О применении многослойных керамзитобетонных блоков заводского изготовления в стенах энергоэффективных зданий

О применении многослойных керамзитобетонных блоков заводского изготовления в стенах энергоэффективных зданий

О.И. ПОНОМАРЕВ, А.М. ГОРБУНОВ, О.С. ЧИГРИНА, ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, К.В. БЛИНОВ, М.М. КАЗАКОВ, АО «КОРФ»

В декабре 2019 года АО «КОРФ» осуществило запуск первой в РФ автоматизированной линии по производству цельнолитых керамзитобетонных блоков. Компания нацелена на расширение возможностей применения производимой продукции и увеличение скорости строительства зданий различного назначения.

Кирпич, камни, мелкие блоки продолжают оставаться одним из основных видов строительных материалов не только в нашей стране, но и за рубежом. Только в жилищном строительстве в России более 60% зданий возводятся с применением кладочных стеновых изделий: кирпича различных видов, керамических и бетонных камней и блоков, природного камня и других кладочных материалов.

Следует отметить, что потребность в стеновых кладочных изделиях не только не уменьшается, но и возрастает, в том числе в связи с увеличением количества реконструируемых объектов, расширением индивидуального строительства – коттеджной застройки, восстановлением зданий в районах исторической застройки городов, строительством в малых городах РФ и ростом агломераций мегаполисов.

Проведенные расчеты показывают, что для насыщения рынка требуется в несколько раз увеличить выпуск стеновых кладочных изделий.

За последние годы в связи с повышением требований к теплотехническим характеристикам ограждающих конструкций при возведении зданий в РФ нашли широкое применение эффективные кладочные изделия высокой заводской готовности – цельнолитые многослойные керамзитобетонные блоки с лицевой декоративной облицовкой из тяжелого бетона, которая выполняется в заводских условиях.

Широкое применение кладочных стеновых изделий в практике строительства обусловливается следующими факторами:
– стены кирпичных зданий обладают хорошей архитектурной выразительностью и, как правило, не требуют дополнительной отделки фасадов;
– кирпич, камень и блоки являются незаменимым материалом при реконструкции зданий старинной застройки и при реставрационных работах;
– возведение кирпичных и каменных стен не требует кранового оборудования и других средств механизации. Это может оказаться важным фактором при выборе материала в индивидуальном строительстве.

Вместе с тем имеется ряд недостатков, снижающих эффективность применения кирпича, камня и блоков. Это – низкие теплотехнические характеристики кладки и большая трудоемкость возведения стен зданий.

Для устранения данных недостатков в нашей стране и за рубежом были разработаны и нашли широкое применение новые эффективные кладочные изделия: ячеистобетонные блоки, керамические камни пустотностью до 55% (рис. 1, 2) и др. Их применение существенно снижает трудоемкость возведения зданий, в первую очередь за счет уменьшения объемного веса кладочных материалов.

1001.tif

Рис. 1. Ячеистобетонные блоки


За последние годы все больший спрос в практике строительства находят и другие виды кладочных стеновых изделий, например, цельнолитые двухслойные и трехслойные мелкие строительные блоки с лицевым фактурным слоем или облицовкой, которые выполняются в заводских условиях (рис. 4). Такие изделия имеют высокие теплотехнические характеристики и небольшой объемный вес.

1002.tif

Рис. 2. Керамические камни


Наличие лицевого фактурного или облицовочного слоя обеспечивает существенное снижение трудозатрат на стройплощадке по сравнению с кладкой, например, из весьма эффективных ячеистобетонных блоков или крупноформатных керамических камней, так как здания со стенами из этих изделий, как правило, требуют облицовки.

Необходимо отметить, что при индустриальном изготовлении многослойных блоков производители учитывают необходимость изготовления блоков различных типоразмеров – угловых, рядовых блоков для сопряжения с перекрытиями и оконными проемами.

Существенно снижается и стоимость возведения наружных стен зданий. В связи с тем, что многослойные блоки не требуют облицовки, общая стоимость кладки стен с применением таких керамзитобетонных блоков может быть на 40% ниже стоимости кладки из других материалов.

Сравним физико-механические характеристики кладочных стеновых изделий, применяемых при возведении энергоэффективных зданий (табл. 1).

Таблица 1 . Физико-механические характеристики (среднеоценочные) некоторых эффективных кладочных стеновых изделий

  Прочность, МПа Плотность, кг/м3 Теплопроводность, Вт/м °С Морозостойкость, F(ц)
Ячеистобетонные блоки (рис. 1) 3,5-5,0 500÷600 0,12÷0,15 F25*)
Крупноформатный керамический камень (рис. 2) 7,5-10,0 800÷850 0,21 F50÷F75
Керамзитобетонные блоки (рис. 3) 7,5÷10,0 1050÷1500 0,33÷0,41 0,67÷0,79 F75÷F100
Многослойные керамзитобетонные блоки (рис. 4) Производятся исследования

1. *) Методика определения морозостойкости ячеистобетонных блоков отличается от методики, по которой испытывают керамический и силикатный кирпич, бетон и керамзитобетон, поэтому в таблице указаны оценочные значения морозостойкости указанных блоков.

2. В таблице приведены оценочные данные, которые будут уточнены по результатам испытаний в ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко.

