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).
Рис. 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.
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.
Рис.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
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%.