Новости компании

22.03.2014
Видео: линии для газобетона



04.03.2014
Рекомендуем прочитать



03.03.2014
Универсальная линия пенобетон и полистиролбетон, г.Пятигорск



Ячеистый бетон в жилищно-гражданском строительстве

Идея получения поризованных бетонов принадлежит пражскому инженеру Гофману, получившему в 1889 г. патент на изготовление бетонов, ячеистая структура которых образовывалась за счет выделения углекислого газа при реакции соляной кислоты и гидрокарбоната натрия (NaHC03). Еще раньше в 1880 г. изобретателем Михоэлсом был получен патент на автоклавную обработку цементно-песчаной смеси. Создателем современного газобетона является шведский изобретатель Эриксон, запатентовавший в 1923 г. этот материал. Создание и внедрение в строительную практику пенобетонов относится к середине двадцатых годов прошлого столетия и было обусловлено развитием органической химии. Следует отметить, что до настоящего времени совершенствование пенобетонов происходит в зависимости от достижений химической промышленности в части создания эффективных пенообразователей.
Совершенствование свойств и способов производства ячеистых бетонов продолжается у нас в стране и за рубежом.
Годовой объем мирового производства ячеистого бетона составляет примерно 45 млн м-3, выпускаемых на более чем двухстах заводах в 50 странах (без учета России), работающих по технологиям таких фирм, как германские «Итонг» (46 заводов) и «Хебель» (31 завод), шведско-финская «Сипорекс» (33 завода), нидерландская «Калсилокс» (15 заводов) и другие. Наиболее распространенная производительность этих предприятий находится в диапазоне 160—200 тыс. м3 в год. Самый крупный ячеисто-бетонный завод производительностью 560 тыс. м3 в год построен в 1987 г. в Венгрии по лицензии фирмы «Хебель».
Россия значительно отстает по выпуску ячеистого бетона от развитых стран Запада. В 1991 г. в СССР было выпущено 5,7 млн м3 конструкций и изделий из ячеистого бетона. Намечалось довести выпуск ячеистого бетона в 1995 г. до 40 млн м3. В связи с распадом СССР намеченные программы были свернуты, и к 2000 г. производство ячеистого бетона в Российской Федерации не превышало 4,5 млн м3. В последние годы наметился некоторый подъем в развитии этого эффективного материала. Запущены современные заводы с передовой технологией в Липецке, г. Сертолово Ленинградской области, Новосибирске, Водино Самарской обл. и других городах страны. Значительные усилия по развитию производства ячеистого бетона по резательной вибротехнологии предпринимает ЗАО «Корпорация стройматериалов».
Наибольшие успехи в производстве ячеистого бетона среди республик бывшего Советского Союза имеются в республике Беларусь. Производство этого материала на душу населения в республике в 12 раз превышает аналогичный показатель в среднем по странам СНГ. Следует отметить, что рост объемов производства ячеистого бетона в республике сопровождается существенным повышением качества выпускаемых изделий и конструкций.
Флагманом среди заводов ячеисто-бетонных изделий в Белоруссии является предприятие ОАО «Забудо-во» (п. Чисть Минской обл.). Это предприятие производительностью 200 тыс. м3 в год производит комплект ячеисто-бетонньгх изделий, в том числе стеновые блоки и блоки перегородок, армированные перемычки, плиты перекрытий и покрытий, стеновые панели и другие изделия с плотностью ячеистого бетона 400—700 кг/м3.
Важнейшими физико-механическими показателями ячеистых бетонов являются прочность, плотность, морозостойкость, теплопроводность, усадка и водопоглощение. По этим показателям ячеистые бетоны в зависимости от исходных материалов, составов и способов производства отличаются друг от друга в очень широком диапазоне. В табл. 1 представлены характеристики автоклавных газобетонов, массово выпускаемых передовыми заводами. Характеристики приведены применительно к наибо- лее распространенной продукции — блокам стен и перегородок.
