А.В.АНЦИБОР, инж. (НИИЖБ); Р.Л.СЕРЫХ, д-р техн. наук, проф. (МАДИ)
Применяемые в течение последних нескольких лет в строительстве мелкозернистые бетоны (штукатурные смеси) и строительные (кладочные) растворы, модифицированные различными добавками (в том числе сухие строительные смеси), обладают рядом отличительных свойств от традиционных растворов и бетонов, применяемых ранее. Они обладают повышенным водоудержанием, пониженной водопотребностью, регулируемыми сроками схватывания, интенсивностью набора прочности и др. Получаемый эффект: увеличение эффективности применения материалов, улучшение качества готового «продукта», повышение долговечности, возможность варьировать эстетический облик применяемых (в основном отделочных) композиций. Однако всегда ли достигаются показатели качества изделий, которые заложены в проекте, обеспечивающие ожидаемый срок эксплуатации? Для этого было бы целесообразно проанализировать схемы реализации строительных проектов.
Очевидно, что при проектировании штукатурных покрытий (или назначении марки кладочного раствора) опираются на те технические параметры используемых материалов, которые определены паспортными характеристиками: прочность на изгиб, величина адгезиии, усадка материала и другие, среди которых далеко не последней является прочность раствора на сжатие. Этот показатель является наиболее доступным и распространённым для контроля качества затвердевшего материала.
Условно оценку качества растворов в кладке и в штукатурном покрытии можно разделить на два направления: 1 — определение соответствия качества материала (раствора) заданным проектным характеристикам (марка раствора) по действующим нормативно-техническим документам (ГОСТ 28013–98, ГОСТ 5802–86); 2-определение и оценка основных параметров раствора, обеспечивающих ожидаемую долговечность конструкции при эксплуатации.
Оба направления на сегодняшний день приобретают возрастающую актуальность. Это следует из того, что номенклатура применяемых в строительстве материалов (разнообразные стеновые материалы, различные виды бетонов, оштукатуриваемые теплоизоляционные материалы и др.) весьма разнообразна по своим свойствам, и, используя раствор определенного вида и состава в разных сочетаниях, в итоге получают разные по механическим свойствам материалы (штукатурный слой, кладочный шов и т. п.). Не последнюю роль здесь играют условия применения и дальнейшего выдерживания раствора в конструкции, тем более учитывая высокий модуль контактной (особенно у кладочных растворов) и открытой поверхности. К тому же производитель строительно-отделочных работ не всегда придерживается правил ухода за твердеющим раствором.
При существующих схемах организации строительства (заказчик-генподрядчик-субподрядчик) обязательной является процедура приемо-сдаточного контроля выполненных работ. Как правило, контроль осуществляется привлекаемыми специальными строительными лабораториями, и если контрольные образцы не были изготовлены производителем работ(или не соответствуют требованиям упомянутых ранее нормативных документов), то процедура существенно усложняется. Как уже отмечалось выше, даже при несоблюдении условий хранения образцов определяемые механические параметры будут отличными от материала в конструкции.
По части первого обозначенного направления следует обратиться к ГОСТ 5802–86 Растворы строительные. Методы испытаний. Основная роль здесь при определении прочности на сжатие, растяжение при изгибе и раскалывание, а также морозостойкости отводится контрольным образцам, тогда как определение этих характеристик в готовом изделии практически не производится. Исключение составляет отбор, изготовление и испытание малогабаритных контрольных образцов из кладки (ГОСТ 5802–86, приложение 1), что само по себе трудоёмко и не достаточно достоверно из-за вероятного повреждения структуры штукатурного раствора в процессе отбора (обычно выдалбливания). Более достоверные результаты и, вероятно, с меньшим разбросом значений можно получить, если, используя алмазные коронки, высверливать цилиндры 040 мм. Таким образом, при толщине штукатурного покрытия 20 мм можно склеить из двух частей цилиндрический образец с отношением п/0 равным примерно 1. При этом трудоёмкий процесс подгонки размеров пластинок исключается, а испытания на сжатие осуществляются всегда в направлении нормали к поверхности покрытия. Так как чаще всего покрытие состоит из нескольких слоев, то при испытаниях будут фиксироваться значения наименее прочного слоя.
Рассматриваемое первое направление обеспечено значительной нормативной базой по правилам и методам контроля механических характеристик твердеющего бетона в монолитных конструкциях. Здесь можно сослаться на ГОСТ 10180–90 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам; ГОСТ 22690–88 Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля; ГОСТ 26134–84 Бетоны. Ультразвуковой метод определения морозостойкости; ГОСТ 17624–87 Ультразвуковой метод определения прочности бетона; ГОСТ 18105–86 Бетоны. Правила контроля прочности.
В то же время на этом фоне методология ГОСТ 5802–86 выглядит весьма ограниченной. Конечно, можно возразить, что параметр прочности на сжатие для бетона, как для конструкционного материала, более важен, чем для строительного раствора, но обратимся к ГОСТ 28013–98 Растворы строительные. Общие технические условия. В нём прочность раствора на сжатие принята за один из основных показателей качества (наравне с морозостойкостью и плотностью), и осуществлена классификация строительных растворов по маркам: М4, М10, М200. Поэтому априори средства, затрачиваемые на переустройство или восстановление возникающих со временем недостатков, связанных с отклонением заданных показателей качества, выливаются в значимые финансовые затраты.
Кладочный или штукатурный раствор в настоящее время, как правило, готовится непосредственно на месте его применения, и затворяемым составом является готовая сухая смесь заводского изготовления. В других случаях раствор получают в малоемких бетоносмесителях или простых ёмкостях, из компонентов с необеспеченным оптимальным гранулометрическим и химическим составом. Ясно, что гарантировать заданные эксплуатационные характеристики в этом случае не представляется возможным. Вариантом решения проблемы может стать конкретизация, совершенствование, отработка и регламентирование дополнительных методов контроля механических свойств затвердевших растворов в конструкции.
