Долговечность слоистых ограждающих конструкций с литыми композитами Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Анализируя статистические данные, получение при изучении отчета Службы за 2014 год, а также данные о подаче заявлений непосредственно в адрес Застройщика, целесообразность создания данного отдела актуальна.

Статья поступила 12.11.2015 г.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Об участии в долевом строительстве многоквартирных домов и иных объектов недвижимости и о внесении изменений в некоторые законодательные акты Российской Федерации: Федеральный закон от 30.12. 2004 г. № 214-ФЗ.

2. Градостроительный кодекс РФ (ред. от 01.01.2015 г.).

3. Постановление Правительства РФ от 01.02.2006 № 54 (ред. от 29.04.2014) «О государственном строительном надзоре в Российской Федерации» (вместе с «Положением об осуществлении государственного строительного надзора в Российской Федерации»).

4. Отчет Службы государственного жилищного и строительного надзора Иркутской области о проделанной работе за 2014 год [Электронный ресурс] : http://www.irkobl.ru.

Информация об авторах

Журавлев Евгений Геннадьевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Экспертиза и управление недвижимостью», тел.: (3952) 40-54-12; Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Червонная Ксения Евгеньевна, менеджер по работе с претензиями ООО «Торговый Дом Недвижимости» (группа компаний ЗАО УК «ВостСибСтрой»), тел.: 89149368931, e-mail: kseniya-chervonnaya@yandex.ru, 664075, Россия, г. Иркутск, ул. Байкальская, д. 202.

Information about the authors

Zhuravlev E.G, Candidate of Technical Sciences, associate professor of the Department of Real Estate Expertise and Management; tel.: (3952) 40-54-12; Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

Chervonnaia K.E., grievances manager in LLC "Trade House of Real Estate" (group of companies JSC UK «VostSibStroi»), tel.: 89149368931, e-mail: kseniya-chervonnaya@yandex.ru, 202 Baikalskaia St., Irkutsk, 664075, Russia.

УДК 691-4

ДОЛГОВЕЧНОСТЬ СЛОИСТЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

С ЛИТЫМИ КОМПОЗИТАМИ

© В.А. Москвитин, Б.И. Пинус, Н.А. Емельянова, Д.В. Москвитин

Статья посвящена исследованию теплозащитных возможностей литых пористых композитов, используемых в качестве утеплителей в слоистых ограждающих конструкциях. Рассмотрены вопросы влияния климатических условий на процессы тепломассообмена в трехслойных стеновых ограждениях с литым утеплителем из композита «Поропласт

CF02». Установлена среднегодовая стабильность водосодержания утеплителя, позволяющая считать сохраняемость его теплозащитных свойств в течение времени сопоставимой с требуемой долговечностью зданий.

Ключевые слова: слоистые ограждающие конструкции; литые пористые композиты; поропласты; тепломассообмен.

LONGEVITY OF LAYERED FRAME STRUCTURES WITH CAST AGGREGATES © V.A. Moskvitin, B.I. Pinus, N.A. Emelianova, D.V. Moskvitin

The article is dedicated to the research of heat-protective possibilities of cast vesicular aggregates used as insulation in layered frame structures. We also considered the questions of the impact of climate conditions on the processes of heat-and-mass transfer in three-layered wall frame constructions with a cast insulation from aggregate "Poroplast CF02". We have established average annual stability of water-content of insulation which allows to calculate shelf life of its heat-protective capacity within the time compared to the demanding longevity of buildings.

Key words: layeredframe constructions; cast vesicular aggregates; foamed plastic; heat-and-mass transfer.

Актуальность и постановка вопроса. Одним из приоритетных направлений технической политики в области строительства является энерго-ресурсосбережение. Законодательно это выражается в существенном ужесточении требований по обеспечению термосопротивления ограждающих конструкций новых и реконструируемых зданий. Сложность их практической реализации состоит в том, что при использовании наиболее приемлемых объемно-планировочных и строительно-конструктивных решений зданий возникает необходимость сочетать в ограждающих конструкциях взаимоисключающие функции: прочность и тепловлажностную защиту. Это достигается устройством слоистых элементов (панелей), предполагающих разделение эксплуатационных функций между отдельными слоями. В частности, теплозащитные свойства таких ограждений определены способностью термовкладышей - утеплителей.

