Консультации строителя онлайн.


Усадка дома из газобетона

Усадка газобетона происходит из-за потери несвязанной в процессе гидратации воды. К образованию трещин при усадке больше склонны ячеистые бетоны с большим удельным количеством микропор (неавтоклавный пенобетон) и ячеистый бетон имеющий в составе в качестве вяжущего вещества один только цемент (без добавления извести). 1 Добавление пластификаторов в цементные растворы при производстве ячеистого бетона не приводит к снижению трещинообразования. Набор прочности ячеистым бетоном без автоклавирования в недостатке влаги (менее 20% от объема) также ведет к образованию трещин. Автоклавирование предупреждает образование трещин из-за образования прочных тоберморитовых кристаллических структур. При этом уменьшение пористости ведет к уменьшению прочности и увеличению образования трещин, т.к. пористость напрямую связана с количеством образованного кристаллического тоберморита.

Усадка газобетона происходит за счет потери адсорбированной воды из материала и имеет важное значение для газобетона из-за его высокой общей пористости (40 ± 80%) и значительной поверхности пор (около 30 м2/г). 1 Уменьшение размера пор в газобетоне, а также более высокий процент пор меньшего размера приводит к увеличению усадки газобетона. Структурная модель усадки газобетона Нильсона 2 объясняет возникновение усадки за счет сжатия материала вакуумом гидравлического происхождения в порах газобетона. Капиллярная теория усадки газобетона предполагает уменьшение объема блоков ячеистогобетона за счет капиллярного поверхностного натяжения между стенок пор. 3

Усадка газобетона на основе исключительно цементного связующего значительно выше, чем усадка газобетона на основе извести или смеси извести с цементом. Усадка газобетона на основе смеси извести и цемента - наименьшая. С увеличением количества активного кремния усадка увеличивается и достигает максимального значения при замене 30 ± 60% диоксида кремния замены, а затем начинает снижаться. 4 Применение инертных заполнителей (зола) уменьшает величину усадки газобетона. На величину усадки влияют технологические особенности производства газобетона: продолжительность и способ отверждения газобетона, давление в автоклаве, химический состав кремнесодержащих заполнителей, размер и форма блоков и условия их хранения. Добавление в рецепт смесей суперпластификаторов и молотых кремнесодержащих веществ практически не влияет на величину усадки. Таким образом, усадка при высыхании газобетона больше зависит от физической струкутуры материала, а не от его химического состава. 5

Образцы неавтоклавных ячеистых бетонов из смеси цемента и песка при сушке на открытом воздухе имеют макисмальные показатели усадки. Набор прочности ячеистым бетоном во влажной атмосфере (при укрытии полиэтиленовой пленкой) без автоклавирования при обычных температурах приводит к усадки блоков на величину от 0,6 до более чем 3% при сушке. Значения усадки блоков из ячеистых бетонов уменьшаются при увеличении плотности и увеличении доли песка в составе смеси. 1 Большая усадка неавтоклавных ячестых бетонов может быть объяснена преимущественно мелкопористой структурой материала. 6 При автоклавировании в процессе производства газобетона происходят значительные изменения в минеральной струкуктуре: в стенках пор газобетона образуется высокопрочный микрокристаллический 1,1 нм тоберморит (C5S6H5), что приводит к снижению усадки на 20-25% по сравнению с неавтоклавным ячеистым бетоном. Степень микрокристаллизации ячеистого бетона имеет решающее значение для определения прочностных характеристик газобетона и степени его усадки при высыхании. До определенного предела увеличение микрокристаллических структур в составе газобетона приводит к увеличению прочности и уменьшению усадки, а при превышении такого уровня - к обратному ухудшению показателей. 7 Увеличение усадки ячеистого бетона (неавтоклавного пенобетона) объясняется тем, что при уменьшении пористости материала уменьшается и количество микрокристаллических структур в стенках пор.8 Максимальная усадка происходит при процессах гидратации цемента и образования в цементном камне гидросиликата кальция (неавтоклавный ячеистый бетон), а минимальная усадка происходит при преобразовании гидросиликата кальция в тоберморит при автоклавировании. Также усадка увеличивается при высыхании ячеистых бетонов в сухой атмосфере. В условиях повышенной влажности усадка при высыхании уменьшается.