Отечественные разработчики и производители оборудования для определения прочностных свойств строительных материалов постоянно совершенствуют и расширяют ассортимент приборов, основанных на разных принципах действия и имеющих разные диапазоны измерений. Однако основное их направление — конструкционный бетон. Большинство из этих приборов являются косвенными измерителями нужных характеристик растворов, а соответственно требуют тарировки и выполнения целого ряда единичных измерений для ориентирования на каждый достоверный результат. Можно привести для примера: ИПС-МГ4 (оценивающий энергию ударного импульса) и его модификации, ультразвуковой тестер УК-1401, слабоимпульсный склерометр маятникового типа швейцарской фирмы Scmidt, молоток Кашкарова со специальным наконечником.
Рассматривая конкретно каждый из этих приборов, следует отметить их недостатки и ограниченность применительно для растворов разных видов. ИПС-МГ4 позволяет определять довольно низкие показания прочности, но для этого требуется обеспечение плоской площадки диаметром около 7–10 см в количестве 10–15 штук для одного определения прочности. Для растворов в кладке это очень трудоёмко. Приборы маятникового типа имеют примерно те же недостатки. Ультразвуковые поверхностные тестеры довольно универсальны в своём применении, но диапазон их чувствительности не охватывает полного диапазона марок растворов. К тому же на показания прибора по раствору возможно оказывает влияние материал подложки или материал кладки. Из приборов разрушающего действия отметим приборы, основанные на методах: скалывания ребра (для бетона); отрыва со скалыванием (для бетона); отрыва приклеиваемых стальных дисков (определение величины адгезии) и другие. Оценивая методики проведения испытаний разными способами, можно утверждать, что измерительные приборы разрушающего действия стоят на ступень выше приборов неразрушающего контроля, так как они наиболее близки к прямым измерениям механических характеристик материала. Поэтому при разработке методов определения прочностных показателей растворов предпочтительно ориентироваться именно в этом направлении. Представляет интерес, например, методика изготовления малогабаритных контрольных образцов непосредственно на конструкции (штукатурном слое или кладочном шве) и последующего их испытания на сжатие, скалывание и т. п. Для оценки отдельных характеристик растворов (трещиностойкости, морозостойкости и некоторых других) возможно определение и использование соотношения результатов двух и более разрушающих и (или) неразрушающих методов испытаний.
Ещё один метод измерения прочности может базироваться на фиксации проникновения индентора в тело затвердевшего раствора при определённом усилии. Этот метод уже был апробирован, в частности, в ячеистых бетонах. Для адаптации его применительно к раствору необходимо провести экспериментальную работу для выявления «узких» мест метода и в случае возможности его реализации оптимизировать методику испытаний.
Рассмотрим второе направление, упомянутое ранее, — оценку механических характеристик применённых растворов для определения долговечности конструкции. Необходимость в этом может возникать как непосредственно перед сдачей здания в эксплуатацию, так и для оценки остаточной долговечности отслуживших определённый период конструкций. Было бы целесообразно выработать единое мнение о том, какие механические характеристики являются определяющими для обеспечения необходимого срока службы.
По мнению немецких испытателей, в частности для кладочных растворов, кубиковая прочность на сжатие (в России определяемая по ГОСТ 5802–86) не является непосредственно решающей характеристикой при оценке несущей способности каменной кладки. Это объясняется несоразмерностью увеличения кубиковой и так называемой «пластинчатой» прочности раствора (когда толщина раствора незначительна по сравнению с его горизонтальными размерами). Исходя из этого несущая способность каменных кладок изменяется несоразмерно увеличению прочности кладочного раствора. В то же время работы отечественных исследователей показали, что для кладочного раствора одним из основных технических параметров, определяющих несущую способность кладки, является степень адгезии раствора и кладочного материала. Сила сцепления также играет решающую роль для характеристики долговечности штукатурных покрытий. Кроме того, не раз подтверждалось опытами, что увеличение прочности на сжатие растворов не обязательно должно приводить к повышению адгезии.
Вопрос об актуальности нормирования силы сцепления для строительных растворов поднимался много раз, но почему-то не получал должного развития при дополнительной проработке нормативной документации. Возможно, возрастающее внимание к строительным растворам, представленным в сухом виде (сухим строительным смесям), будет способствовать изменению устоявшихся стереотипов об объективности показателя прочности на сжатие при оценке качества готовых штукатурных покрытий или кладочных растворов.
Как уже говорилось вначале, более широкое внедрение сухих смесей, а также технология их производства открыли обширные возможности получения составов с весьма узконаправленными характеристиками. Поэтому следует с большим интересом обращаться ко многим европейским стандартам, а также к немецким ЭНМ, предписывающим методики испытаний различных видов строительных растворов с учётом специфики их использования. Тенденция в разработке нормативной документации в России, как и в ряде других стран, направлена на гармонизацию технических требований к различным видам строительных материалов. Возникающие при этом проблемы трудно решаемы без согласования единой классификации отделочных и строительных растворов (как в готовом, так и в сухом виде). Следует отметить, что работы над созданием подобных общих нормативно-технических документов уже давно ведутся.
Эффективность этих документов проявится со временем на практике. Тем не менее, вопрос разработки или выбора методов контроля отдельных основных характеристик применённого материала в конструкции, которые будут заданы в новых стандартах на строительные растворы, пока однозначно не определён.
Все публикации
Архив по годам: 2006; 2008; 2013; 2015; 2016; 2018; 2019; 2020; 2021; 2022; 2023;