Не останавливаясь здесь на технологических и конструктивных особенностях устройства слоистых элементов, отметим, что в термодинамическом аспекте подобные решения характеризуются большой неоднородностью. В условиях объективно существующих нестационарности и разнонаправленности потоков температуры и влажности наружного воздуха и помещения, это ведет к появлению сложных тепло-массообменных процессов, важнейшим последствием которых является изменение влагосодержания в слое утеплителя [4]. Распределение водяного пара по толщине многослойной кирпичной стены однозначно свидетельствует о возможности его конденсации на границах теплоизолирующих слоев. При этом в зимний период времени изотерма нуля всегда находится в слое утеплителя, следовательно, весьма вероятно его циклическое замораживание и оттаивание с постепенной деградацией. В теплый период года наиболее вероятно [3] движение паров влаги во внутрь помещений, что ухудшает их санитарно-гигиенические условия.

Следствием подобных процессов является нестабильность (снижение) теплозащитных свойств зданий, длительно эксплуатирующихся в суровых климатических условиях [2]. Их интенсивность существенно зависит от состава и структуры используемых утеплителей. Её целенаправленное формирование с использованием эффективных технологий и экономически приемлемых решений возможно в ограждающих конструкциях с литыми пористыми композитами. Исследование теплозащитных возможностей композита «Поро-пласт CF02» составляет основное содержание настоящей работы.

Методика и основные результаты исследования. Композит «Поропласт-CF02» представляет собой продукт полимеризации пенообразующего состава, включающего по-

лимерную карбамидоформальдегидную смолу, поверхностно-активное вещество (ПАВ) различных составов, ортофосфорную кислоту, играющую роль катализатора отверждения, модификаторы (мелкодисперсные наполнители) и воду. Состав, технология изготовления и определяющие параметры материала изложены в технических условиях [5].

При этом определяющим условием физико-механических свойств газонаполняе-мых материалов (ГНМ) принято целенаправленное формирование макроструктуры полимерной матрицы путем создания взаимопроникающих ячеек полимера различного размера. Экспериментально доказано, что это может быть достигнуто при определенных условиях диспергирования с использованием цилиндрических шнеко-лопастных смесителей [6]. Необходимое увеличение прочности, сохранности формы и снижение усадочных деформаций получены путем введения ограниченного количества тонкодисперсных наполнителей (низко-кальциевых зол ТЭЦ, мелкозернистого кремнезема, перлита и др.). Причем, оптимизация структуры поропласта в части размера пор, текстуры, толщины стенок осуществлялась в доводочном модуле на конечном этапе отверждения.

Созданные и апробированные на практике строительства технологии генерации и укладки пенных систем позволяют получить поропласты различных марок по плотности с обеспечением высоких эксплуатационных свойств. Значимые показатели физико-механических свойств композита «Поропласт CF02» представлены в табл. 1.

Таблица 1

Наименование показателя Единицы измерения Плотность поропласта, кг/м3

8^30 30^50 50^60

Прочность при сжатии (не менее)* МПа 0,01 0,08 0,24

Прочность при изгибе (не менее) МПа 0,007 0,015 0,075

Сорбционная влажность за 24 часа (не более)* % 10 8,5 8,5

Влажность по массе (не более) % 15 14 12

Водопоглощение по объему (не более)* % 8 7 3,7

Коэффициент теплопроводности (не более) Вт/(м-°С) 0,036 0,037 0,038

Паропроницаемость (не более) мг/(м-ч-Па) 0,27 0,27 0,23

Горючесть по ГОСТ 30244-90 - Г-1 Г-1 Г-1

* Прочность при сжатии соответствует напряжению, при котором относительная деформация ГНМ составляет 10 %; сорбционная влажность определена при относительной влажности воздуха 96-98 %; водопоглощение установлено при частичном водопогружении.

