На фотографии изображена Белорусская национальная библиотека, где наружные ограждения и перегородки в основном выполнены из газобетона. Однако проблемы начались, когда стали проявляться трещины из-за пересушивания и прогибов перекрытий, что подчеркивает важность научного подхода к изучению эксплуатационных характеристик современного газобетона.
Рисунок 1 – Белорусская национальная библиотека
Основные способы, которые могут отрицательно повлиять на целостность газобетона, будут рассмотрены ниже, включая краткое объяснение физических основ, задействованных в этих процессах.
Итак, перечислим основные способы, приводящие к ухудшению состояния газобетона:
1) Установить на гибкое основание. Это может быть межэтажная плита перекрытия, выполненная с расчетным прогибом на уровне 1/200 или 1/300 пролета. При значительных пролетах, если мы возведем перегородку из газобетона и аккуратно приклеим ее к этой плите, это станет лучшим способом для возникновения восходящих трещин в нижней части перегородки или наклонных трещин, в зависимости от характера трещинообразования. Второй метод заключается в установке на малозаглубленный фундамент, основание которого плохо уплотнено, обладает недостаточной дренажной системой и теплоизоляцией. В этом случае мы также можем столкнуться с деформациями фундамента, а также трещинами в кладке. Не обязательно использовать только малозаглубленный фундамент; в случае полного заглубления можно прибегнуть к таким методам, как вымывание грунта под фундаментом или иные способы значительной деформации, которые могут привести к образованию трещин в кладке.
2) Закрытие свежей кладки газобетона (по мокрому) тонким слоем пенопласта или отделки. Это явление вызывает накопление влаги в кладке в процессе эксплуатации, что, в свою очередь, может привести к отслаиванию различных слоев. В зависимости от качества газобетона, может отслаиваться либо только отделочный слой вместе с когезионным слоем, либо более крупные фрагменты газобетона толщиной от нескольких миллиметров до 4-5 см. Эти последствия зависят от морозов и других характеристик. Метод достаточно простой и эффективный: если свежую кладку укрыть тонким слоем пенопласта и включить отопление внутри, существует высокая вероятность, что спустя несколько лет наружные слои начнут разрушаться, а трещины постепенно углубятся, в результате чего могут отслаиваться большие куски, достигающие размеров до 1/3 до 2/3 общей толщины.
3) Закрыть прочной штукатуркой, обладающей высоким модулем упругости. Можно не применять пенопласт, а использовать штукатурку, которая будет достаточно прочной и с низкой паропроницаемостью. Это может быть цементно-песчаная смесь в соотношении ½, либо вариант с высоким содержанием полимеров. Подобная прочная штукатурка без труда повредит газобетон, и это может произойти либо вдоль шва, либо по толщине самого газобетона, в зависимости от конкретных характеристик.
Теперь о корнях проблемы, как физических основ этого дела.
1) Механические напряжения и нагрузки. Чтобы кладка разрушилась, нам нужно либо заставить её работать на изгиб, либо на растяжение, либо на срез. В этих видах напряжённо-деформированного состояния каменная кладка работает не очень хорошо. Поэтому, если мы умудряемся передать на каменную кладку изгиб, растяжение или чистый срез, прикладывая достаточно большую нагрузку, с высокой вероятностью мы её разрушаем.
2) Физические процессы. Мы хорошо осведомлены о влажностной усадке, но о влажностном набухании знаем меньше. Оно также существует, но проявляется в основном в виде локальных деформаций и небольших трещин. Влажностное набухание редко приводит к серьёзным проблемам, в отличие от влажностной усадки. Также мы редко вспоминаем о температурных деформациях. Для каменной кладки они представляют собой серьёзную проблему, которая может привести к её разрушению. Особенно ярко это проявляется в современных зданиях с лицевым кирпичным слоем. В начале двухтысячных годов массово начали пренебрегать учётом температурных деформаций, что привело к тому, что фасады таких зданий часто находятся в аварийном состоянии. Температурные деформации могут быть стеснены, что приводит к тому, что кладка начинает раскрашиваться либо локально в зоне сопряжения с конструкциями, ограничивающими деформацию, либо по всей площади из-за изгибных растягивающих напряжений, возникающих непосредственно в кладке.
