Эффективные термоблоки для ограждающих конструкций жилых и промышленных зданий и сооружений

Коротышевский О. Ткаченко А. Эффективные термоблоки для ограждающих конструкций жилых и промышленных зданий и сооружений // Строительные материалы. 2002. №3. C.20-22

Строительные термоблоки (ТБ) представляют собой мелкие трехслойные стеновые элементы для сборного строительства и предназначены для использования:

-- в качестве самонесущих теплоизоляционных элементов в ограждающих конструкциях многоэтажных жилых и промышленных зданий;

-- в качестве несущих элементов в малоэтажном строительстве (коттеджи, гаражи, постройки сельскохозяйственного и промышленного назначения, теплые склады и ангары и т. д.)

Строительные ТБ изготовляются в виде трехслойной конструкции с наружным фасадным слоем, средним теплоизоляционным слоем и несущим (самонесущим) слоем, которые скрепляются дискретными связями ? металлическими, обработанными антикоррозийным составом, стеклопластиковыми или жесткими из пенобетона.

В качестве эффективного утеплителя используется пеноизол, пенополиуретан, пенополистирол, волокнистые базальтовые материалы в виде теплоизоляционных плит типа Rocwool, Faroe и т. п.

Кладка наружных стен выполняется на клеевых или кладочных мелкодисперсных смесях, толщина шва до 5 мм.

При изготовлении ТБ используется сертифицированная отечественная промышленная технология производства пенобетона, а также сертифицированные отечественные и зарубежные теплоизоляционные материалы. Это обеспечивает получение продукции полностью отвечающей современным эксплуатационным, гигиеническим и экологическим требованиям.

Фасадный слой выполняется из пенобетона (керамзитопенобетона) марки по плотности не ниже D800, или из мелкозернистого бетона с гладкой или рельефной поверхностью. Для придания фасадам архитектурной выразительности фасадный слой может быть окрашен в массе. Толщина фасадного слоя колеблется от 10 до 100 мм. При окончательной отделке фасада готового здания возможно нанесение красок, штукатурных и других фасадных покрытий.

Теплоизоляционный слой рекомендуется размещать ближе к фасадной поверхности, а его толщина зависит от климатической зоны строительства. Например, для Москвы и Московской области она составляет 120 мм при использовании пенополистирола марки ПСБ-С25.

Несущий (самонесущий) слой изготовляется из пенобетона или керамзитопенобетона (КПБ). Толщина несущего слоя составляет не менее 150 мм в случае применения в малоэтажном строительстве для зданий не выше двух этажей, с маркой по плотности не менее D800, класс прочности на сжатие не менее В 2,5. Толщина самонесущего слоя назначается с учетом пожарной безопасности и необходимой тепловой инерции здания.

В табл. 1 приведены основные характеристики ТБ, промышленное производство которых осваивается ЗАО ?Фибробетон?.

Таблица 1

Характеристики

Размер блока 300 200 400 мм

Утеплитель

пенополистирол ПСБ - С25

волокнистая плита Rockwool

D600 КПБ

D800 КПБ

D600 КПБ

D800 КПБ

Средняя плотность, кг/м3

300

500

350

550

Термическое сопротивление, (R)

3,4

3,2

3,4

3,2

Усредненный коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К) ()

0,08

0,09

0,08

0,09

Прочность при сжатии, МПа

0,5

1,5

0,5

1,5

Морозостойкость

F25

F25

F25

F25

Технология изготовления ТБ включает следующие операции:

-- изготовление связей из проволоки 0 3-5 мм с защитой от коррозии путем окунания в ?цементное молочко?;

-- изготовление термовкладышей из пенополистирола путем резки его раскаленной нихромовой нитью;

-- введение связей в термовкладыш и установка термовкладышей в формы, обработанные эмульсолом;

-- изготовление пенобетонной смеси по турбулентно-кавитационной технологии, разработанной ЗАО ?Фибробетон?, патент РФ № 2081099, плотностью смеси D800, класс на сжатие В2,5;

-- заливка фасадного и несущего слоев с введением керамзитового гравия по разработанной технологии (без перемешивания в бетоносмесителе);

-- выдержка, тепловлажностная обработка, распалубка, складирование.

Эксперименты в производственных условиях показали, что при применении пенополистирола марки ПСБ-С15 или пеноизола происходит существенное поглощение влаги из пенобетонной смеси, что приводит к нежелательной усадке ее в форме. По этой причине применение ПСБ-С15 и пеноизола возможно только при условии их гидрофобизации.

С целью снижения усадочных явлений в пенобетоне и уменьшения его распалубочной влажности была проведена работа по введению в пенобетонную смесь керамзитового гравия. В табл. 2 приведены данные о влиянии увлажнения и времени вибрации на пустотность керамзитового гравия, используемого в изготовлении термоблоков методом раздельной укладки.

