4.7. Направления совершенствования производств стеновых изделий

Развитие технологий сборного железобетона должно затрагивать все технологические переделы. Рассматривая процесс приготовления смесей, ос­тановимся на двухстадийных циклах, предусматривающих на первой стадии дополнительное измельчение компонентов растворной части. Процесс помо­ла идет интенсивнее в присутствии воды и особенно поверхностно-активных веществ (ПАВ).

Возможно совмещение процессов активации цемента и приготовления смесей. Часть цемента можно успешно заменять молотым кварцевым или ке­рамзитовым песком. Микронаполнитель связующего, образующийся в ре­зультате дробления частиц кварцевого и керамзитового песка, позволяет сни­зить его водопотребность. Для определения эффективности воздействий на растворную смесь высокоинтенсивной обработки на научно-экспериментальной базе ЛенЗНИИЭП была изготовлена промышленная уста­новка высокоинтенсивной турбулентной обработки. Работа активатора осно­вана на вращательных импульсах, сообщаемых лопатками, скорость враще­ния которых составляет 1200-1800 об./мин (рис. 4.12).

Рис. 4.12. Общий вид турбулентного смесителя: 1 - электродвигатель; 2 - крышка; 3 -устройство открывания; 4 - вал; 5 - вращающиеся лопасти; 6 - загрузочные отверстия

Средневолжским филиалом ЦНИИОМТП были изготовлены две уста­новки кавитационной активации цементных смесей. Технологические регла­менты их применения разрабатывались автором. Применение данных актива­торов позволило снижать расходы вяжущих до полутора раз. Эффективность использования активации цементных растворов показана в табл. 4.12.

Одной из важных проблем формования является снижение расслаивае­мое™ смесей, на которое особое влияние оказывает их водосодержание. Для снижения водосодержания смесей в них вводят химические добавки. Хими­ческие добавки, буду чи введенными в систему цемент-вода, вызывают пеп-тизацию цементных агрегатов, высвобождение воды, иммобилизованной на флокулах, и повышение за счет этого пластичности цементного теста. Эф­фективность использования различных суперпластификаторов показана в табл. 4.19.

Таблица 4.19

Влияние активации на снижение расходов цемента и продолжительности изотермической выдержки для набора 70% прочности от требуемой

		Расходы цемента	(числитель), требуемая продолжитель-
Прочность	Наличие	ность изотермической выдержки (знаменатель)
бетона,	активации		Вид цемента
МПа		М400	М500	М 500 БТЦ
100	-	320/12	270/9	270/5,6
150	-	400/10	350/8,5	350/5,2
200	-	470/8,5	440/8	440/4,8
250	-	540/8	500/7	500/4,5
100	+	160/7,2	160/7	160/5,6
150	+	180/6,7	180/6,5	180/5,2
200	+	200/6,2	200/6	200/4,8
250	+	240/5,7	240/5,5	240/4,5

Таблица4.20

Эффективность применения суперпластификаторов, технические данные

	Дозировка, %	Эффективность применения
Наименование	по массе цемента	Увеличение под-	Повышение	Экономия
суперпластифи-	(на сухое вещест-	вижности при на-	прочности в	цемента на
каторов	во)	чальной ОК=3 см	возрасте 28-	1м3 бетона, %
			суток, %
НИЛ-20	0,4-0,5	15-20	35-40	10-15
КД-6	0,35-0,6	10-20	30-40	10-15
лдск	0,4-0,8	10-20	30-40	10-20
С-3	0,3-0,5	16-20	40-60	15-20
10-03	0,2-1,2	20	40-60	15-25

Таблица 4.21

Влияние пластифицирующих добавок на кинетику набора прочности смешанного вяжущего

Вид ТДН	Наименова-ние добавки	В/Т	∆В	Прочность в возрасте, МПа
				1 сут	3 сут	7 сут	28 сут	90 сут	360 сут
Доломит	- С-3 ЛСТ	0,77 0,66 0,68	- 14,3 11,7	1 1,5 1,3	3,0 3,6 3,1	5,0 6,5 6,2	14,0 19,5 17,5	14,5 20,3 18,0	15,0 20,8 18,6
Опока	- С-3 ЛСТ	0,53 0,45 0,47	- 15,1 11,3	1,5 1,8 1,6	4,5 5,0 4,5	6,0 10,6 6,6	26,8 37,0 33,8	27,5 38,3 34,5	28,5 39,5 35,8
Известняк	- С-3 ЛСТ	0,28 0,22 0,24	- 21,4 14,3	8,0 9,0 8,5	14,3 16,0 15,5	21,0 22,5 20,0	28,0 39,0 36,5	29,0 40,8 39,0	31,0 42,0 40,3

Рассмотрим механизм действия химических добавок. Поскольку одна сторона молекулы воды положительна, а другая - отрицательна, молекула воды ассиметрична и представляет собой диполь (рис. 4.13).