3) Ошибки в проектировании и строительстве. Если при проектировании мы заложим на кладку напряжения, которые она не сможет выдержать, или если при строительстве не будем следовать рекомендациям и указаниям, а также изменим проект, то получить проблемы с газобетонной кладкой.
Ниже представлены фотографии, наглядно демонстрирующие основные причины повреждения газобетонных конструкций.
Рисунок 2 – Пример гибкого основания
В углу здания видна наклонная трещина. Это может означать, что либо угол просел, либо весь дом слегка «взлетел». Мы видим, деформацию основания, вследствие чего кладка треснула, но при этом состояние здания не является аварийным.
Рисунок 3 – Пример растягивающего напряжения
На кладку оказывается растягивающее напряжение от стропильной системы. Этот распор не был устранён ни затяжками стропильной системы, ни превращением её в набор ферм. Также не было снято напряжение с кладки, хотя можно было установить железобетонный якорь — армопояс, который был бы либо замкнутым, либо глубоко заходил в поперечную стену. Все эти проблемы можно было легко решить на стадии проектирования. На фотографии видно, что на кладку было передано напряжение, которого можно было избежать.
.png)
Рисунок 4 – Примеры ошибок при проектировании и строительстве
На рисунках справа можно увидеть, что зона опирания перемычки выполнена неглубоко и таким образом, что она, несомненно, будет скалывать кладку. Внутри этой зоны под перемычкой образовалась трещина. На фотографии слева видно, что из-за недостаточно большой зоны опирания кладка начала отслаиваться под концом перемычки. Чтобы укрепить конструкцию, необходимо установить усиливающий столб.
Рисунок 5 – Пример физического явления
В этом случае мы имеем дело с влажным основанием и прочной штукатуркой с высоким сопротивлением влагообмену. Из-за этого кладка не высыхает, а штукатурка деформируется сильнее, чем кладка под ней.
Высокая теплопроводность и прочность отделочного слоя приводят к тому, что он деформируется под воздействием солнца, в то время как основание остаётся холодным и не успевает расширяться. В результате штукатурка всем своим весом давит на газобетон.
Из-за высокой теплопроводности штукатурка нагревается сразу всей массой, и на границе между ней и газобетоном возникает высокий градиент температуры, который соответствует высокому градиенту температурных деформаций. В результате штукатурка срезается по этому слою, захватывая когезионный слой газобетона.
Рисунок 6 – Пример физического явления
В районе парапетов температурные деформации развиваются особенно быстро. Прочная штукатурка в зоне замачивания постепенно выкрашивается, так как постоянно замерзает и оттаивает, находясь в водонасыщенном состоянии. Чтобы предотвратить эти проблемы, необходимо было выполнить гидроизоляцию в местах, где скапливается снег и влага. Также рекомендуется армировать кладку в зоне парапетов и сделать деформационные швы.
Чтобы не повредить газобетон, нужно использовать подходящую штукатурку. Один из производителей предлагает белорусский продукт для газобетона с низкой плотностью, примерно 400 кг/м3, и невысокой прочностью — около 15-20 кг. Это идеальная штукатурка, которая менее прочна, чем сам газобетон, имеющий примерно такую же плотность. У нас есть несколько торговых марок такой штукатурки, но их немного. Чтобы избежать проблем необходимо использовать на газобетоне малопрочные штукатурки, по которым затем можно наносить тонкослойный армирующий слой из сравнительно высокопрочного материала. В таком случае под нагрузкой будет разрушаться тонкая штукатурка, а не газобетон.
На вопрос о причинах образования трещин отвечает технический эксперт завода BONOLIT:
