Среди основных факторов, определяющих долговечность конструкций на основе газобетона, можно назвать развитие в них трещин, не связанное с механической нагрузкой на конструкцию. Трещины являются началом разрушения структуры ячеистого бетона: они создают каналы для проникания агрессивных агентов в глубь бетона и приводят к интенсификации развития деструктивных процессов в газобетоне. Основная причина появления таких трещин в бетоне – его усадка. Поэтому при рассмотрении трещиностойкости ячеистых бетонов прежде всего следует остановиться на освещении вопросов, связанных с развитием их усадки.
Довольно долгое время усадке автоклавного газобетона не уделялось должного внимания. Общим было мнение о том, что единственной её причиной является изменение влажности газобетона и что усадка автоклавного ячеистого бетона незначительна. Исследования показывали что усадка газобетона при высыхании в лаборатории на стеллажах составляла 0,4-0,5 мм/м. При этом повышенной усадкой обладают изделия из бетона на извести, по сравнению с бетонами на цементе: газосиликатные блоки плотностью 700 кг/м3 – 0,9 мм/м, газосиликатные блоки плотностью 800 кг/м3 – 0,6 мм/м.
Но опыт производства и применения изделий из газобетона показал, что ширина и интенсивность развития трещин значительно превосходят такие значения этих величин, которые можно было бы ожидать на основании сложившихся представлений о том, что усадка автоклавного газобетона составляет 0,4-0,5 мм/м.
Было установлено, что развитие усадки автоклавного газобетона связано не только с изменением его влажности, но и с изменением фазового состава новообразований в эксплуатационных условиях. Изменения фазового состава обусловлены взаимодействием атмосферной углекислоты с гидросиликатами цементного камня. Несмотря на то, что усадка от карбонизации превышает усадку от высушивания, особого внимания карбонизационная усадка к себе не привлекла.
Относительно влияния карбонизации на усадку автоклавного газобетона долгое время существовало мнение, что это влияние меньше, чем в бетонах обычного твердения. Это было подтверждено некоторыми экспериментами. Однако полученные данные о меньшем влиянии СО2 на усадку автоклавного ячеистого бетона объясняются, по нашему мнению, тем, что перед карбонизацией влажность всех бетонов не доводилась до одного уровня. В автоклавном газобетоне она была низкой, вследствие чего карбонизация этих образцов практически не происходила.
Для того чтобы установить влияние углекислого газа атмосферной концентрации на деформацию автоклавных ячеистых бетонов, определяли усадку образцов при длительном хранении в герметичной камере и образцов расположенных в рабочей комнате на стеллажах. Если образцы хранятся в атмосфере без СО2 (герметичная камера), то усадка у них меньше, чем у образцов, хранившихся на стеллажах, хотя уровень высушивания бетона одинаков. Разница деформаций является следствием карбонизации.
Следует выделить два этапа в процессе карбонизационной усадки газобетона: усадка в ходе реакции карбонизации и усадка после окончания реакции карбонизации. Карбонизационная усадка автоклавного газобетона проявляется в ходе реакции взаимодействия гидроксида кальция и гидросиликатов цементного камня с углекислотой даже при условии сохранения в бетоне всей начальной влаги и влаги, выделяющейся из гидросиликатов при их карбонизации. Усадка газобетона автоклавного твердения на этой стадии составляет 15-40, а неавтоклавного 0,3-7% полной карбонизационной усадки.
В условиях изовлажностного хранения после окончания реакции карбонизации деформации не наблюдается как у автоклавных образцов, так и у бетонов нормального твердения. Они начинают проявляться лишь при потере бетоном влаги. На этой стадии усадка газобетона автоклавного твердения равна 85-60, а неавтоклавного 99,5-93% после карбонизационной усадки. Характерно, что при разной усадке на отдельных стадиях конечная усадка бетонов близка независимо от условий тепловлажностного твердения. Очевидно, что причины усадки на первой и второй стадиях должны быть различны.
На первой стадии усадка не связана с уменьшением в бетоне влаги. Более того, усадка происходит, несмотря на увеличение влажности и увеличение объема твердой фазы бетона. Особенностью развития усадки на этой стадии является то, что у неавтоклавных бетонов она почти не проявляется, а у автоклавных ячеистых бетонов имеет ощутимую величину. Следовательно, усадка должна быть связана с состоянием кристаллического сростка в момент начала его перестройки вследствие воздействия на него углекислоты.
На второй стадии четко фиксируется связь усадки с потерей бетоном влаги. В то же время большая часть усадки имеет необратимый характер и поэтому не связана с капиллярными явлениями. Эти выводы дали основание высказать положение о том, что основными причинами карбонизационной усадки автоклавного газобетона являются собственные напряжения кристаллического сростка и уменьшение объема геля кремнекислоты, выделившегося из гидросиликатов в результате их взаимодействия с углекислотой.
Анализ причин карбонизационной и влажностной усадки показывает, что эти усадки аддитивны. Следовательно, полная эксплуатационная усадка бетонов может определяться суммированием влажностной и карбонизационной усадки. Для испытанного автоклавного газобетона плотностью 700 кг/м3 она равна 2,4-2,6 мм/м (известково-песчаный бетон) и 1,4-1,5 мм/м (цементно-песчаный).
Приведенные выше данные позволяют отнести газобетон автоклавного твердения по сопротивлению растрескиванию при самопроизвольных деформациях к нетрещиностойким материалам. Проблема повышения трещиностойкости газобетонных изделий является многоплановой, комплексной, решать ее надо не только технологическими приемами, но и при проектировании изделий, а также в период эксплуатации. К основным мероприятиям, осуществляемым на стадии проектирования, относится применение трещиностойкой отделки, предварительного напряжения арматуры, упрощение конфигурации газоблоков.
Требования к трещиностойкости изделий из газобетона должны обосновываться функциональными и эксплуатационными особенностями этих изделий. Учитывая это, можно допустить применение малотрещиностойких бетонов при условии выполнения периодических ремонтов декоративно-защитных слоев фасадной поверхности. Периодичность этих ремонтов должна определяться при исследовании свойств отделки в зависимости от изменения ее водонепроницаемости с течением времени.