Данные табл. 1 показывают, что в настоящее время на передовых предприятиях страны достигнуты показатели, соответствующие мировому уровню. Следует отметить, что для стеновых блоков плотность ячеистого бетона 400 кг/м3 является критической, поскольку при меньшей плотности существенно снижается прочность, и, что особенно важно, морозостойкость. Однако даже увеличение плотности ячеистого бетона в случае нарушения заводской технологии не гарантирует соответствующего роста морозостойкости, особенно в диапазоне плотностей 400—550 кг/м3. При этом практика проектирования показала, что оптимальное соотношение между плотностью ячеистого бетона, с одной стороны, и его прочностью и морозостойкостью — с другой, находится в диапазоне 400—600 кг/м3. В этом случае ячеисто-бетонные блоки можно применять в несущих наружных стенах домов малой и средней (до 4—5) этажности, а также в ненесущих наружных стенах многоэтажных зданий при соблюдении приемлемой по конструктивным и экономическим соображениям толщины стен.
Ячеистый бетон в конструкции наружных стен может удачно сочетаться с кирпичной облицовкой и эффективным утеплителем.
В последние годы в связи с созданием эффективных пенообразователей все большее распространение получают неавтоклавные пенобето-ны, что обусловлено стремлением упростить изготовление этого материала, сократить энергозатраты на производство и иметь возможность применять его в условиях строительной площадки.
Пенобетоны автоклавной обработки практически обладают теми же физико-механическими показателями, что и газобетоны, кроме усадки, обусловленной недостаточной стабильностью пены. Пенобетоны неавтоклавной обработки в массовом производстве пока не достигли качества автоклавных газобетонов, хотя на уровне опытного или ограниченного производства они, по данным некоторых разработчиков, уже соответствуют газобетонам. В НИИЖБ под руководством канд. техн. наук ТА. Уховой разработана новая разновидность пенобетона, которому авторы дали название «неавтоклавный поробетон». Отличительными особенностями этого бетона являются введение в его состав помимо цемента, пенообразователя, молотого и немолотого кварцевого песка модифицирующих химических добавок, позволяющих путем одностадийного интенсивного перемешивания получать структуру материала с равномерно распределенными воздушными порами диаметром 0,1 — 1 мм, занимающими 20—90% объема бетона. При этом достигается снижение технологической влажности, не превышающей по массе 10% и, что особенно важно для пенобетонов, снижение в 1,5—2 раза усадочных деформаций. Физико-механические показатели поро-бетона, по данным разработчиков, не уступают аналогичным показателям автоклавных газобетонов. В табл. 2 приведены некоторые физико-механические характеристики неавтоклавных пенобетонов.
На большинстве заводов и предприятий по выпуску изделий из неавтоклавного пенобетона пока еще не достигнут уровень показателей, указанный в табл. 2, в частности, средняя плотность производимого пенобетона составляет 650—800 кг/м3.
Одним из наиболее важных показателей, определяющих эффективность применения ячеистого бетона, является расчетный коэффициент теплопроводности А,0, зависящий от эксплуатационной влажности этого материала. Если в сравнении коэффициентов теплопроводности ячеистых бетонов в сухом состоянии между нашими нормами, регламентированными в приложении № 3 СНиП П-3-79* «Строительная теплотехника», и зарубежными аналогами практически нет расхождений, то указанные в упомянутом документе значения расчетных коэффициентов теплопроводности очень существенно отличаются от принятых в зарубежной практике. Это расхождение обусловлено тем, что в соответствии с нашими нормами расчетные значения коэффициентов теплопроводности установлены для условий А при 8% влажности ячеистого бетона, а для условий Б - при 12%. При этом Х0 по сравнению с теплопроводностью сухого материала возрастает для условий А в 1,5 раза, а для условий Б — в 2 и более раза. Соответственно этому возрастает требуемая толщина стены, что резко снижает эффективность применения ячеистого бетона в наружных стенах. Между тем реальное положение дел совершенно не соответствует принятым в упомянутом СНиП положениям. Многочисленные замеры эксплуатационной влажности ячеистого бетона, выполненные специалистами НИИЖБ, ЦНИИЭП жилища, ЛенЗНИИЭП и других организаций во многих городах страны, показали, что фактическая средняя равновесная влажность ячеистого бетона в наружных стенах через 3 года устанавливается даже в условиях Санкт-Петербурга на уровне 5%, а в Москве в домах со стеновыми панелями из газобетона Люберецкого завода — 4,2%. В соответствии с фактическим положением зарубежные нормы устанавливают значения расчетной теплопроводности ячеистых бетонов при 4—6% влажности (см., например, сборник строительных правил Финляндии).
