Одним, на наш взгляд, важнейшим препятствием на пути возведения наружных стен зданий из пенобетона, является его недостаточная долговечность. Пенобетон хороший теплоизолятор, но он не обладает необходимой атмосферостойкостью и требует создания защитного наружного покрытия из материала с малым водопоглощением и высокой морозостойкостью. Вместе с тем этот материал должен иметь хорошую паропроницаемость, иначе поровая влага, накапливающаяся в стене и сезонно мигрирующая к наружной поверхности, будет скапливаться в приграничном слое пенобетона и при замораживании отрывать отделочное покрытие.  Требуется также, чтобы материал имел низкий, по сравнению с пенобетоном, модуль упругости, высокую деформативность и хорошую адгезию к пенобетону. Он должен быть и декоративным. Такой отделочный материал – пенополимерцементный раствор – разработан в Пензенском государственном университете архитектуры и строительства. Его прочность при сжатии составляет свыше 9 МПа, при растяжении – 1,2 МПа. Модуль упругости на 15-30% ниже этого показателя для пенобетона. Материал трещиностоек, т.к. его деформативность составляет 0,76 мм/м. Коэффициент паропроницаемости равен 0,128 мг/м.ч.Па, что на 16% выше нормируемого. Материал декоративен и технологичен как в применении, так и при эксплуатации жилья. Созданный материал может быть рекомендован как атмосферостойкая защита для стен из пенобетона и других легкобетонных материалов.

Действительно, штукатурка до сих пор не выходит из широкого применения, как летом, так и в холодные дни, но только не для оштукатуривания стен из пенобетона, который должен обладать значительной паропроницаемостью. По этой причине, поровая влага, находящаяся в холодном пенобетоне, мигрирует к наружным поверхностям стены и при замерзании отторгает наружную штукатурку. Вот почему мы обязаны наносить штукатурку не из тяжелого и плотного цементного раствора, а применять раствор для штукатурки с паропроницаемостью, равной, или близкой, паропроницаемости защищаемого пенобетона. Лучше всего применять штукатурные растворы с введением в них пенообразователя, т.е. те же пенобетоны. Но поскольку введение пены в раствор снижает его прочность, применяют растворы более плотные, чем пенобетон, повышая плотность раствора до 1500 кг/м³. Такой раствор обладает надежным сцеплением с пенобетоном и хорошо пропускает накапливающуюся в пенобетонной стене влагу, исключая отторжение штукатурного слоя. Такие штукатурные покрытия давно применяют при отделке стеновых панелей из ячеистого бетона или пенобетона в комбинации с декорирующими составами, как до тепловой обработки панелей, так и после нее. Так для декорирования поверхностей панелей по слою поризованного раствора применяют крошку каменных пород, брекчии из керамических плиток, цельные мелкие стеклянные или керамические плитки. Можно такие панели окрашивать атмосферостойкими эмалями.

Для ответа на поставленные в настоящей статье вопросы,  нами был проведен комплекс исследований, направленных на создание нового материала для защитно-отделочных покрытий пенобетонных наружных стен отапливаемых зданий, рассчитанных на многолетнюю безремонтную эксплуатацию. Было установлено, что таким материалом является пенополимерцементный раствор на основе синтетического латекса СКС-65ГП (синтетический каучуковый стирольный – глубокой полимеризации), стабилизированный казеинатом аммония с добавлением неионогенного мыла ОП-7. Латекс в раствор добавляли по весу до полимерцементного отношения П:Ц=0,1.

Для наружной отделки стен здания из пенобетона применяют цветные, а также терразитовые штукатурки. Цветные штукатурки делают на основе цементно-известковых вяжущих с добавлением щелочестойких пигментов и белого кварцевого песка Цветные растворы получают, используя для синего цвета – ультрамарин; зеленого – окись хрома; красного – сурик; желтого – золотистую охру. Раствор из терразитовых смесей получается более декоративным  в связи с увеличением ассортимента и количества цветовых добавок. Но декоративные добавки снижают прочность и морозостойкость цементных растворов. Поэтому их количество не допускается более чем 10% от веса цемента. В  связи с этим потребовалось провести ряд испытаний для окрашенных пенополимерцементных растворов.