Этим объясняются многие уникальные свойства воды, в том числе и ее способность растворять в себе многие вещества. Поясним сказанное при по­мощи схемы. Ионы, как известно, несут электрический заряд, последний при­тягивает к себе противоположно заряженную сторону молекулы воды. Окру­жая растворяемый ион, молекулы воды «отрывают» его от соединения, и происходит его растворение. На рис. 4.13 показана схема растворения в воде хлорида натрия.

Рис. 4.13. Молекула воды

Рис. 4.14. Схема растворения в воде хлорид-иона

Положительно заряженный ион натрия в хлориде натрия собирает во­круг себя молекулы воды таким образом, что отрицательно заряженная сто­рона молекулы воды обращена к иону натрия; ситуация с отрицательно заря­женным хлорид-ионом противоположная.

Пластификаторы и суперпластификаторы относятся к веществам, по­нижающим поверхностное натяжение. Это довольно широкая группа. Общим для них является то, что, понижая поверхностное натяжение отдельных со­единений, они облегчают смешиваемость этих веществ с другими вещества­ми даже при отсутствии их взаимной растворимости (рис. 4.15).

Р ис. 4.15. Схема действия веществ, понижающих поверхностное натяжение

Потеря в процессе транспортирования смесей (в виду физико-химических процессов в связующем, испарения, водопоглощения пористых заполнителей) удобоукладываемости требует повышения расходов связую­щего до 20% и более. Кратковременное перемещение материала при совме­щенных постах приготовления и формования (1-2 с) за счет создаваемого пе­репада давлений (в 0,1 МПа) на основе доступных в конструктивном отноше­нии узлов сопряжения является решением важной проблемы формования. Данная проблема решена в ЛенЗНИИЭП, где с участием автора разработана технология изготовления изделий на основе комплексного использования ва­куумного эффекта.

Приготовление предусматривает разогрев компонентов смеси, интенсив­ное перемешивание и обезвоздушивание. Для этого используется герметич­ный смеситель вытянутой трубообразной формы с терморубашкой. В нижней части смесителя имеется герметичный затвор, располагаемый вдоль всей формы. Для снижения расслаиваемости теплопотерь смеси формование про­изводится безвибрационно с помощью перепада давлений. Под смесителем находится герметично соединенная с ним форма, в которую устанавливается

вертикально форма - кассета. В камере в период формования понижают дав­ление до 0,01-0,02 МПа, а в смесителе в момент формования над смесью создают атмосферное давление. При быстром открывании затвора бетонная смесь под действием перепада давлений перемещается из зоны более высоко­го в зону более низкого давления. Отформованная бетонная смесь может быть подвергнута контактному вакуумированию с помощью вакуум-щита, вмонтированного в одну из стенок форм.

В соответствии с другим более конструктивно упрощенным способом, не требующим герметичных соединений, в смесителе создается избыточное давление 0,2-0,3 МПа, а форма-кассета находится при атмосферном давле­нии. Нижняя часть смесителя по всей длине имеет герметичный затвор. При быстром его открывании материал под действием перепада давлений запол­няет полость формы. Пониженное давление вокруг материала в период фор­мования, а также кратковременность цикла позволяют исключить водопо-глощение пористых заполнителей в этот период.

Схема работы установки по формованию конструкций в вертикальном положении пневматическим способом представлена на рис. 4.16.

1 - загрузочный люк; 2 - смеситель; 3

• терморубашка; 4 - герметичный за­ твор; 5 - форма - кассета; 6 - блок управления; 7 - камера; 8 - ресивер; 9

• вакуум-насос; 10 - водосборник; 11

• термоактивная стенка; 12 - вакуум­ метр; 13 - вакуум-щит; 14 - герметич­ ная крышка

Рис. 4.16. Схема работы установки по формованию изделий в вертикальном положении

При формовании с помощью перепада давлений используются смеси пластичные и жесткие. Их удобоукладываемость должна находиться в диапа-

зоне от жесткости 20 с до осадки конуса 18 см. Общий вид промышленной установки комплексного вакуумирования показан на рис. 4.17.

Применение высоконасыщенных пористыми заполнителями смесей снижает отличия в величинах требуемого перепада давления при изменении подвижности материалов. Понижение требуемой подвижности материалов увеличивает силы внутреннего сцепления. Оба вышеотмеченных положения способствуют снижению расслаиваемости материалов.