Республика Беларусь уже пересмотрела существовавшие союзные нормативы и установила значение расчетных теплопроводностей, соответствующих влажности материала 4% для условий А и 5% для условий Б. К сожалению, Госстрой России, несмотря на неоднократные обращения, не считает нужным пересмотреть установленные в середине 60-х годов прошлого столетия нормативы, что сдерживает развитие производства ячеистого бетона в стране. Ведущими институтами и организациями (ЦНИИЭП жилища, НИИЖБ, ЗАО «Корпорация стройматериалов» и др.) была достигнута с Управлением стандартизации, технического нормирования и сертификации Госстроя России только устная договоренность, не закрепленная документально, о том, что аккредитованные испытательные лаборатории имеют право устанавливать для производств после проведения соответствующих исследований расчетные значения Х0.
В связи с принятием в 1995 г. новых теплотехнических нормативов ЦНИИЭП жилища выполнил комплекс научно-практических разработок, связанных с повышением теплоэффективности жилых и общественных зданий, в частности наружных стен. В условиях повышения требований по теплозащите зданий в 3,2—3,4 раза пришлось пересмотреть целесообразность применения в наружных стенах ряда традиционных материалов и конструкций. Проведенные разработки показали, что новым теплотехническим нормативам удовлетворяют только слоистые
конструкции наружных стен, в которых применен эффективный утеплитель, расчетный коэффициент теплопроводности которого не превышает 0,08 Вт/(м К). Исключение составляют однослойные стены из ячеистого бетона, плотность которого не превышает 600 кг/м3. При этом с учетом фактической эксплуатационной влажности ячеистого бетона, о чем сказано выше, толщина наружных стен в центральных регионах России составляет 600—650 мм, а при плотности ячеистого бетона 500 кг/м3 — соответственно 450—550 мм, что вполне приемлемо по конструктивным и экономическим соображениям.
Особенно целесообразно применение ячеистого бетона в малоэтажном строительстве, где он может выполнять не только теплоизоляционные, но и несущие функции. В этом случае, как показывает практика работы ряда заводов и предприятий, ячеистый бетон может применяться комплексно в конструкциях наружных и внутренних стен, перегородок, перекрытий, покрытий, перемычек и даже лестничных ступеней. Делались попытки использования ячеистого бетона в конструкциях фундаментов и стен подвалов, однако обоснование этого требует дополнительной проверки на долговечность и надежность таких конструкций.
Стены из ячеистого бетона в малоэтажных зданиях делают, как правило, однослойными из мелко-размерных блоков. Реже применяют крупноразмерные блоки, так как они требуют грузоподъемных механизмов, и монолитные конструкции стен. Практика работы ЗСК «Забудово» показала, что при прочности бетона 3,5—5 МПа ячеисто-бетонные стены можно выполнять несущими даже для зданий в 4—5 этажей. Хорошая паропроницае-мость ячеистого бетона обеспечива- ет комфортный микроклимат в помещении, а достаточная морозостойкость позволяет ограничиваться покраской при отделке фасадов. Следует отметить, что многими заводами для фасадной отделки ячеи-сто-бетонных стен разработаны и предлагаются сухие смеси и специальные составы, обеспечивающие разнообразную фактуру и окраску стен. Кроме того, ряд заводов, выпускающих стеновые блоки высокой точности (Липецкий завод изделий домостроения, ЗСК «Забудово» и др.), производят клеящие составы для кладки стен вместо растворов, что обеспечивает повышение теплозащитных качеств стены за счет уменьшения толщины швов с 12—15 мм до 3—4 мм и 4—6-кратное уменьшение расхода кладочного материала.
К достоинствам ячеисто-бетон-ных стен следует отнести хорошую обрабатываемость и гвоздимость.
Применение ячеистого бетона в перекрытиях и покрытиях имеет свои особенности. Для изготовления плит перекрытия используют ячеистый бетон класса В 2,5—3,5 и плотностью 600-700 кг/м3. Выпуск таких плит налажен на ЗСК «Забу-дово». Максимальная длина плит составляет 5980 мм, при этом они способны воспринимать полезную нагрузку 2 кН/м2. При длине плит 5380 мм и 4780 мм их несущая способность соответственно возрастает до 4 и 6 кН/м2 полезной нагрузки. Конструкция и монтаж ячеисто-бе-тонных плит перекрытия имеет некоторую специфику.
