Сейчас используется немало самых разнообразных способов устройства защитно-отделочных покрытий пенобетона. Их выполняют или в процессе возведения стены или после твердения пенобетона. При тонкослойных покрытиях, наносимых приемом окрашивания, возникает проблема сохранения отделочного покрытия, как в процессе строительства, так и в процессе эксплуатации таких стен. Наиболее приемлемым способом защиты пенобетонных стен, на наш взгляд, является способ их отделки поризованным раствором на композиционной основе с введением в раствор полимерных композитов, в частности дивинилстирольного латекса СКС-65ГП или поливинилацетатной дисперсии. В пользу этого выбора говорит улучшение прочностных характеристик защитно-отделочных растворов, снижение в них величины модуля упругости в зависимости от концентрации полимера. Это снижение увеличивает растяжимость композита, что значительно увеличивает его трещиностойкость. Прочность поризованного раствора при сжатии может быть доведена до 6 МПа.

Применение поризованного композита для покрытия стен из пенобетона возможно при его хорошем сцеплении с пенобетоном. Вводимые в раствор полимерные добавки улучшают адгезию двух соединяемых материалов.

Прочность сцепления определяли путем откалывания фактурного слоя стальными клиньями как показано на рисунке.

Рисунок. Схема определения прочности сцепления при раскалывании

а – защитно-отделочный слой; б – образец из пенобетона.
1 – клинья; 2 – опоры пресса; 3 – подкладка из поролона.

Предварительно, проведенными испытаниями было установлено соотношение между прочностью при сдвиге и прочностью при раскалывании, в соотношении R сдвига = 1,6 R раскал. В дальнейшем все данные будут приводиться с пересчетом на R сдвига. Образцы испытывали после высушивания до постоянного веса, кроме специальных  испытаний в водонасыщенном состоянии.

При испытании давление на образец передавали равномерно со скоростью 0,1-0,2 Н/сек до момента разрушения. Помимо величины разрушающей нагрузки фиксировался характер разрушения. Испытания производили в 7; 28 и 60-дневном возрасте после их изготовления.

Прочность сцепления пенополимерцементного раствора с пенобетоном в значительной степени определяется адгезионными свойствами полимерной добавки, а также ее положительным влиянием на влагоудерживающую способность раствора. Полимер, обладая в несколько раз большей адгезией, чем цемент, повышает сцепление раствора с пенобетоном, а предотвращая отсос влаги из раствора, способствует нормальной гидратации цемента в контактной зоне и более полному проявлению его адгезионных свойств. Высокие адгезионные свойства поливинилацетата хорошо известны. Свежий бетон с применением поливинилацетата склеивается со старым, достигая адгезии на отрыв до  0,1 МПа. Прочность склеивания пенобетонных призм поливинилацетатцементом при сдвиге достигает 0,8 МПа при условии воздушно-сухого хранения образцов. В тех же условиях при П:Ц= 0,1–0,15 каучукцементные составы имеют несколько меньшую адгезию, но при влажном хранении каучукцемент обладает значительно большей прочностью сцепления, чем поливинилацетатцементы.

В нашем случае растворы на ПВАД и латексе показали почти одинаковые адгезионные свойства в воздушно-сухих условиях (табл.1). Преждевременная коагуляция латекса оказывает на прочность сцепления весьма неблагоприятное воздействие. Добавка латекса в этом случае не повышает адгезию по сравнению с немодифицированным составом.

Таблица 1 – Прочность сцепления полимерцементного раствора с пенобетоном  в МПа.

Анализируя характер разрушения двухслойных образцов, можно заключить, что адгезия раствора растет несколько быстрее, чем его прочность. В семидневном возрасте разрушение происходит часто по раствору, а не по поверхности сцепления или пенобетону, как в более позднем возрасте. Проведенные испытания свидетельствуют о хорошем сцеплении пенополимерцементного раствора с пенобетоном при П:Ц=0,1. Дальнейшее увеличение ПВАД или латекса СКС-65 ГП вряд ли целесообразно, поскольку достигнутая адгезия уже превышает прочность пенобетона.

Для изучения действия увлажнения на прочность сцепления провели две серии опытов. В первой серии гидроизолированные с боковых граней двухслойные образцы, высушенные до постоянного веса, насыщались водой путем капиллярного подсоса через фактурный слой. Для этого образцы с фактурным слоем 18 мм устанавливали на подставки и заливали водой до погружения их в воду на глубину 13 мм. Во второй серии опытов образцы погружались в воду полностью. Прочность сцепления определяли в первом случае через 24 и 48 часов,  во втором – через 12 и 24 часа сразу после извлечения из воды. Влияние увлажнения на прочность сцепления показаны в таблице 2.

