Применение фиброгипсопенобетона и композитной арматуры в монолитном коттеджном строительстве

Применение фиброгипсопенобетона и композитной арматуры в монолитном коттеджном строительстве

А.Н. ЦЫПЛАКОВ, директор по развитию совместного предприятия ВГТУ и ООО НПО «Неотэк»,
В.Н. ДУРУКИН
, заведующий учебно-производственными экспериментальными мастерскими ВГТУ,
О.В. ШОКИН
, директор ООО «Гипсополимер»,
Г.И. ЧЕРНОУСЕНКО, член Академии строительства Украины, представитель ООО «Композит XXI век» в ЮФО РФ и Украине, сотрудник НПО «Стройтехавтоматика»

Авторы знакомят с результатами опытно-экспериментального строительства ряда объектов с использованием ячеистых материалов на гипсовом вяжущем. Применение специальных добавок и модификаторов позволило получить необычные эксплуатационные характеристики различных элементов зданий и сооружений из фиброгипсопенобетонов.

В строительном производстве наряду с широким применением пенобетонных материалов на цементном и известковом вяжущих широкое распространение получили гипсопенобетонные технологии. Это обусловлено положительными особенностями гипсового вяжущего, быстрыми процессами гидратации, высокой трещиностойкостью изделий и конструкций. Не менее ценными являются экологические характеристики гипсобетонных материалов, элементов зданий и сооружений, а также объектов в целом, построенных с применением гипса. Эти очевидные достоинства гипсового вяжущего находят применение в производстве таких эффективных строительных материалов, как ячеистые бетоны. Наиболее известным и распространенным становится производство пазогребневых перегородочных панелей с плотностью D600-1300. Экологическая и технологическая эффективность наших технологий обусловлена не только высокой оборачиваемостью оснастки (до 24 формовок в смену, так как набор распалубочной прочности составляет от 15 до 30 минут), но также высоким уровнем эксплуатационных параметров готовой общестроительной продукции, выполненной мобильным комплексом непосредственно на строительной площадке.

Перегородки из таких панелей не требуют выравнивающей штукатурки – достаточно выполнить шпатлевку. Требования по прочности, звукоизоляции, аккумуляции тепловой энергии, огнестойкости обеспечиваются на требуемом уровне. Пониженная масса перегородочных стен обеспечивает меньшие нагрузки на перекрытия, что является важным фактором в повышении надежности и долговечности зданий и сооружений.

Таблица 1. Тепломеханический расчет стены, параметр А

№ слоя Наименование материала Толщинаб, м Теплопроводность Λ, Вт/м*°С R, м2°С/Вт
1 Кирпич силикатный 0,12 0,76 0,158
2 Фиброгипсопенобетон 0,25 0,1 2,500
3 Пазогребневые плиты 0,08 0,169 0,473
3,131
R0 приведенное 3,289
К теплопередачи 0,30

СНиП 23-02-2003 табл. 4, стр. 3

ГСОП=(20-(-3,1)*196=4528

Интерполяция

Гр. сут R0 прив.
4000 2,8
4528 2,98
6000 3,5

Стена по СНиП

R0 приведенное 2,98
К теплопередачи< 0,34

Нами были получены наружные стеновые панели размерами 667×500×80 мм с высокими показателями влаго-морозостойкости. Это обеспечило возможность возведения ограждающих самонесущих стен с последующей облицовкой внешней части декоративными элементами на основе модифицированного гипса с повышенными характеристиками по прочности от 40 до 80 МПа, сопротивлению теплопередаче и огнестойкости (8 часов при температуре 1200°С) без разрушения структуры материала. Внутренние конструкционные стены выполнялись из пазогребневых блоков D1300 (производства Пешеланского гипсового завода) 500×250×200 мм с отверстиями 140×140×200 мм, которые армировались. Образовавшиеся после кладки колонны заполнялись бетоном В15, М200. Промежуток в 200 мм между ПГП и ПГБ армировался и укреплялся базальтовыми стяжками и в последующем заливался смесью фиброгипсопенобетона D600, приготовленной инжекторно-турбулентным высокоскоростным смесителем под давлением. Дверные и оконные своды обрамлялись съемной опалубкой, армировались, в верхней части – армированным каркасом из композитной арматуры и заливались конструкционно-теплоизоляционным слоем ФГПБ 200 мм.