На рис. 1 показан план межэтажного перекрытия одноквартирного жилого дома. Как видно из рисунка, плиты перекрытия в местах опира-ния на стены объединяются железобетонным обвязочным контуром, армирование которого осуществляют сварными плоскими каркасами. Армирование углов и ветвей обвязочного каркаса показано на рис. 1, а опирание плит на стены — на рис. 2. На несущие стены торцы плит перекрытия должны заходить на глубину 100—150 мм, а боковые грани плит — на 20—25 мм. Швы между плитами выполняют замо-ноличенными с конструктивным армированием одиночными стержнями 0 6—8 мм из стали A11I с отгибами по концам (рис. 3). Для установки плит перекрытия и покрытия используют специальные траверсы, поскольку монтажные петли в этих изделиях не применяют.
В целях предотвращения коррозии арматуры в ячеисто-бетонных изделиях арматурные каркасы покрывают составом, содержащим цемент, латекс, казеин, борогепто-мат натрия и другие компоненты в специальных ваннах способом двойного окунания.
ЦНИИЭП жилища по заданию ЗАО «Корпорация стройматериалов» разработал проекты 1—4- и 2—7-комнатных одноквартирных малоэтажных домов из ячеистого бетона. Объемно-планировочные решения растущих усадебных домов обеспечивают высокий уровень комфорта; в них предусмотрен полный набор современного инженерного оборудования, и в то же время эти дома достаточно экономичны, рассчитаны на массового потребителя и соответствуют планировочным параметрам сельского жилья, нормируемым СНиП 31-02—2001 «Дома жилые одноквартирные».
Концепция общедоступного для граждан со средними доходами растущего (развивающегося) одноквартирного дома предполагает поэтапное развитие стартового объема здания в зависимости от состава семьи и материальных возможностей застройщика. Первоначально предполагается возводить жилой дом ограниченного объема с одной-двумя жилыми комнатами, кухней и санитарно-техниче-ским узлом. В дальнейшем при наличии материальных возможностей устраивается мансарда, образующая дополнительно еще 2—5 жилых комнат. Предусматривается также возможность пристройки веранды, гаража и других помещений.
Проект учитывает как необходимое условие существенного удешевления выполнение основного объема работ собственными силами застройщика без использования дорогостоящих подъемно-транспортных механизмов. Поэтому предусмотрено ограничение веса строительных деталей и изделий, которые должны быть рассчитаны на возможность подъема и установки силами одно-го-двух человек. При этом конструктивные решения стен и перекрытий «растущего дома» предусматривают возможность последующего устройства дополнительных проемов, необходимых для изменения планировочных решений в процессе расширения. Для этого в конструкциях оставляют проемы, которые временно заделывают легкими листовыми материалами с применением эффективного утеплителя.
В планировке растущих зданий соблюдены следующие приемы:
— компактное расположение инженерного оборудования сани-тарно-технического узла, кухонного оборудования и отопительного агрегата, что позволяет свести к минимуму протяженность трубопроводов и потери тепла;
— функциональное зонирование жилых и подсобных помещений. В целях сокращения единовременных затрат при строительстве, а также эксплуатационных затрат за счет снижения теплопотерь конфигурация основной коробки в плане принята компактной. Наиболее экономичное и эффективное решение мансарды достигается при крыше ломаного очертания. В целях разнообразия фасада и силуэта здания предусмотрены также другие варианты крыши.
Перекрытия разработаны в нескольких вариантах, в том числе с применением ячеисто-бетонных плит, деревянных балок и ячеисто-бетонных блоков по легким (до 80 кг) железобетонным тавровым балкам. Последние два варианта позволяют обходиться без применения при устройстве перекрытия монтажных кранов.
Для оформления фасадов предусмотрено применение различных декоративных и функционально-декоративных элементов — рустов, наличников, сандриков, пилястр, поясков и других деталей. Вариабельность архитектурного образа дома создается также оконными переплетами и ограждениями веранд и балконов, фактурой и цветом скатной кровли, а также малыми формами (крыльцо, дымовая труба и др.). Возможно также использование деревянных декоративных элементов — декоративных выпусков стропил, резных балясин на балконе, резных наличников, ставен и других деталей. Совместное использование разнообразных объемно-пространственных решений и приемов декоративной отделки позволяет получить широкий диапазон стилистических решений архитектурного образа одноквартирного дома.
