Декоративные бетоны для наружной отделки зданий в северных районах
Развитие крупноэлементного строительства в северных районах страны предъявляет повышенные требования к наружной отделке ограждающих конструкций. Между тем в работах, посвященных этому вопросу, проблеме повышения стойкости и качества отделки зданий, возводимых индустриальными методами, уделяется недостаточно внимания. Одним из наиболее перспективных видов отделки фасадов являются декоративные бетоны с обнажением заполнителя. Этот способ наиболее полно сочетает широкие декоративные (цветовые и фактурные) возможности, позволяя одновременно решить вопрос долговечности отделочных слоев фасадов путем создания материала с заранее заданными свойствами. Сложные условия эксплуатации зданий в северных районах, характеризующиеся повышенной влажностью и низкой температурой, вызывают необходимость применения более прочных морозостойких и маловодопроницаемых отделочных слоев панелей. Этим требованиям удовлетворяют декоративные бетоны с введением поверхностно-активных добавок. В работе по изучению их свойств использовали: белый, цветной и обычный портландцемент марки М 400, заполнители— мрамор, доломиты, добавки — ГКЖ-10, ГКЖ-11, АМСР-3, ССБ+СНВ.
Зерновой состав заполнителей подбирали по наибольшему объемному весу и наименьшей межзерновой пустотности, составляющей 25—27%. Максимальный размер фракции заполнителя составлял 10—20 мм. На таких заполнителях получили составы декоративных бетонов марок 150—200 при расходе цемента 320—350 кг/м3 (подвижность бетонной смеси составляла 3 см).
Влияние поверхностно-активных добавок на физико-механические свойства бетонов и растворов изучали на образцах нормального твердения и пропаренных по режиму 4+8 + 4 ч (число образцов принимали согласно ГОСТ). Результаты исследований представлены в табл. 1.
Добавки повышают прочность растворов на растяжение при изгибе на 10— 15% в сравнении с образцами без добавок.
Растворы и бетоны с добавками в оптимальных количествах характеризуются равномерной однородной структурой цементного камня с преобладанием мелких изолированных пор, при этом в образцах с добавками снижается капиллярная пористость с 9,6 до 7,5% за счет образования условно-замкнутых, несообщающихся пор.
Стойкость декоративных бетонов с добавками определяли по изменению их прочностных свойств на сжатие, изгиб н накопление необратимых деформаций при воздействии замораживаний при температурах —23 и —40°С и оттаивании при комнатной температуре. Результаты испытаний приведены в табл. 2. Введение кремнийорганической « комбинированной (ССБ+СНВ) добавок существенно повышает морозостойкость бетонов.
Изменение упругих и пластических свойств декоративных бетонов и растворов после замораживания до —40°С отличалось более резкими падением динамического модуля упругости и большим снижением прочности, чем при —23°С.
Наименьшее снижение динамического модуля упругости отмечалось в образцах с комбинированной добавкой ССБ+ +СНВ до 5%, с ГКЖ-11 —до 18%, тогда как у образцов без добавок падение модуля упругости составило 55%.
Потери прочности при изгибе и сжатии у образцов с добавками при температуре —40°С были также значительно меньше, чем у контрольных.
Существенным фактором, влияющим на стойкость материала в процессе замораживания-оттаивания, являются необратимые остаточные деформации, накопление которых приводит к разрушению бетона.
Накопление остаточных деформаций при температуре —40°С наблюдалось после первых же циклов испытаний, а после 37 циклов удлинение образцов
Результаты испытаний образцов с добавками на одностороннее замораживание-оттаивание в специальной автоматической установке (СХАУ) также показали их высокую стойкость.
Исследовали также влияние добавок на сцепление раствора с заполнителем из различных горных пород известняка, мрамора, доломита, гранита при воздействии низких температур. Прочность сцепления раствора с камнем определяли на образцах размером 4X.4XJ6 мм путем испытаний на отрыв. В растворах с добавками, подвергнутых попеременному замораживанию-оттаиванию при температурах —23 и —40°С, прочность сцепления оказалась в среднем в 2—2,5 раза выше, чем в образцах без добавок, причем лучшие показатели были получены с добавками ГКЖ-11. Это свидетельствует о более прочной н стойкой к агрессивным воздействиям структуре бетона и раствора с добавками.
Влияние добавок на цветовые характеристики-длина волны (X), коэффициент отражения (р), насыщенность (Р) — декоративных бетонов исследовали на образцах в везерометре (АИП— аппарат искусственной погоды) и после 5 лет эксплуатации в Москве, Мурманске н Норильске. При подборе режимов испытаний в везерометре исходили из среднегодового количества солнечных часов н осадков в Мурманске.
Спектральную характеристику цветовых значений образцов определяли на спектрофотометре СФ-14 до и после испытаний в везерометре и натурных условиях.
Натурные обследования бетонных образцов и опытных панелей подтвердили результаты лабораторных опытов — большую атмосферостойкость и лучшую сохранность декоративных свойств (меньшую загрязняемость, отсутствие высолов) отделочных бетонов с гидрофобизующими добавками.
Анализ эксплуатационных свойств отделок показал, что наиболее устойчивы в условиях Севера отделочные бетоны с мелкорельефной фактурой.
Фактурную обработку наружных поверхностей стеновых панелей с обнажением декоративного заполнителя производили металлическими щетками, используя замедлитель твердения цемента (декстрин, бура).
Технико-экономические расчеты доказывают целесообразность их применения в северных районах. Стоимость отделки 1 м2 бетонной поверхности в зависимости от применяемых материалов составляет 0,9—1,6 р.