Возможность укрепления стен из газобетонных блоков при помощи полимерной кладочной сетки
Наиболее распространенные методы модернизации неармированных стен из газоблоков включают активное применение различных полимеров. Исследуется также возможность использования полиуретана, алюминиевых пенопластов и других вяжущих композитов, производство которых постепенно осваивается промышленностью.
Сортамент полимеров, армированных волокном
Полимерная кладочная сетка представляет собой композитную однонаправленную ткань в матрице, которая прикрепляется к поверхности стены из газобетонных блоков с помощью эпоксидной смолы. Волокна повышают прочность стены, предотвращая изгиб и сдвиг вне основной плоскости. Базальтовая сетка для кладки увеличивает прочность и пластичность конструкции, ограничивает количество возможных обломков. Производными данной группы материалов являются полимеры, армированные углеродным волокном, и полимеры, армированные стекловолокном.
Полимочевина - это эластомер, который широко используется в различных областях из-за устойчивости к воде, хорошего сопротивления истиранию и химическим воздействиям. Полимочевина является эффективным методом укрепления стен, поскольку она обычно снижает фрагментацию готовой поверхности (она возрастает при увеличении габаритов газобетонного блока). Сейчас полимочевина чаще используется в качестве материала для распыления на внутреннюю поверхность стены, однако при введении в исходную матрицу ряда добавок такие геосетки могут быть конкурентоспособными с традиционными полимерами.
Полиуретан является материалом, который по своему химическому составу похож на полимочевину, но он бывает во множестве различных форм, таких как клей для распыления или тонкая плёнка. Последний вариант в ограниченных масштабах используется и для укрепления стен, однако его более широкое применение сдерживается технологическими трудностями при изготовлении такой геосетки.
Алюминиевая пена представляет собой лёгкий твердый материал, сохраняющий многие оригинальные свойства алюминия, например, коррозионную стойкость и прочность. Является перспективным видом геоткани, поскольку из-за раннего начала пластической деформации (которая позволяет ей рассеивать энергию взрывной нагрузки) хорошо компенсирует напряжения, создающиеся в порах стен, возведённых из газоблоков.
Инженерные цементные композиты представляют собой смеси типичных компонентов бетона в дополнение к небольшому количеству фибры. Они обладают хорошими характеристиками прочности и пластичности в дополнение к высокой вязкости разрушения. Геосетка на основе композитов показывает большую способность поглощать удары высокой энергии , что важно для повышения стойкости кладки при внезапно возникающих ударных нагрузках (взрывы, землетрясения).
Сравнительные исследования эффективности полимерных кладочных сеток
Прочность армирования кладочной базальтовой сеткой на основе вышерассмотренных разновидностей полимеров определялась двумя способами: усилением неорганической матрицей, содержащей жидкий раствор силиката калия и при помощи порошка аморфного кремнезёма. Две газобетонные стены были двухслойными, а две - четырёхслойными. Сравнение производилось со стенами, которые были усилены тиксотропной эпоксидной смолой и отвердителем в соотношении 2: 1. Обе смеси были введены в газобетонные стены. Каждая из стен подверглась взрывной нагрузке в 0,45 кг ускорителя, что эквивалентно 0,64 кг в тротиловом эквиваленте. Стены располагались по кругу вокруг очага взрыва радиусом 1,83 м.
В результате испытаний двухслойные стены претерпели смещение от 14,5 до 18,8 см, а в большинстве швов раствора образовались большие горизонтальные трещины. Стены с четырьмя слоями испытали смещение от 0 до 12,9 см. Во всех испытаниях не было видно видимых трещин, но была обнаружена их фрагментация.
По результатам тестирования были сделаны следующие выводы:
- Часть обнаруженных повреждений объясняется недочётами при проектировании: например, не были учтены пластические деформации, происходящие в порах газобетона.
- Протестированные стены не показали видимых признаков растрескивания или расслоения.
- Эффективность полимеров разных типов при хорошем исходном качестве газоблоков примерно одинакова.
Таким образом, при выборе материала для армирования стен из газобетона решающее значение имеют эксплуатационные нагрузки и прочность кладочного материала.
Моделирование условий работы полимерной кладочной сетки
Для моделирования фрагмент стеклопластика прикреплялся к задней поверхности стены из газоблоков. Стена подвергалась разным видам динамических нагрузок. Во всех случаях стена отделялась от каркаса, с образованием трещин в швах, но разрушений и отклонений от вертикали не наблюдалось. Таким способом можно установить количество разрушившихся фрагментов, однако нельзя определить величину фактических напряжений в стене.
При изучении стойкости газобетонной стены, армированной двухкомпонентной полимочевиной, нанесённой распылением совместно с арамидным стеклопластиком, было достигнуто полное разрушение объекта. Листы стеклопластика прикреплялись к стенам из газобетонных блоков, причём листы укладывались как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Для оценки прочности стены на сдвиг стены подвергались предварительно напряженной нагрузке в вертикальном (сжимающем) направлении.
Стена быстро растрескалась под нагрузкой по швам раствора. В некоторых местах вдоль стен произошло отслоение полимерной сетки от поверхности стены.
Таким образом, слабым местом при эксплуатации усиленных стен в условиях динамических сил является не кладочная сетка, а газобетонные блоки.