Прочность при сжатии после 28-дневного хранения в воздушно-сухих условиях осталась в пределах прочности образцов без декоративных добавок и составила 0,94 МПа. А прочность после 35 циклов замораживания и оттаивания составила 1,18 МПа, т.е. получено приращение прочности, как и в образцах без декоративных добавок.

Прочность сцепления с пенобетоном после 28 дней воздушно-сухого твердения составила 0,9 МПа. Также не изменилась прочность сцепления при испытании 2-х слойных образцов с декоративными добавками на морозостойкость и на  переменное увлажнение и высушивание по сравнению с образцами без добавок.

Хранение образцов на открытом полигоне в течение 1 года не снизило прочность пенополимерцементного раствора при сжатии. Прочность сцепления с пенобетоном несколько понизилась и составила 0,81 МПа.

При испытании в везерометре путем периодического дождевания, высушивания и облучения ультрафиолетовыми лучами в течение 500 часов, не снизило прочность при сжатии и не ухудшило  цветостойкость. Прочность при сжатии составила 0,79 МПа, т.е. отмечается незначительное падение прочности до 0,02 МПа. Цветостойкость раствора зависит от качества цемента и стойкости пигмента к щелочной среде и к ультрафиолетовому облучению.

Для проверки воздействия окружающей среды на цветостойкость и запыляемость растворов с различными добавками проверяли составы с П:Ц=0 и П:Ц=0,1 на латексе СКС-65ГП без пигмента и с пигментами: 1. Сурик железный – красный (5% от веса цемента); 2. Ультрамарин – синий; 3. Окись хрома – зеленый. Путем сравнения испытуемых образцов с контрольными образцами, определяли изменение белизны с помощью фотометров. Результаты наблюдений показали, что белизна образцов снизилась незначительно, как и испытание в везерометре. Также мало повлияло и испытание на морозостойкость, увлажнение и высушивание, и испытание на открытом полигоне в течение года.

Проведенные исследования показали высокую степень пригодности пенополимерцементного раствора для теплоэффективных защитно-отделочных  покрытий наружных стен из пенобетона.

На основании результатов проведенных исследований в Пензенском государственном университете архитектуры и строительства и внедрения в производство, даны практические рекомендации по отделке стен из пенобетона пенополимерцементным раствором, позволяющим получить разнообразный декоративный эффект при достаточно высоких экономических показателях. Затраты при долговременной эксплуатации не превысят 1/3 затрат при отделке окраской. Это дает возможность применять декоративный пенополимерцементный раствор наряду с известными прогрессивными способами отделки пенобетона.

Конкуренция в строительстве современных панельных жилых домов очень велика, что заставляет технологов домостроительных комбинатов привлекать материалы и технологии не только сокращающие прямые материальные затраты, но и повышающие потребительские качества продукции, в том числе допуски отклонений геометрических параметров изделий значительно уменьшаются, изделия становятся более удобными в монтаже и в отделке. А отделка фасада определяет стиль дома, его внешний и индивидуальность, гармонию с окружающим ландшафтом. В то же вреся наружная отделка несет в себе защитную функцию.

Классический вариант оформления наружных стен – штукатурка. Она подходит для кирпичного, каменного, монолитного или деревянного дома. Современные смеси обладают множеством достоинств:

• хорошая паропроницаемость;
• стойкость к резким перепадам влажности;
• устойчивость к резким перепадам температур;
• хорошие прочностные и эластичные свойства.

На стоимость отделки панелей влияет себестоимость местных и привозных материалов, уровень механизации процесса отделки, технологические факторы и др. Эти, так называемые единовременные затраты, не могут служить полным выражением стоимости. Не меньшее влияние на экономическую эффективность оказывают показатели долговечности и зависящие от нее эксплуатационные затраты.

