Производство железобетонных изделий и конструкций в заводских условиях в Российской Федерации всегда занимало большую долю рынка строительных материалов. Это связано и с климатическими особенностями нашей страны, и со скоростью производства и возведения зданий и сооружений из готовых изделий и конструкций. Помимо требований по прочности и долговечности, к изделиям предъявляют высокие требования по качеству поверхности.
Требования к точности геометрических параметров изделий, а также к внешнему виду изделий прописаны в ГОСТ 13015–2012 ≪Изделия железобетонные и бетонные для строительства≫. В соответствии с данным документом регламентируется наличие и количество таких дефектов, как раковины, наплывы, впадины, околы ребер, наличие трещин, наличие жировых и ржавых пятен. Необходимо отметить, что наиболее распространенными требованиями к поверхности являются классы от А1 до А4, предполагающие применение высококачественных смазок, качественной оснастки, а также эффективного уплотнения.
Чаще всего приведение поверхности к требуемому классу проводят финишной доработкой поверхности, требующей затрат ресурсов и времени и приводящей к удорожанию стоимости изделия или конструкции.
Существует достаточно большое количество причин ухудшения качества поверхности изделий. Если не рассматривать влияние качества материалов, в том числе роль химии и минералогии цемента, примесей в заполнителях и пр., то к основным причинам можно отнести применение некачественных смазок; неравномерное нанесение смазки на поверхность формы, приводящее к появлению жирных пятен и увеличению количества защемленного воздуха, образующего раковины и каверны; износ парка форм, приводящий к появлению каверн, нарушению геометрии изделий; недостаточно эффективное уплотнение бетонной смеси, связанное с износом вибраторов; несоответствие параметров бетонной смеси технологическим параметрам производства. При этом вопрос изменения технологии нанесения смазки, например, не является сложным в плане реализации. Нанесение смазок распылителями обеспечивает равномерное распределение ее по поверхности формы, а также исключает перерасход смазки и ее скопление в каких-либо частях формы. Такой подход поможет значительно снизить количество жировых пятен на изделии, а также количество раковин и каверн, образующихся из-за большого количества защемленного воздуха, выходу которого при уплотнении препятствует избыток смазки.
Специалисты понимают, что обновление парка форм, полное обновление технологических линий по ряду причин в некоторых случаях невозможно. А вот пересмотр требований к бетонным смесям, к сырьевым материалам, к принципам подбора и проектирования бетонов вполне осуществим и не требует значительного финансирования.
Часто несоответствие удобоукладываемости бетонной смеси заданному режиму укладки и уплотнения может служить причиной появле- ния дефектов на поверхности изделий, а также приводить к околам ребер. При работе с жесткими смесями регулировать удобоформуемость можно за счет выбора соответствующего способа модификации и незначительной корректировки составов бетона.
При работе с технологиями, предполагающими использование подвижных бетонных смесей, ситуация сложнее. Мало просто увеличить подвижность бетоной смеси за счет применения эффективного пластифи-катора, часто даже высокоподвижные смеси не способны заполнять все пустоты в густой арматурной сетке при изготовлении конструкций небольшой толщины.
При этом использование самоуплотняющихся бетонов (СУБ) также не является решением проблемы из-за высокой вязкости и связанных с ней пор и раковин, образующихся за счет защемленного воздуха, убрать который практически невозможно.
Кроме того, использование таких систем усложняетя тем, что при подаче бетона в вертикальные формы сверху высота падения бетонной смеси может составлять 3—5 м. При ударе о форму бетонная смесь расслаивается. В данном случае эффективным может оказаться создание бетонной смеси, занимающей промежуточное положение между самоуплотняющимися и высокоподвижными. При проектировании состава такого бетона требуется обеспечить такой же объем тонкой фракции, как и для самоуплотняющихся бетонов, причем наибовыгодным является применение минеральных добавок или добавочных цементов (классы ЦЕМ II с различными минеральными добавками).
Вполне эффективным может оказаться использование шлакопортландцемента, популярного в 1970–1980-х гг., именно при производстве ЖБИиК. При этом такой подвижности, как у самоуплотняющихся бетонов, не требуется и можно использовать возможность уплотнения вибрацией. Такое сочетание высокой подвижности, высокой однородности и устойчивости к расслоению при возможности небольшого виброуплотнения может обеспечить равномерное заполнение формы при сохранении однородности бетонной смеси даже при подаче с высоты, а также уменьшение количества защемленного воздуха и более легкое его удаление из тела заформованной смеси. В результате поверхность изделий улучшается. Конечно, проектирование таких составов предполагает использование высокоэффективных пластификаторов и водоредуцирующих добавок, требует полного пересмотра составов бетона, а также использования минеральных добавок, как инертных, так и активных.
Помимо состава бетона, парка форм, способа уплотнения важную роль в формировании структуры и поверхности изделий играет режим тепловой обработки.
Часто кардинально изменить режим обработки с увеличением его времени невозможно из-за риска снижения объемов производства. Именно поэтому стоит работать внутри заданного режима. Увеличение времени предварительной выдержки дает возможность максимально избавиться от защемленного воздуха и, как следствие, раковин и пор укладки. Подъем температуры с небольшой скоростью (на уровне 10–15оС/ч) позволяет избежать значительного градиента температур у поверхности и в центре изделия, что снижает вероятность образования трещин, как поверхностных (внешних), так внутренних напряжений. Использование изотермической выдержки при температуре 50–60оС также благотворно сказывается на формирующейся структуре.
Конечно же, изменение режима требует пересмотра состава бетона, как и в случае подбора оптимальной удобоукладываемости.
Необходимо отметить, что помимо улучшения качества поверхности повышается и долговечность таких изделий, так как в результате получается более плотная и менее дефектная структура бетона.
Решение проблемы качества поверхности изделий требует комплексного подхода. Это не только и не столько вопрос применения какой-либо добавки, это вопрос пересмотра составов бетонов в целом, обязательное обращение к технологическим особенностям и соответственное изменение требований к бетонным смесям и их составам. Только пересмотр составов бетонных смесей и бетонов с учетом выбранного способа модификации может обеспечить не только значительное повышение качества поверхности, но и качества изделия в целом за счет получения плотной структуры с минимальным количеством дефектов.