Затраты на возведение 3- и 5-ком-натных одноквартирных домов из ячеистого бетона представлены в табл. 3. В многоэтажных зданиях ячеистый бетон применяется для устройства ненесущих наружных стен и перегородок. Следует сказать, что в этом случае при применении однослойных наружных стен необходимо во избежание загружения перекрытия использовать ячеистый бетон плотностью 350—450 кг/м3. Чтобы не выполнять снаружи с лесов или подмостей мокрые работы по оштукатуриванию фасадов, в практике московского строительства применяют их облицовку кирпичом. При этом соответственно возрастает нагрузка на перекрытие. Поэтому более широкое распространение получил вариант, при котором существенное снижение веса наружной стены достигается за счет применения трехслойной конструкции со средним утепляющим слоем из эффективного утеплителя. Чаще всего в этом случае применяют наиболее дешевый плитный пе-нополистирол. При необходимости максимально снизить нагрузку на перекрытие применяются наружные стены с оштукатуренным фасадом, что, как сказано выше, связано с устройством наружных лесов и выполнением штукатурных работ при температуре не ниже +5°С.
Наружные работы с лесов приходится выполнять и при применении вентилируемых фасадов. Для закрепления кронштейнов и других крепежных элементов несущей части системы вентилируемого фасада к стене следует применять специальные дюбели, предназначенные для ячеистого бетона. Такими же дюбелями закрепляют в ячеисто-бетонных стенах окна и двери. Дюбели должны иметь разрешение на применение, выданное органами строительного надзора, например Центром сертификации Госстроя России. Кроме того, при сверлении отверстий под дюбели нельзя использовать ударные дрели.
Для наружного оштукатуривания ячеисто-бетонных стен разработано и выпускается свыше десятка разных составов сухих смесей, обеспечивающих разные фактуры и цветовые решения фасадов. Одним из наиболее важных требований к наружной штукатурке является необходимая паропроницаемость, поскольку стены из ячеистого бетона обладают достаточно высокой паро-проницаемостью. Кроме того, эти штукатурки должны иметь более низкий модуль упругости по сравнению с аналогичным показателем у ячеистого бетона или каких-либо промежуточных оштукатуриваемых слоев, хорошую адгезию к основанию, малую усадку во избежание трещинообразования, малое водо-поглощение и хорошую гидрофоб-ность, а также способность к самовысыханию после увлажнения.
По заданию Госстроя России ЦНИИЭП жилища совместно с НИИ строительной физики провел исследования по определению экономически целесообразного значения сопротивления теплопередаче наружных стен разной конструкции, в том числе трехслойных панелей с гибкими связями, слоистых и утепленных снаружи кирпичных стен и стен из ячеистого бетона.
В качестве критерия экономической эффективности были приняты приведенные затраты. Расчетный период учета эксплуатационных затрат был принят равным 30 годам в соответствии с рекомендациями Правительства Москвы (постановление №1036 от 31 декабря 1966 г., п. 3). Стоимость тепловой энергии была принята 30 у. е. за 1 МВт-ч (постановление Правительства г. Москвы № 959 РП от 10.10.1996 г.). Коэффициент теплопроводности ячеистого бетона был принят 0,17 Вт/(мК), что соответствует плотности ячеистого бетона 600 кг/м3 при фактической эксплуатационной влажности 6% для условий Б.
Было установлено, что для ячеисто-бетонных наружных стен экономически целесообразное сопротивление теплопередаче по сравнению с другими конструкциями наружных стен является минимальным (табл. 4). Это говорит, во-первых, о том, что для ячеистобе-тонных стен нормируемые приведенные сопротивления могут быть установлены на 22—30% ниже регламентированных СНиП П-3—79* для соответствующих регионов, а во-вторых, о том, что такие стены имеют наименьший период окупаемости по сравнению с другими конструкциями.
Таким образом, однослойные ячеисто-бетонные стены по критерию приведенных затрат обладают существенными преимуществами в сравнении с наиболее распространенными конструкциями наружных стен.

Ю.Г. ГРАНИК, д-р техн. наук, директор по научной деятельности ОАО ЦНИИЭП жилища (Москва)