Учитывая специфику конструктивного решения (труднодоступность утеплителя в слоистых элементах) и нормируемый срок эксплуатации зданий (50-100 лет), считаем, что определяющим критерием качества термоизоляционных материалов является их долговечность, то есть, способность сохранять нормируемые показатели тепло-, влаго- и звукоизолирующей способности в допустимых пределах. Исходя из объективных условий эксплуатации и анализа тепломассообменных процессов в слоистых ограждениях, считаем, что определяющим фактором кинетики снижения защитных свойств утеплителя является его деструкция при знакопеременных циклических температурно-влажностных воздействиях.

Опытные образцы поропласта (кубики с ребром 50, 100 мм) изготавливались в процессе монолитной заливки в стеновые конструкции ограждения при положительных и отрицательных (минус 10-20 °С) температурах. Отбракованные (по критерию показателя плотности) образцы были разделены на две группы:

- серия «А», после водонасыщения (250 % по массе или 5,3 % по объему) подвергнутая 30-100 циклам замораживания до минус 20 °С и оттаивания в паровоздушной среде (Т = плюс 20 °С, относительная влажность - 97-100 %);

- серия «Б», после начального водонасыщения (до 70 % по объему) подвергнутая 30-50 циклам замораживания до минус 20 °С и ежесуточным оттаиванием в воде.

По истечении заданного количества циклов Т^ воздействий образцы хранились в естественных лабораторных условиях до стабилизации гигрометрического состояния. Теплопроводность поропласта определяли по стандартной методике [7] с использованием зонда ИТП-МГ4 на образцах серии «А», подвергнутых водонасыщению до проектного уровня. На рис. 1 и 2 представлены графики изменения теплопроводности и динамика коэффициента теплопроводности композита «Поропласт CF02» после термовлажностных воздействий.

Рис. 1. Изменение теплопроводности композита «Поропласт CF02»

Рис. 2. Динамика коэффициента теплопроводности композита «Поропласт CF02»

Из полученных статистически представительных данных следует, что значимое изменение теплопроводности поропласта независимо от предыстории его предварительного содержания (воздействия) наблюдается при влажности, превышающей 75 % (по массе). Маловероятность подобного влажностного состояния подтверждается опытными данными сорбции водяного пара образцов, указанной ранее группы (рис. 3).

40;0

35.0 -

30;0 -

25.0 -

20;0 -

15.0

10.0 ■■

5.0 ■■

0.0

!

1 1 Л

\___Н-*

*-Ц *-* £----**

-1- - - -

при нормальных условиях -е- подвергнутыеЗОЦЗО -е- подвергнутые60 ЦЗО -й- подвергнутые 100 ЦЗО

40

50

60

70

80

90

97

Относительная влажность воздуха, %

Рис. 3. Изотермы сорбции водяного пара контрольных и опытных образцов

композита «Поропласт CF02»

Даже при 100 % влажности воздуха и незащищаемой поверхности сорбционное содержание влаги в поропласте не превышает 25 % в образцах контрольных условий выдерживания и 40 % - после жесткого предварительного термовлажностного воздействия. Более того, подтверждается ранее [8] установленная способность карбамидных пенопла-стов к быстрой потере избыточной влаги за счет открыто-пористой структуры.

Стабильность теплозащитных свойств композита «Поропласт CF02» наблюдается и при принудительном водонасыщении в режиме периодического замораживания. Изменение физических свойств композита «Поропласт CF02» при циклическом замораживании и оттаивании (ЦЗО) в водной среде отражено в табл. 2.