Таблица 2 – Влияние увлажнения на прочность сцепления пенополимерцементного раствора с пенобетоном

Более всего снизили прочность сцепления образцы без добавки полимера. Прочность сцепления во второй серии опытов оказалась более высокой, чем в первой. При разрушении по контактному слою в большинстве образцов, особенно при высоком П:Ц, пенобетон оставался сухим. Составы с ПВАД и латексом СКС-65 ГП, даже при двухсуточном водонасыщении, показали удовлетворительное сцепление с пенобетоном. Разрушение происходило, как правило, по пенобетону (при П:Ц=0,1–0,2) или по раствору (при П:Ц=0,07). Некоторое повышение прочности сцепления немодифицированного состава после водонасыщения, объясняется дополнительной гидратацией цемента, обезвоженного в начальной фазе твердения.

При испытании образцов, увлажненных как первым, так и вторым способами и высушенных до постоянного веса, восстанавливают прочность сцепления до исходных величин.

Полученные результаты позволяют считать прочность сцепления пенополимерцементных растворов на основе ПВАД и латекса удовлетворительной при П:Ц=0,1.

Ввиду того, что сэндвич – панели представляют собой композиционный материал, состоящий из полиуретанового наполнителя между двумя металлическими обкладками, требуется обратить особое внимание на поведение сэндвич – панелей под воздействием различных нагрузок. Несмотря на несущую способность каждого отдельного полиуретанового наполнителя, и металлических поверхностей, низкие показатели модуля упругости материалов в отдельном состоянии указывают на неспособность выдержать нагрузку даже собственного веса. С другой стороны, в собранном виде, благодаря высокой прочности на сдвиг и изгиб, система приобретает лучшие показатели несущей способности, по сравнению с каждым отдельным слоем панели. В результате равномерного распределения и высокой адгезии соединенных частей панели, металлические поверхности воспринимают нагрузку изгибающего момента, что напрямую влияет на устойчивость к образованию деформаций на поверхности.[6]

Большую часть момента сдвига принимают на себя не столько металлические поверхности, сколько более большая по толщине часть внутреннего наполнителя панели. В результате увеличивается прочность на сдвиг композиционной системы, что в свою очередь, обеспечивает преимущества сэндвич – панелей. Трапециевидная форма и прочность материала наполнителя панелей в значительной степени повышают несущую способность панелей.

Прочность на сдвиг и Модуль сдвига

С целью определения прочности на сдвиг и модуля сдвига[2] составляется диаграмма нагрузка – деформация (рисунок 2). На специальном оборудовании (рисунок 1) определяется нагрузка, при которой возникает прогиб в материале сердечника, и расстояние между точками опор.
Испытания проводятся на образцах при четырехточечном испытании на изгиб (рисунок 3).

Коэффициент ползучести

Коэффициент ползучести определяется для всех панелей, используемых в качестве кровельного и потолочного облицовочного материала, предназначенных для выдерживания снеговых нагрузок и нагрузок собственного веса в течение продолжительного срока или постоянных нагрузок [3]. Определяется как величина нагрузки, соответствующая от 30 до 40 % средней нагрузки, вызывающей разрушение при сдвиге, путем крепления панели между двух опор (рисунок 4) и вычерчиванием кривой зависимости деформации от времени приложения нагрузки (рисунок 5).

Предел прочности при сдвиге после длительной нагрузки

Определяется путем проведения испытания (рисунок 6), и вычерчивания графика поведения под воздействием равномерно распределенных нагрузок[5] в течение времени (рисунок 7), примененных на не менее 10 образцах. Путем регистрации показателей деформации в течение первых 6 минут и до 42 дней, определяется предел прочности при сдвиге после длительной нагрузки.

Величина изгибающего момента и Напряжение скручивания

В результате испытаний определяется прочность при изгибе панелей с L-пролетом, достаточным для возникновения разрушения при воздействии изгибающих нагрузок, таких как скручивание, текучести или искривления поверхности[3]. Составляется график зависимости деформации от нагрузки (рисунок 9). В испытаниях с опорой по центру, имитируется момент изгиба в системах с большим пролетом (рисунок 8). В результате расчетов определяется напряжение скручивания плоских или слегка профилированных поверхностей, или напряжение текучести или деформации профилированных поверхностей.

Прочность на сжатие и Прочность на разрыв

Определяется модуль упругости материала сердечника под воздействием нагрузки растяжения и прочности на растяжение при перпендикулярной нагрузке на панель (рисунок 10). При помощи кривой зависимости смещения от нагрузки определяется прочность на разрыв согласно конечно нагрузке, модуль упругости на растяжение определяется на основе конечного смещения.[1]

Кроме того, определяются прочность материала сердечника на сжатие и модуль упругости при сжатии (рисунок 11). Модуль упругости при сжатии определяется расчетным путем с учетом конечного смещения. [2]