Комплексные испытания панелей состояли в определении физико-механических свойств, средней плотности и влажности бетона по площади изделий. В процессе исследований использовались неразрушающие способы контроля: ультразвуковой, радиоизотопный и нейтронный. При этом приме­нялись приборы УКВ-1М и РВПП-1. Полученные данные показали хорошую стабильность свойств бетона в изделиях. Наблюдалось увеличение прочности бетона на сжатие и растяжение при перемещении от верхних слоев к нижним от 7 до 12%. Колебания значений средней плотности и влажности бетона по площади изделий составляли соответственно 5-10% и 3-6%.

Рис. 4.17. Общий вид промышленной установки комплексного вакуумирования

Технологическая линия по производству внутренних перегородок мето­дом комплексного вакуумирования была запроектирована проектным отде­лом ЛенЗНИИЭП с участием автора для строительства на Обуховском заводе г. Ленинграда. Схема данной технологической линии показана на рис. 4.18.

Р ис.4.18. Схема поточной линии по изготовлению керамзитобетонных изделий

1 - механизм открывания борта; 2 - конвейер; 3, 8, 10 - трансбордеры; 4 - ка­мера вакуумирования; 5 - дозаторы; 6 - ленточный транспортер с поворотным питателем; 7 - установка для срезки горбушки; 9 - камера дозревания; 11 -площадка обслуживания; 12 - конвейер; 13 - форма

Перспективен и получил значительное распространение в высокоразви­тых западных странах безформовый способ, когда изделия формуются по площади цеха полосами, равными ширине изделий. Пол цеха представляет собой сплошную металлическую поверхность, с вмонтированными электро­нагревательными элементами. Это позволяет производить контактную элек­тротермообработку. Разрезка изделий по длине производится дискофрезер-ными установками. Необходимо отметить, что данные изделия не имеют пет­левых захватов и монтируются вакуумными приспособлениями. Данный спо­соб широко распространен за рубежом. В странах СНГ опытный цех с обо­рудованием ГДР в 1982 г. смонтирован в г. Минске.

В целях повышения архитектурной выразительности фасадов зданий применяются различные виды отделки. Проанализируем их виды, данные по эксплуатации. В связи с токсичностью, взрыво- и пожароопасностью лаков и эмалей окраска ими стеновых панелей должна производиться в специальных герметичных окрасочных камерах, снабженных вентиляционными устройст­вами. В последнее время наметился отход от применения лаковых и эмале­вых красочных составов с низким содержанием органических растворителей к водоразбавляемым, водоэмульсионным и порошковым краскам. Наиболь­шее распространение водоэмульсионные краски нашли в СП ТА В Японии на основе винилацетата выпущен сополимер винилацетата и винилового эфира оксоалифатической кислоты. В ФРГ выпускается акриловая эмульсия, пред­назначенная для изготовления фасадных красок с высокой стойкостью к за­грязнению. Практика показывает, что эксплуатационная стойкость покрытий в деле, к сожалению, оставляет желать лучшего. Между тем окрасочные ма-

териалы проходят строгую проверку. Их испытывают в везерометре, подвер­гают облучению ультрафиолетовым светом, имитируют различные виды климатических воздействий и др.

Продолжительность испытаний, умноженная на переходные коэффици­енты, свидетельствует о стойкости, измеряемой десятками лет.

Между тем эксплуатационный срок службы покрытий фасадов дает ос­нование считать, что фактические сроки службы не соответствуют планируе­мым. Имеющийся в литературе анализ экспертных оценок различных отделок наружных стен приведен в табл. 4.21.

Таблица 4.21

Экспертная оценка долговечности отделки наружных стен

Вид красочного состава	Срок службы,	Вид красочного состава	Срок службы,
	год		год
Краски известковые	1-2	Поливинилацетатные	5-8
Краски цементные	4-6	Стиролбутадиеновые	6-7
Цементно-
поливинилацтатные	5-6	Акриловые	5-6
Цементно-перхлорвиниловые	7-8	Кремнеорганические	12

Особенности эксплуатации покрытий современных зданий и сооружений обусловлены значительной нагруженностью стен. В результате воздействия различных нагрузок, в том числе климатических, понижается адгезионная прочность.

Так, при окраске красочными составами, после нанесения которых прошел дождь, или при низкой положительной температуре отверждения, возможной в весенней и осенний период, уже после 30 циклов попеременного увлажнения в течение 4 часов и последующей сушки на воздухе в течение 20ч при температуре 20-50 °С и влажности - 60-70%, падение адгезионной прочности составляет 71-89%.