20190713_202654.tif IMG-20190618-WA0036.tif

Показательным является опыт строительства частных домов в городе Нововоронеж, селе Новая Усмань и поселке Отрадное Новоусманского района, поселках Ямное и Новоживотинное Рамонского района Воронежской области, построенных с использованием несъемной опалубки, где в качестве наружных стен использовались ПГП из ФГПБ 667×500×80 мм, плотностью D800, ПГП гидрофобизированные D1100 производства (Хабезского гипсового завода), облицовочный либо рядовой кирпич. Внутреннее пространство толщиной от 150 мм до 250 мм между панелями или блоками и кирпичом заполнялось гипсобетоном плотностью D400-600. Несущий армированный каркас с усиленным армопоясом в верхней части был выполнен из ПГБ 500×250×200 мм, выпуска из арматуры колонн вязались с арматурным каркасом, формирующим плиту перекрытия, в нижней части выставлялась съемная либо несъемная опалубка, которая в последующем заливалась в 3 слоя фибропенобетоном для снижения нагрузки и повышения шумозвукоизоляции. Фундаменты выполнялись методом буроналивных свай с монолитным ростверком, обратной засыпкой либо формированием цокольного этажа, перекрытого пустотными ФБС-плитами, с последующей заливкой выравнивающей стяжки из высокопрочного гипсокомпозита. Такое исполнение позволило совместить достоинства монолитного строительства с преимуществами возведения зданий и сооружений из мелкоштучных строительных материалов.

Выполнение всех производственных и строительно-монтажных работ непосредственно на строящемся объекте уменьшает расходы по логистике на всех этапах, связанных с доставкой на стройплощадку исходного сырья и материалов и хранением необходимой продукции. При поставке 20 тонн гипса на объекте производится 310 м2 пазогребневых плит либо от 30 до 50 м3 ФГПБ необходимой плотности. Произведенным ПГП не требуется сушка и упаковка. Один комплект оборудования дает возможность произвести от 130 до 310 м2 пазогребневых панелей из ФГПБ 667×500×80 мм при 8-часовом графике работы в зависимости от степени автоматизации.

Таблица 2. Теплотехнические характеристики многослойной стены

Вариант 1

Вид слоя Толщина слоя, м Плотность бетона, кг/м3 Коэффициент теплопроводности, Вт/ м°С Термическое сопротивление стены, м2°С/Вт
ПГП 0,08 800 0,17 (0,19*) 3,34(2,44*)
ФГПБ 0,24 600 0,1 (0,15*)
ПГП 0,08 800 0,17 (0,19*)

*Данные по СН и П с учетом влажности для условий Воронежской обл.

Вариант 2

Вид слоя Толщина слоя,м Плотность бетона, кг/м3 Коэффициенттеплопроводности, Вт/ м°С Термическое сопротивление стены,м2°С/Вт
ПГП 0,08 800 0,17 (0,19*) 2,94(2,38*)
ФГПБ 0,20 400 0,1 (0,13*)
ПГП 0,08 800 0,17 (0,19*)

Вариант 3

Вид слоя Толщина слоя, м Плотность бетона, кг/м3 Коэффициенттеплопроводности, Вт/ м°С Термическое сопротивление стены,м2°С/Вт
ПГП 0,08 800 0,17 3,34(2,8*)
ФГПБ 0,24 400 0,1 (0,13*)
ПГП 0,08 800 0,17

Перекрытия в домах были выполнены монолитной гипсовой плитой по усиленному металлическими уголками деревянному каркасу (г. Нововоронеж) и монолитной железобетонной плитой в пос. Отрадное. На объекте в селе Новая Усмань использовались плиты перекрытий с последующим выравниванием поверхностей ФГПБ путем сплошной заливки с целью повышения тепло- и звукоизоляции.