Таблица 2

Наименование показателя Единицы измерения Условия предварительного выдерживания

нормальные (контрольные) 30 ЦЗО 50 ЦЗО

Сорбционная влажность за 24 часа (по массе) % 18,2 18,5 19,3

Водопоглощение за 24 часа при полном погружении в воду (по объему) % 16,2 16,8 17,5

Наименование показателя Единицы измерения Условия предварительного выдерживания

нормальные (контрольные) 30 ЦЗО 50 ЦЗО

Теплопроводность Вт/(м2 -°С )

- в сухом состоянии 0,027 0,027 0,029

- при влажности 25 % 0,029 0,029 0,031

- при влажности 150 % 0,039 0,039 0,042

- при влажности 250 % 0,052 0,059 0,064

Изменение сорбционной влажности и суточного водонасыщения по истечении очень жестких (в сравнении с реальными условиями) внешних воздействий характеризуется лишь тенденцией к увеличению и находится в пределах статистической погрешности. Устойчивость структуры подтверждается и сохраняемостью термосопротивления поро-пласта в диапазоне допустимых значений.

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют, что при соблюдении технологического регламента [5] композит «Поропласт CF02» обладает мелкодисперсной открыто-пористой структурой, способной поддерживать приемлемый уровень влагосо-держания в условиях годовых циклов температурно-влажностных колебаний. Это позволяет прогнозировать высокую сохраняемость теплозащитных качеств в слоистых стеновых ограждениях зданий, эксплуатируемых в суровых климатических условиях.

В качестве примера рассмотрим ожидаемую (в городе Иркутске) динамику изменения теплопроводности поропласта в стеновом ограждении, состоящем из глиняного обыкновенного кирпича (250 мм), поропласта «CF02» (140 мм) и керамического пустотного кирпича (120 мм) на цементно-песчаном растворе. Расчетное сопротивление теплопередаче составляет 3,19 м2-°С/Вт, при исходном влагосодержании поропласта 17-24 % и величине коэффициента теплопроводности 0,029 Вт/(м-°С). Последнее соответствует термосопротивлению слоя утеплителя 4,82 м2-°С/Вт.

По региональным метеорологическим сведениям за период с 1990 по 2010 годы климат города Иркутска характеризуется действием отрицательных температур в течение трети годового цикла при относительной влажности воздуха 75-80 %. При этом максимальное значение суточной отрицательной температуры составляет минус 15-17 °С. Поэтому в качестве расчетного значения при оценке долговечности поропласта в стеновом ограждении принята температура минус 20 °С.

Для установления среднегодового количества циклов температурно-влажностных воздействий в слое утеплителя выполнено численное моделирование тепло-массопереноса в ограждении в нестационарных условиях теплопередачи [3]. Установлено, что в течение годового цикла эксплуатации половина слоя утеплителя, примыкающая к внутреннему участку стены, находится в зоне положительных температур и сохраняет стабильное (±10 %) влагосодержание, не превышающее 15 % по массе. В части утеплителя, примыкающей к наружной версте кладки, вполне вероятны отрицательные температуры. С учетом существенной тепловой инерции зданий, эквивалентное количество циклов замораживания и оттаивания в слое поропласта находится в диапазоне 3-5. Следовательно, за 50 лет эксплуатации ожидаемое увеличение коэффициента теплопроводности утеплителя в ограждении составит 9-15 %, что соответствует термосопротивлению ограждения в диапазоне 4,37-4,18 м2-°С/Вт и существенно выше нормативно регламентируемого уровня.

Основные выводы

1. Циклическое и длительное замораживание композита «Поропласт СА02» с вла-госодержанием, не превышающим его сорбционной влажности, не оказывает существенного влияния на его теплотехнические свойства.

2. Ощутимая морозная деструкция поропласта возможна при влагосодержании, превышающем 75 % (по весу), что практически исключено в реальных стеновых ограждениях зданий.

3. Анализ результатов численного моделирования процессов тепло-массопереноса в стеновых слоистых ограждениях с литыми поропластами позволяет предполагать стабильность среднегодового баланса влагосодержания в утеплителе на уровне сорбционной влажности, и, как следствие, сохраняемость физических качеств в течение расчетного срока эксплуатации.

Статья поступила 12.11.2015 г.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Тепловая защита зданий [текст]: СНиП 23-02-2003. М.: Госстрой России ФГУП ЦПП, 2004. 43 с.

2. Ватолкин С.М. Влияние типов утеплителей на качество многослойных строительных конструкций // Проектирование и строительство в Сибири. 2003. № 1. С. 22-24.