Предлагается экономичность различных видов отделки, вычислять с учетом всех затрат на панели за период 50 лет, как начальных, так и эксплуатационных по формуле:

R = r + (50/ t) n,

где: R – общая стоимость 1 м²   отделки;

r – первоначальная удельная стоимость отделки, состоящая из удельных капиталовложений и непосредственных затрат на отделку;

t – межремонтный период;

n – удельные эксплуатационные затраты, состоящие из затрат на уход в межремонтный период и затрат на один ремонт к 1 м²  отделанной поверхности.

Следует вероятно добавить и удельные затраты С на полную отделку лицевой поверхности в условиях строительства, поскольку не все виды отделки в одинаковой степени требуют материальных и трудовых затрат на стройплощадке. Поэтому величина С для разных видов отделки будет различна.

Полное выражение всех затрат, связанных с поддержанием фасадов зданий в надлежащем порядке

R_n = r + (50/ t) n +C,

должно найти отражение в сметах на крупнопанельное строительство.

Оценивая стоимость отделки панелей только в рублях, мы не учитываем фактическую ценность того или иного вида отделки, выражаемую его эстетическими достоинствами. Этот важнейший фактор очень часто остается за графой таблиц с технико-экономическими показателями, в силу субъективности своей природы.

Поэтому, при выборе способов отделки панелей следует отдавать предпочтение не самому экономичному виду, а рациональному сочетанию экономической эффективности, с эстетической целесообразностью. В этом смысле отделка цветными декоративными растворами наиболее полно отвечает поставленным требованиям. Сроки службы индустриальных отделок каменными, керамическими и бетонными (растворными) материалами практически равны срокам службы крупнопанельных зданий. Цветные фактурные слои требуют только промывки через 12-15 лет эксплуатации, обеспечивая этим внешний вид зданий с высокими эстетическими качествами.

Толщина слоя отделочного раствора принята 20мм, с полимерцементным отношением П:Ц=10. В расходе латекса учтена грунтовка панелей перед укладкой раствора.

При введении в пенополимерцементный раствор дорогостоящих пигментов или декоративных добавок стоимость его увеличивается незначительно.

Применение для предлагаемого способа отделки недефицитных местных материалов (кроме латекса), возможность механизации отделочных операций, сокращение затрат на послемонтажную отделку, в сочетании с хорошими декоративными возможностями, делает данный способ отделки достаточно перспективным.

Поскольку стоимость латекса в пенополимерцементном растворе составляет более половины стоимости всей отделки, в его цене, при современном развитии химической промышленности, имеет тенденцию к понижению, то стоимость отделки декоративным пенополимерцементным раствором будет уменьшаться.

Отделка пенополимерцементным раствором панелей из пенобетона вполне технологична, поддается механизации и автоматизации рабочих процессов и может быть привязана к действующим технологическим линиям по выпуску панелей.

Пенополимерцементный раствор можно использовать при всех других видах отделки для выравнивания поверхности под окраску или для исправления дефектов (например, при восстановлении отслоившегося поризованного раствора, а также для ремонта ранее построенных зданий.

Применение современных технологий в строительстве может обеспечить снижение себестоимости ведения строительства и последующей эксплуатации жилья.

Разработанная технология отделки стен из пенобетона пенополимерцементным раствором ставит целью решение комплексной задачи, имеющей технический, эстетический и экономический аспекты. Показано, что нанесение защитно-отделочного пенополимерцементного раствора на изделие после его тепловой обработки декоративным слоем 10-20мм дает возможность устранять послемонтажные и эксплуатационные дефекты на фасаде в любое время года.