Следует пояснить, что повышенные характеристики по влаго- и морозостойкости строительных конструкций на гипсовом вяжущем достигаются не только за счет использования гидрофобизирующих добавок. В основе желаемого технологического эффекта лежит объемная структура получаемого строительного материала, состоящего из мелкодисперсных воздушных сферических пор, вокруг которых формируется вторичный кристаллогидратный каркас с минимальным объемом капиллярных каналов. То есть, в отличие от традиционных бетонов, преобладает закрытая структура пор, проявляющая повышенную устойчивость к проникновению влаги из внешней среды.

Для гипсобетонных изделий характерна низкая деформационная устойчивость на изгиб. Этот недостаток эффективно компенсируется не только применением фибры (полипропиленовой, полиамидной, углеродной), но также использованием добавок, которые дополняют кристаллогидратную матрицу процессами полимеризации. Такая структура приобретает свойства упругой пластичности, где каждая из сферических воздушных пор может выполнять роль демпфера, гасящего проникновение микротрещин в глубину массива ФГПБ при перепадах температуры, влажности и других воздействиях окружающей среды [1]. Данный строительный материал с таким набором эксплуатационных параметров следует называть композитным материалом на гипсовом вяжущем – гипсокомпозитом.

Чтобы этот новый строительный материал состоялся в широкой практике, необходимо не только внимательно изучить результаты опытно-экспериментального строительства, выполненного авторами, но и провести спектр научных исследований для оптимизации рецептур и регламентов выполнения строительных работ. Это позволит разработать нормативные документы, которые дадут возможность использования ФГПБ в рабочих проектах различных зданий и сооружений.

Россия занимает первое место в мире по запасам гипса. Однако в структуре потребления гипс занимает более скромные позиции, чем цемент [2]. Низкий уровень энергетических затрат при производстве материалов на гипсовом вяжущем позволяет говорить о перспективах более широкого использования гипсокомпозита как конкурентного строительного материала.

Нами использован в качестве сырья низкомарочный гипс Г-5 производства Хабезского, Усть-Джегутинского гипсовых заводов ООО «Centr-Pro»месторождения Али-Бердуковское (Карачаево-Черкесия), где содержание CaSO4*2H2O – 97,3-100% [2]. Гипс имеет кислотность, аналогичную кислотности кожи человека (Ph=5,5), совершенно не имеет запаха и является диэлектриком. Все изделия на основе гипса обладают высокой парогазопроницаемостью.

Возводимое с использованием гипса жилье является примером зеленых технологий и соответствует целям федеральной программы «Жилище» на 2015-2020 годы и концепции «Три Э», а именно: Экологичность, Экономичность, Энергосбережение.

Нашими стратегическими партнерами являются Воронежский государственный технический университет, Российская гипсовая ассоциация, Союз КТИ производителей труб и изделий из композитных материалов.

Библиографический список

1. Технические условия ТУ 5742-002-89718664-2011.
2. Ферронская А.В., Коровяков В.Ф., Баранов И.М., Бурьянов А.Ф., Лосев Ю.Г., Поплавский В.В., Шишин А.В. Гипс в малоэтажном строительстве / Под общей ред. А.В. Ферронской – М.: Изд-во АСВ (ISBN 978-5-93093-615-5).
3. Постановление правительства РФ от 17 декабря 2010 г. № 1050 «О федеральной целевой программе «Жилище» на 2015-2020 годы».
4. Черноусенко Г.И. О влаго- и морозостойкости мелкозернистых поризованных бетонов. //Химия, физика и механика материалов. Научный журнал Воронежского государственного технического университета. Вып. №4 (19), 2018, с 182-189. (ISSN2587-9006).