает водопотребность, но способствует повышению прочности, морозостойкости и других свойств. Дальнейшие исследования по повышению эффективности ГВ позволили получить водостойкие гипсовые вяжущие (ВГВ) нового поколения - гидравлические композиционные гипсовые вяжущие (КГВ) и бетоны на их основе. Технология их производства основана на достижениях в области механо-химической активации материалов с учетом особенностей твердения гипсоцементно-кремнеземистых вяжущих, позволяющих получать качественно новый уровень свойств материалов, ранее не достигаемый. Рациональные области применения бетонов на основе водостойких гипсовых вяжущих Новые вяжущие представляют собой гомогенную активированную смесь любого гипсового вяжущего с гидравлическим компонентом, предварительно получаемым совместной механо-химической активацией портландцемента, кремнеземистой добавки и суперпластификатора. Этот гидравлический компонент является органо-минеральным модификатором (ОММ) гипсовых вяжущих и может быть приготовлен заранее и использован по мере необходимости. ОММ содействует повышению скорости и степени гидратации портландцемента в КГВ и увеличению активности кремнеземистых компонентов, повышению реакционной способности трехкальциевого алюмината и других минералов, что способствует образованию эттрингита в начальный период твердения. В дальнейшем исчезают условия образования эттрингита ввиду израсходования алюминатных составляющих клинкера и резкого понижения концентрации гидроксида кальция за счет его связывания активированным кремнеземом. Это способствует образованию нового типа структуры, обеспечивающей высокие показатели свойств разработанных вяжущих, повышение прочности и долговечности. Для получения КГВ могут использоваться любые модификации гипсовых вяжущих (бэта- и альфа-полугидрат сульфата кальция, ангидрит, эстрих-гипс) или их сочетания, кремнеземистая добавка, в качестве которой можно использовать золу-унос, керамическую пыль, отходы производства кирпича и других керамических изделий, стеклянный бой, молотый кварцевый песок, микрокремнезем, кремнегель, отработанный силикагель и т.п. материалы; портландцемент любой разновидности, в том числе сульфатостойкий; сухая пластифицирующая добавка (суперпластификатор С-3, лигносульфонаты технические и др.). Кроме того, для регулирования сроков схватывания можно вводить винную или виннокаменную кислоты, цитраты некоторых солей и другие замедлители схватывания. Производство КГВ включает следующие переделы: дозирование и совместный помол портландцемента, кремнеземистой добавки и пластификатора; смешивание гипсового вяжущего с полученным ОММ с дополнительным помолом или без него. Производство может быть организовано на гипсовых заводах, в цехах по производству сухих строительных смесей или на специально выделенных участках при реконструкции предприятий, в том числе на заводах сборного железобетона. Вяжущие, получаемые по данной технологии, и бетоны на их основе характеризуются новым уровнем технологических и технических свойств по сравнению с ранее известными водостойкими гипсовыми вяжущими и бетонами, и отличаются улучшенными эксплуатационными свойствами. КГВ на основе строительного гипса имеют прочность при сжатии после 28 сут. твердения во влажных условиях от 15 до 35 МПа, коэффициент размягчения - от 0, 74 до 0,87, водопотребность вяжущего - 0,33...0,38, в зависимости от вида компонентов и состава вяжущего. КГВ на основе высокопрочного гипсового вяжущего имеет водопотребность от 0,22 до 0,32, прочность от 35 до 50 МПа, коэффициент размягчения от 0,77 до 0,88. Разработаны различные бетоны на основе КГВ: тяжелые - классов В7,5...В35, мелкозернистые, в том числе золобетон, - В5...В35 (в зависимости от состава и способа уплотнения), легкие на пористых заполнителях В2,5...В10 при средней плотности от 700 до 1300 кг/м3, опилкобетон - В 1,5...В5 при средней плотности 600...900 кг/м3, пенобетон - В0,5:В3,5 при средней плотности 400:800 кг/м3. Области применения водостойких вяжущих и бетонов достаточно широки (см. таблицу). Производство и применение изделий из бетонов на основе ВГВ, при сохранении положительных свойств гипсовых вяжущих, характеризуются рядом преимуществ перед изделиями из бетонов на других вяжущих, в том числе и на портландцементе, а именно: -изготовление изделий осуществляется без тепловой обработки; -увеличивается оборачиваемость формовочного оборудования (бортоснастки, опалубки, форм) в несколько раз, т.к. уже через 15...20 мин может осуществляться распалубка; -не требуется искусственная сушка изделий; -снижается себестоимость за счет использования местного сырья и техногенных отходов с одновременным решением экологических проблем. Таким образом, созданы гидравлические композиционные вяжущие, с сохранением положительных свойств гипсовых вяжущих (особенно, быстроты твердения и отличные формовочные свойства) и приобретением гидравлических свойств портландцемента. Это открывает новые возможности для стройиндустрии и строителей по производству и применению эффективных материалов и изделий, разработку технологий которых проводят ГУП "НИИМосстрой" в содружестве с МГСУ (кафедра технологии вяжущих веществ и бетонов). Современная оконная фурнитура. Инфракрасные сауны. Советы юриста. особенности продажи строительных материалов и изделий потребителю. Сооружение подпорной стенки. Выбираем кирпич. Перейти на главную Материалы |