Установлено, что при введении в пенобетон с объемной массой 1300-1500 кг/м³ некоторых органических веществ, ряд его физико-механических свойств, имеющих решающее значение в оценке пригодности материала для защитно-отделочных покрытий стен из пенобетона, существенно улучшается. Водопотребность снижается на 25-23%, прочность на сжатие увеличивается более чем в 2 раза, а при растяжении почти в 3 раза, модуль упругости может быть понижен на 10-30%; адгезия к силикатным материалам возрастает в 5-6 раз, влагопроницаемость уменьшается в 10 раз, снижается водопоглощение и увеличивается морозостойкость.

По результатам исследований определена оптимальная дозировка полимера для защитно-отделочного пенополимерцементного раствора состава 1:3 с объемной массой 1300-1500 кг/м³. Наилучшие результаты получены при использовании в качестве полимерной добавки дивинилстирольного латекса СКС-65ГП, стабилизированного гидролизованным клеем при полимерцементном отношении П:Ц=0,1 и водоцементном отношении 0,43.

Разработана методика для изучения вязкопластических свойств пенополимерцементных композитов с помощью фотоэлектрического пластометра. Полученные вязкопластические характеристики рекомендуемых пенополимерцементных растворов свидетельствуют об их высокой эластичности. Повышенная эластичность сохраняется и в процессе твердения, что снижает опасность развития деструктивных процессов при возможных технологических воздействиях. Проявление же эластических свойств после упрочнения структуры уменьшает возможность трещинообразования в защитно-отделочном слое в процессе эксплуатации.

Разработана методика исследования влагопереноса из тонких слоев раствора в пористое основание методом электропроводности, с одновременным фиксированием кинетики изменения предельного напряжения сдвига в граничном слое, которая имеет важное значение для изучения процессов структурообразования полимерцементных композиций, в частности, при нанесении их на пористое основание.

Установлено, что решающее значение на процессы влагообмена между пористым основанием пенобетона и пенополимерцементным раствором оказывает полимерцементное отношение. Повышенная водоудерживающая способность полимерцементного раствора и кольмотация глобул полимера в порах пенобетона препятствуют обезвоживанию раствора и создают благоприятные условия для протекания процесса твердения.

Исследован процесс структурообразования пенополимерцементного раствора в тонком слое на пористом и плотном основаниях. При твердении поризованного раствора без полимера на пористом основании через полтора часа набор прочности практически прекращается, в то время как раствор с добавлением полимера при П:Ц=0,07 и выше продолжает интенсивно твердеть. При возрастании П:Ц до 0,15 и более, твердение пенополимерцементного раствора на пористом и водонепроницаемом основаниях протекает почти одинаково.

Установлено, что на прочность сцепления пенополимерцементного раствора с пенобетоном, в том числе и при воздействии различных природных факторов, решающее значение оказывают микрорельеф поверхности пенобетона и способ ее подготовки.

Исследование влияния этих факторов на сцепление позволило установить, что наилучшие результаты получаются при нанесении раствора на предварительно увлажненную разбавленной дисперсией полимера поверхность изделия, которая получается при резании сырца вдавливанием струны. Оптимальным составом для грунтовки можно считать латекс, разведенный водой в соотношении 1:5. С увеличением и уменьшением концентрации полимера в дисперсии наблюдается снижение прочности сцепления.

На основании результатов проведенных исследований и внедрения в производство, даны практические рекомендации по отделке стен из пенобетона пенополимерцементным раствором, позволяющим получить разнообразный декоративный эффект при достаточно высоких экономических показателях. Затраты при долговременной эксплуатации не превысят 1/3 затрат при отделке окраской. Это дает возможность применять декоративный пенополимерцементный раствор наряду с известными прогрессивными способами отделки пенобетона.

В соответствии с современными градостроительными требованиями разнообразные виды отделки фасадов зданий создают неповторимый колорит наших городов. Современная стеновая отделка должна обладать долговечностью и декоративностью при малой стоимости и небольших затратах ручного труда. В связи с чем, необходимо расширять арсенал выразительных и эффективных способов и приемов отделки, используя местные материалы.