Конструктивные недостатки ячеистых панелей снижают их трещиностойкость

С развитием индустриальных способов возведения зданий ячеистый бетон заинтересовал проектировщиков и строителей как легковесный материал, хорошо поддающийся формованию и позволяющий получать изделия различной сложности по очертаниям. Опыт применения в крупнопанельном строительстве тяжелых и легких бетонов на пористых заполнителях механически был перенесен и на ячеистый бетон. Первые дома с наружными стенами из ячеистобетонных панелей, появившиеся на Урале, прочно утвердили ячеистый бетон среди других стеновых материалов. Начали широко применяться крупноразмерные ячеистобетонные конструкции в жилищном, промышленном и сельскохозяйственном строительстве.

Годы эксплуатации зданий выявили достоинства и недостатки как самого материала, так и конструктивных решений крупноразмерных изделий. В этой статье приводятся некоторые результаты натурных обследований жилых и общественных зданий с наружными стенами из ячеистого бетона

В первые годы стеновые панели армировались двумя плоскими раздельными сетками превелики диаметром 5—6 с ячейкой 20X20 см. Арматурная сетка в поверхностных слоях по замыслу топжна была повышать трещиностойкость панели. Пенобетопные панели с таким армированием, предназначенные для жилых домов серии 1-468С, изготовлялись в Свердловске.

Эксплуатация этих домов в течении 3—4 лет показали, что в значительном количестве панелей (на некоторых домах до 90% всех осмотренных) появилось расслоение. Установлено, что это произошло в плоскости арматурных сеток. Наиболее вероятная причина — усадка пенобетона, которой препятствовала арматурная сетка. Она срезала ячеистый бетон в своей плоскости, потеряла устойчивость и начала выгибаться, отрывая защитный слой. Аналогичное откалывание защитного слоя бетона наблюдалось в армированных газосиликатных панелях в Калинине и в газозолосиликатных панелях в Московской обл.

В Ленинграде была осмотрена большая группа жилых дочов с наружными степами нз газобетонных панелей, мз осмотренных зданий дольше (5—7 лет) эксплуатировались лома с наружными стенами из газобетонных панелей двухрядной полосовой разрезки. Армирование панелей осуществлялось объемными каркасами из проволоки диаметром 5— 6 .им. Каркасы образовывали в поверхностном слое конструкции ячейку размером 20X20 см. Это армирование (можно представить себе в виде двух плоских сеток с ячейкой 20 x 20 см, соединенных между собой металлическими стержнями на сварке. Осмотр н простукивание панелей показали, что в них нет расслоений, характерных для пенобетонных панелей Свердловска.

Таким образом, армирование панелей из ячеистого бетона раздельными сетками, не связанными между собой, следует признать неудачным решением, которое может привести к отслоению защитного слоя бетона и к развитию трещин.

Одним из основных недостатков конструкций из ячеистого бетона является его малая трещиностойкость. При обследовании, проведенном в различных городах с целью выяснения причин трещино-образовання, удалось установить взаимосвязь между плотностью трещин и характером армирования стеновых конструкций. Так, например, плотность трещин на газобетонных панелях двухрядной полосовой разрезки (типовая серия Г-2), армированных объемным каркасом, который образует на поверхнос и конструкций ячейку размером 20x20 см составила 3—5 пог. м/м2. Трещины с шириной раскрытия до 0,3 мм расположены вдоль или вблизи вертикальны.-: стержней арматурного каркаса на расстоянии 25—40 см одна от другой и рассекают защитный слой панели. Плотность трещин не зависит от расположения панелей по этажам.

Аналогичная картина наблюдалась при обследовании в Московской обл. жилых домов с наружными стенами из газозолосиликатных панелей, армированных раздельными сетками. Газозолосиликат, обладая большей усадкой, чем газобетон, менее трещиностоек. Пористость трещин в газозолосиликатных панелях после 5 лет эксплуатации (здание детского сада в совхозе «Заря коммунизма») достигает 5 пог. м/м2, т. е. в 1.5 раза выше, чем в газобетонных.

Назовем плотностью арматуры в поверхностном слое конструкции, отношение суммарной длины всех арматурш х стержней к площади конструкции. При сопоставлении плотности арматуры с плотностью грешим обнаруживается определенная взаимосвязь. Так, вдоль всех вертикальных арматурных стержней стеновых элементов горизонтальной разрезки проходят трещины на глубину защитного слоя бетона. При малой толщине (1—1,5 сит) защитного слоя становятся видимыми н трещины вдоль горизонтальных стержней. При толщине защитного слоя 2—3 сит горизонтальные трещины, по видимому, закрываются от вертикальных нагрузок, создаваемых конструкциями.

Конструктивные недостатки ячеистобетонных панелей снижают их трещиностойкость

Если сравнить обе рассмотренные выше конструкции панелей с подобными, но армированными каркасами с меньшей плотностью арматуры в поверхностном слое, то окажется, что уменьшение плотности арматуры в поверхностном слое влечет за собой снижение плотности трещин, связанных с арматурой.

Такие конструкции были осмотрены в Московской области (газозолосиликатные панели Ступинского завода яченстого бетона) и газосиликатные панели, изготовленные в Воронеже. Панели были армированы по контуру с редким (на расстоянии 1 м) расположением вертикальных стержней Плотность трещин в панелях с трехлетним сроком эксплуатации в Воронеже н Ступине Московской обл. достигает 0,8 пог. м/м2 прн плотности арматуры 1 ног. м/м2. Таким образом, трещины появились почти вдоль каждого вертикального стержня.

Появление трещин на поверхности конструкции вдоль или вблизи арматурных стержней связано с тем, что арматура стесняет усадку, свойственную ячеистому бетону.

В течение 1967 г. проведена экспериментальная проверка этого предположения. Установлено, что на участках панели между арматурными стержнями усадочные деформации в несколько раз больше, чем вблизи стержня, где они минимальны. Переход от одного максимума кривой деформаций к другому, расположенному в соседнем участке, между стержнями идет через минимум в месте расположения арматурного стержня. Эта точка перехода и является местом разрыва поверхности ячеистого бетона.

Если рассечь панель параллельными плоскостями на ряд параллельных слоев малой толщины, то в каком-то из этих слоев величина усадки будет такой, что сдерживающая роль арматурного стержня не будет оказывать решающего влияния на трещинообразованне.

Взаимосвязь армирования и трещино-образования ячеистобетонной конструкции проявляется. Если измерить расстояние между трещинами в первом поясе панелей ряда здании и нанести все видимые на них трещины на чертеж панели, то оказывается, что более 70%, а в некоторых случаях до 100% трещин при наложении совмещаются с вертикальными стержнями арматурного каркаса (см. рисунок). Установив этот факт, можно заранее еще на стадии проектировании создавать конструкции, учитывающие развитие трещин в процессе эксплуатации.

Около 10 лет тому назад появились панели однорядной разрезки размером на комнату (Свердловск, Первочральск). на две комнаты, как изготовленные целиком (опытный завод ВНИПСтром. Донецк), так п составленные на разрезки серии 1-467, 1-439, Г-2 и др.