При нормальных условиях автоклавного газобетона (Aeroc) составляет менее 0,3 мм/м при уменьшении влажности газобетона от 35% до 5% по массе. Усадка газобетона может длиться до 2 лет после окончания строительства. При высушивании газобетонных блоков до влажности ниже 2% и далее - усадка газобетонных блоков значительно возрастает и для уменьшения влажности от 5% до 0% составляет около 2 мм/м. Это свойство нужно учитывать при кладке из газобетонных блоков или панелей (новая форма товарного газобетона фирмы Hebel)  ограждений каминов, дымоходов, сушильных камер и подобных им конструкций, подвергающихся длительному воздействию сухого горячего воздуха и высоких температур.

Нормативная усадка при высыхании ячеистых бетонов, изготовленных на песке, не должна превышать 0,5 мм/м  - для автоклавных бетонов марок D400-D1600 и 3,0 мм/м  - для неавтоклавных бетонов марок D300-D1600.9
К моменту отгрузки отпускная влажность свежих упакованных в полиэтиленовую пленку блоков ячеистого бетона не должна превышать:

  • 25% - для ячеистых бетонов, изготовленных на основе песка;
  • 30% - для ячеистых бетонов, изготовленных на основе сланцевой золы;
  • 35% - для ячеистых бетонов, изготовленных на основе золы теплоэлектростанций.10

При чрезмерном нагреве при пожаре может происходить быстрая усадка газобетона. Огнестойкость газобетона гораздо выше, чем обычного тяжелого бетона. 11 Это в значительной мере обусловлено гомогенной структурой газобетона без разнородных включений, как в тяжелом бетоне, что приводит к образованию трещин из-за разного расширения элементов тяжелого бетона при нагревании. Лучшей устойчивостью к огню из-за меньшей газопроводимости и теплопроводности обладают ячеистые бетоны с закрытой ячеистой структурой (пенобетон).

Ячеистый бетон автоклавного твердения относится к негорючим (НГ) материалам в соответствии с ГОСТ 30244. Многочасовой пожар в здании из газобетона ведет к снижению влажности всей толщи кладки и развитию усадки газобетона до максимальных значений 2 мм/м, что приводит к появлению мелких усадочных трещин на поверхности газобетонных блков, не влияющие на прочностные характеристики газобетонной стены в целом.12
Рост температуры сначала повышает прочность кладки, затем понижает до начальных значений (при нагреве до 700 °С). Дальнейший нагрев газобетонных блоков довольно быстро снижает прочность (до 0 при 900 °С).
Согласно данным Таблицы 3 Пособия к  СНиП II-2-80 13 перегородка из ячеистого бетона плотностью 800 кг/м3 при толщине 75 мм имеет предел огнестойкости 2,5 часа, а толщиной 80 мм – 3 часа. Это означает, что за указанное время температура необращенной к огню перегородки не повысится выше 220°C  (температура воспламенения бумаги).

1  Ziembika H. Effect of micropore structure on cellular concrete shrinkage. //Cem Concr Res 1977;7:323-332.
2 Nielsen A. Shrinkage and creep-deformation parameters of aerated, autoclaved concrete. In: Wittmann FH, editor. Pro ceedings Autoclaved Aerated Concrete, Moisture and Properties. Amsterdam: Elsevier; 1983. p. 189±205.
3 Tada S. Pore structure and moisture characteristics of porous inorganic building materials. In: Wittmann FH, editor. Proceedings Advances in Autoclaved Aerated Concrete. A.A. Balkema, 1992:53±63
4 ACI Committee 516. High pressure steam curing: Modern practice and properties of autoclaved products. J Am Concr Inst 1965; Title no. 62±53
5 Narayanan N. Influence of composition on the structure and properties of aerated concrete. M.S thesis. IIT Madras, 1999.
6 Tada S, Nakano S. Microstructural approach to properties of moist cellular concrete. In: Wittmann FH, editor. Proceedings Autoclaved Aerated Concrete, Moisture and Properties. Amsterdam: Elsevier; 1983. p. 71±89
7 Alexanderson J. Relations between structure and mechanical properties of autoclaved aerated concrete. Cem Concr Res 1979;9:507±14
8 Schubert P. Shrinkage behaviour of aerated concrete. In: Wittmann FH, editor. Autoclaved Aerated Concrete, Moisture and Properties. Amsterdam: Elsevier; 1983. p. 207±17
9 П.4.4.1 СТО 501-52-01-2007 «Проектирование и возведение ограждающих конструкций жилых и общественных зданий с применением ячеистых бетонов в Российской Федерации».
10 Там же:  П.4.4.2.
11 Valore RC. Cellular concretes-physical properties. //J Am Concr Inst 1954;25:817-836.
12 Aeroc: руководство пользователя. – СПб.:Aeroc.-2009.
13 Пособие по определению пределов огнестойкости конструкций, пределов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов к СНиП II-2-80.