Таблица 2

Обработка керамзита

Время вибрации, с

Объем керамзита, дм3

Плотность, кг/м3

Пустотность, %

Керамзит сухой

0

8

377

40

6

7,2

419

33

20

7,2

419

33

40

7,2

419

33

Керамзит, обработанный горячей водой

0

8

377

40

6

7,2

419

33

20

7,2

433

31

40

7,2

433

31

Экспериментальные данные, приведенные в табл. 2, показывают, что виброуплотнение уменьшает пустотность сухого керамзита на 18%, а увлажненного ? на 24%. Увлажнение керамзита позволяет достичь более высокой степени упаковки зерен при виброуплотнении керамзита в форме, но при этом не достигается задача выведения влаги из пенобетонной смеси с целью снижения распалубочной влажности.

В табл. 3 приведены экспериментальные результаты водопоглощения керамзита в зависимости от длительности нахождения его в воде, которые могут быть использованы при расчете количества воды, ?высасываемой? керамзитовым гравием из пенобетонной смеси.

Таблица 3

Масса навески до увлажнения М1, г

Время увлажнения, мин

Масса навески после увлажнения, М2, г

Водопоглощение Wпогл, %

Влажность W, %

5

880

963

9,4

14,4

10

845

928

9,8

14,8

20

893

988

10,6

15,6

30

890

985

10,6

15,6

45

868

960

10,7

15,7

60

863

955

10,7

15,7

Максимальное количество влаги, принимаемое керамзитовым гравием, не превышает 10 мае. % при естественной влажности керамзитового гравия 5%. Это позволяет с большей точностью проектировать состав пенобетонной смеси и значительно снизить распалубочную влажность.

Для изготовления керамзитопенобетона была использована технология поэтапного формования, при которой исключается применение бетоносмесителя для перемешивания керамзитового гравия и пенобетонной массы.

Основной принцип поэтапного формования заключался в введении в форму керамзитового гравия с последующей пропиткой его пенобетонной смесью в процессе виброуплотнения.

Недостатком этого способа является наличие виброуплотнения, которое отрицательно влияет на срок эксплуатации формооснастки, увеличивает энергопотребление и негативно отражается на здоровье рабочих.

В связи с этим была проведена серия производственных экспериментов, в результате которых отработана технология безвибрационного перемешивания керамзитового гравия и пенобетонной смеси при формовании несущего слоя ТБ.

Результатом этой работы стал новый строительный материал - термоблок, имеющий существенные преимущества:

? при необходимости легко изменять толщину теплоизоляционного слоя в соответствии с назначением возводимого объекта и географическим местом строительства, что очень важно для страны, в которой имеются почти все климатические зоны;

? благодаря высокой геометрической точности изготовляемой продукции появляется возможность применения в кладке клеевых составов с толщиной слоя до 5 мм, что ведет к существенному сокращению теплопотерь;

? уменьшение толщины наружных стен позволяет увеличить полезную площадь строящегося здания при равной площади застройки;

? высокая пожаробезопасность при использовании пенополистирола. Последнее преимущество объясняется тем, что в случае применения ТБ наружные ограждения разделяются несгораемыми слоями клеевого (цементного) состава, на котором были уложены ТБ, что создает препятствие для распространения огня внутри стены.

На рис. 2 приведены варианты ограждающих конструкций, применяемых в современном строительстве с одинаковым термическим сопротивлением. Экономический расчет произведен на примере двухэтажного дома площадью застройки 121 м2 с подвалом и мансардой, площадью стен 300 м2 и фронтонов 50 м2 (табл. 4).

Таблица 4

Конструкция стены

Конструкция и толщина фундаментных блоков, м
Стоимость 1 м2 стены без учета внутренней отделки, р

Стоимость 350 м2, р

Стоимость фундаментных блоков 120 шт., р

Общая стоимость стен с фундаментом 4+5, р

Разница стоимости материалов стены и фундамента по сравнению с ТБ, р
Стоимость дополнительно полученной площади за счет более тонкой стены из ТБ, при стоимости 1 м2 6000 р, р
Суммарный экономический эффект от ТБ в сравнении с приведенными конструкциями 7+8

1

2

3

4

5

6

7

8

9

а

ФБС - 0,5

911

318850

110400

429250

101350

185640 (31 м2)

286990

б

ФБС - 0,6

890

311500

1 24200

435700

107800

241740 (40 м2)

349540

в

ФБС - 0,5

1132

396200

110400

506600

178700

165240 (27 м2)

343940

г

ФБС - 0,4

690

241500

86400

327900

--

--

--

Из данных табл. 4 видно, что экономический эффект от применения ТБ составляет от 12% до 15%. Необходимо отметить также существенное сокращение сроков строительства, что приведет к дополнительной экономии средств.

Экономическую целесообразность применения самонесущих ТБ в качестве материала для ограждающих конструкций в монолитнокаркасном здании предлагается рассмотреть применительно к 25-этажному трехподъездному дому площадью застройки 45 x 12 м с площадью стен 9 тыс. м2, и суммарным поэтажным периметр