Особенности применения в строительстве цельнолитых многослойных керамзитобетонных блоков

Анализируя физико-механические характеристики двухслойных керамзитобетонных блоков, необходимо отметить следующие основные особенности, которые нужно учитывать при проектировании стен с их применением.

1. Сравнительно небольшая прочность блоков ограничивает область их применения. В частности, для зданий с несущими стенами их высота на сегодняшний день ограничивается 2-3 этажами. Имеются ограничения и по величине перекрываемых пролетов. Для пролетов более 6 метров потребуются дополнительные конструктивные мероприятия.

1003.tif
Рис. 3. Керамзитобетонные блоки

2. При использовании многослойных керамзитобетонных блоков для возведения несущих стен требуется учитывать вертикальные деформации кладки из керамзитобетонных блоков, т.е. полную деформацию кладки при длительном приложении нагрузки. Для практических расчетов значения ε нормированы и определяются умножением упругой деформации σ/E0 на коэффициент ν, зависящий от вида кладки (СП 15.13330, п. 6.24)…

Формула

где: σ – напряжение в кладке; Е0 – модуль упругости; ν – коэффициент, учитывающий влияние ползучести кладки.

3. В настоящее время в связи с отсутствием экспериментальных данных и накопленного опыта проектирования, строительства и эксплуатации зданий, возведенных из многослойных керамзитобетонных блоков, целесообразно прочностные и деформативные характеристики кладки с их применением определять без учета лицевых слоев. При этом при возведении кладки и изготовлении блоков необходимо обеспечить условие для свободного деформирования лицевых слоев (рис. 5).

4. Широкое применение данные блоки могут найти в каркасных зданиях при устройстве ненесущих стен. Заводское изготовление блоков с контролируемым качеством крепления лицевого фактурного или облицовочного слоя обеспечивает надежность и эффективность их применения в конструкциях многоэтажных каркасных зданий.

5. Важной особенностью многослойных блоков, которую нужно учитывать при проектировании и строительстве зданий, является наличие лицевого фактурного или облицовочного слоя, выполненного из материала с более высокой плотностью, чем основная часть керамзитобетонных блоков.

1004.tif
Рис. 4. Керамзитобетонные многослойные блоки

Проведенные исследования температурно-влажностного режима в слоистых наружных стенах показывают, что для обеспечения удовлетворительного влажностного состояния в таких конструкциях требуется, чтобы возможное увлажнение слоев (например, при атмосферных осадках) не вело за собой распространение жидкой влаги по всей толщине стен [1].

В конструкциях слоистых стен это обеспечивается применением материалов с различной влагоемкостью и крупностью пор. Такие конструкции обладают различием потенциалов переноса влаги. В термодинамическом смысле при постоянном объеме и температуре θ=дF/дm, где F – поверхностная энергия, а m – масса влаги.

Жидкая влага, содержащаяся во внешнем увлажненном слое с мелкими порами, не сможет распространяться внутрь стены с заполнением из материалов, имеющих более крупные поры.

Если средняя часть стены выполнена из таких материалов, как пеностекло, ячеистая керамика, крупнопористый керамзитобетон, то ее влажность будет меньше, чем во внешних слоях, выполненных из плотных материалов с меньшими размерами пор. Такое распределение влажности в стенах благоприятно для гигиены помещений во влажных климатических условиях.

В случае, если средняя часть стены выполнена из легко замачиваемых и медленно высыхающих мелкопористых, с повышенной влагоемкостью материалов, то ее влажность будет выше, чем влажность внешних облицовочных слоев (рис. 5). Такое распределение влажности в стенах может быть благоприятно для зданий, возводимых в районах с сухим климатом, подвергающихся перегреву в летний период.

1005.tif
Рис. 5. Распределение влажности в слоистых стенах со средней частью, выполненной из материалов с различными свойствами:
а – из крупнопористых невлагоемких материалов; б – из гигроскопических, влагоемких, медленно высыхающих; 1 – при увлажнении конструкции;
2 – при высыхании конструкции

Выводы:

По результатам проведенной оценки физико-механических характеристик многослойных керамзитобетонных блоков могут быть сделаны следующие выводы:
– небольшая плотность – 500-700 кг/м3 позволяет существенно повысить эффективность применения многослойных блоков в строительстве за счет повышения теплотехнических характеристик кладки и снижения трудозатрат на стройплощадке;
– наличие лицевого фасадного слоя или облицовки, выполняемых в заводских условиях, обеспечивает не только увеличение темпов строительства и снижение трудозатрат на стройплощадке, но и повышение надежности лицевого слоя, разрушение которого имеет место на большинстве зданий, возводимых с применением облегченной кладки;
– к положительным качествам многослойных керамзитобетонных блоков следует отнести следующие факторы:
– огнестойкость;
– экологическую чистоту;
– высокую заводскую готовность;
– морозостойкость;
– долговечность;
– низкую теплопроводность;
– небольшой объемный вес.

Конкретные рекомендации и требования к возведению стен зданий с применением многослойных керамзитобетонных блоков будут даны после проведения экспериментальных исследований, которые в настоящее время проводятся в ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко

АО «НИЦ «Строительство».
АО «КОРФ»
+7 (495) 222-03-33
8 (800) 200-81-55
info@mykorf.ru
www.mykorf.ru