3. Рубашкина Т.И. Исследование эффективности современных утеплителей в многослойных ограждающих конструкциях зданий : дис... канд. техн. наук: 05.23.03. Иркутск, 2009. 24 с.

4. Ушков Ф.В. Метод расчета увлажнения ограждающих частей зданий. М.: МКХ РСФСР, 1955. 104 с.

5. Композит «Поропласт СТ02».Технические условия : ТУ 2254-002-16602333-02. Иркутск, 2002. 16 с.

6. А. с. 1742093 РФ. Устройство для получения вспененного материала / Авт. свид-во № 1742093 от 23.06.1992.

7. Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности цилиндрическим зондом : ГОСТ 30256-94: МНТКС, 1996. 59 с.

8. Гнездилова О.А. Исследование эксплуатационной надежности ограждающих конструкций с литыми теплоизоляционными композитами / О.А. Гнездилова, В.А. Моск-витин, Б.И. Пинус // Вестник ИрГТУ. Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2009. № 3(39). С. 168171.

Информация об авторах

Москвитин Владимир Андреевич, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии строительного производства, тел. 89086640555, e-mail: foamplast@list.ru, Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Пинус Борис Израилевич, доктор технических наук, профессор кафедры строительных конструкций, тел.: 89025130501, e-mail: pinus@istu.irk.ru, Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Емельянова Наталья Александровна, старший преподаватель кафедры строительных конструкций, тел.: 89645473106, e-mail: v07@istu.irk.ru, Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Москвитин Дмитрий Владимирович, главный специалист ООО «Фоампласт», тел.: 89025608314, e-mail: foamplast@list.ru, 664005, г. Иркутск, ул. 2-я Железнодорожная, 70.

Information about the authors

Moskvitin V.A., candidate of technical sciences, associate professor, Deparment of building production, tel.: 89086640555, e-mail: foamplast@list.ru, Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

Pinus B. I., doctor of technical sciences, professor, Department of building constructions, tel.: 89025130501, e-mail: pinus@istu.irk.ru, Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

Emelyanova N.A., senior teacher, Department of building constructions, tel.: 89645473106, e-mail: v07@istu.irk.ru, Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

Moskvitin D.V, Chief Specialist in LLC «Foamplast», tel.: 89025608314, e-mail: foamplast@list.ru, 70 Vtoraia Zheleznodorozhnaia St., Irkutsk, 664005, Russia.

УДК 69.05

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА МИКРОРАЙОНА ОТ ПОЛНОЙ СМЕТНОЙ СТОИМОСТИ

© И.А. Огнёв, В.С. Степанова, М.С. Фролова

Статья посвящена исследованию зависимости продолжительности строительства при планировании комплексной застройки микрорайонов. В настоящее время отсутствует нормативная база для определения продолжительности строительства микрорайона в целом. Авторы выдвигают и доказывают гипотезу, что корреляционная зависимость продолжительности строительства микрорайона от полной сметной стоимости, затраченной на строительство, является нелинейной. Полученная модель может быть использована для определения средней продолжительности строительства при застройке микрорайона.

Ключевые слова: продолжительность строительства; сметная стоимость; нелинейные регрессионные модели.

RESEARCH OF DEPENDENCE OF THE BUILDING LONGEVITY OF A DISTRICT

ON THE FULL BUDGET VALUE

© I.A. Ognev, V.S. Stepanova, M.S. Frolova

The article is dedicated to the research of dependence of the building longevity while planning a complex development of districts. Nowadays there is no normative base to define the building longevity of a district in general. The authors put forward and proof the hypothesis that correlative dependence of building longevity of a district on the full budget value, spent on the building, is not linear. The received model can be used to define the average building longevity at the district development.

Key words: building longevity; budget value; non-linear regressive models.

Увеличение непрерывного роста объемов и темпов жилищного строительства, увеличение числа самостоятельных участников строительного процесса и усложнение взаимных связей между ними, переход от возведения отдельных домов к более сложной в организационно-техническом отношении застройке жилых районов и микрорайонов, традици-