CC BY
31
Тувинский государственный университет
Сапожников Александр Иванович - кандидат технических наук, главный конструктор ООО НТФ «Оборудование судов и глубоководная техника», г. Санкт-Петербург, E-mail: [email protected]
Репин Сергей Васильевич - доктор технических наук, профессор кафедры транспортно-технологических машин Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета, г. Санкт-Петербург
Иванов Павел Сергеевич - аспирант кафедры транспортно-технологических машин Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета, г. Санкт-Петербург E-mail: [email protected]
Sapozhnikov Alexander - candidate of technical Sciences, chief designer OOO NTF Equipment of ships and deep-sea vehicles, St. Petersburg, E-mail: [email protected]
Repin Sergey - doctor of technical Sciences, Professor of the Department of transport and technological machines St. Petersburg StateUniversity of Architecture and Civil Engineering, St. Petersburg.
Ivanov Pavel - post graduatestudent of the Department of transport and technological machines St. Petersburg StateUniversity of Architecture and Civil Engineering, St. Petersburg, Email: [email protected]
УДК 691.43
ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ЯЧЕИСТЫХ ПЕНОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ В УСЛОВИЯХ ТУВЫ
Стрельников А.Н.
Тувинский государственный университет, Кызыл
LONGEVITY YACHEISTYH PENOBETONNYH PRODUCT AT USAGES IN CONDITION TUVY
Strelnikov A.N.
Tuvan State University, Kyzyl
Проведён сравнительный анализ различных строительных материалов, применяемых при возведении наружных ограждающих конструкций зданий с учётом современных требований. Доказано, что одним из немногих строительных материалов, пригодных для возведения однослойных наружных стен приемлемой толщины (менее 50 см), является ячеистый бетон. Проведен анализ жилых домов различных серий, эксплуатируемых с 1960 годов по настоящее время в различных регионах России, а также различных технологий производства ячеистого бетона.
Ключевые слова: газобетон, пенобетон, теплозащитные свойства, экологическая безопасность, газобетонасиликат, макро и микропористость.
The Organized benchmark analysis of the different building materials applicable when raising medicine to be taken externally barriering design of the buildings with account of the modern requirements. It Is Proved that one of the little of the building materials suitable to raising однослойных medicine to be taken externally sewer acceptable thickness (less 50 refer to), is a cellular concrete. Will Conduct analysis a vein houses different series exploited since
1960 on present time in different region of the Russia, as well as different technology cellular concrete production.
Key words: foam concrete, spume concrete, heat shielding characteristic, ecologsafety, foam silicate concrete, macro and microporosity.
Одним из основных условий успешной реализации национальной программы "Доступное и комфортное жилье - гражданам России", предусматривающей увеличение объема строительства жилья к 2010 году до 80 млн. м2, является значительное увеличение производства строительных материалов, в первую очередь, материалов для возведения наружных ограждающих конструкций зданий, объем которых составляет 50-60 % от всего объема здания.
Материалы для ограждающих конструкций должны обладать достаточной прочностью и морозостойкостью, высокими теплозащитными свойствами, высокой огнестойкостью и долговечностью, экологической безопасностью как с точки зрения безопасности людей, проживающих в домах с ограждающими конструкциями из этих материалов, так и с точки зрения безопасности материалов для окружающей среды.
Ячеистый бетон - газобетон и пенобетон, как видно из данных, приведенных в таблице 1, удовлетворяет этим требованиям в значительно большей степени, чем другие строительные материалы, поэтому ячеистый бетон (завод по его производству является) вполне логичным решением данной проблемы. Также ячеистые бетоны обладают и другими уникальными свойствами, например, экологичностью, огнестойкостью, технологичностью.
В современных условиях, когда требования к теплозащитным свойствам ограждающих конструкций зданий повышены более чем в 3 раза, одним из немногих строительных материалов, пригодных для возведения однослойных наружных стен приемлемой толщины (менее 50 см), является ячеистый бетон. При этом необходимо отметить, что долговечность ячеистых бетонов проверена многолетней практикой эксплуатации многочисленных объектов России, Республики Беларусь, а также многих зарубежных стран. Завод «Сипорекс» в Ленинграде (польской поставки) вошел в состав Домостроительного комбината №3 (ДСК-3 Главленинградстроя), запущен в действие в 1959 г. Запроектированы дома из крупных полупанелей, изготовляемых в этих формах, и отработана технология их изготовления, включая смесеприготовление, антикоррозионную защиту, установку арматурных каркасов с закладными частями, формование и пропарку. В 1960 г. построен 21 жилой дом (5-этажный) общей площадью 55 тыс.м2, в 1961 г. - общей площадью 100 тыс.м2, в 1962 г. - 170 тыс.м2, в 1963 г. -250 тыс.м2, в 1964 г. - 300 тыс.м2 и далее по 400 тыс.м2 ежегодно. В этих домах поперечные несущие стены с шагом 5,6 м выполнялись также из газобетона марки по плотности D1000, класса по прочности на сжатие В5, толщиной 24 см, обеспечивающей при такой плотности требуемую звукоизоляцию от воздушного шума.
Тувинский государственный университет
Таблица 1
Физико-технические свойства различных стеновых материалов
№ Физико-технические свойства Един. изм. Наименование стеновых материалов
Дере во Кирпич Пенобетон неавтоклавный Газобетон автоклавный
1 Средняя плотность кг/м3 D500-600 D1400-1850 D 500 D 600 D 700 D 500 D 600 D 700
2 Прочность при сжатии МПа - 2,5-25 1,52,0 2,53,0 2,5-3,5 1-1,5 1,5-2 2,5-3
3 Коэффициент теплопроводности Вт/м-°С 0,140,16 0,450,7 0,12 0,14 0,16 0,09 0,11 0,12
4 Морозостойкость цикл - 35-50 25 25 35 15 25 35
5 Звукоизоляция ДБ 54 - - 65 65 50 55 58
6 Огнестойкость при толщине 175 мм час - 3-4 4 4-5 4-5 4-5 4-5 5-6
7 Экологично сть при производстве и применении 1 9-11 2 2 2 2 2 2 2
8 Стоимость Руб. ($/м3) 3200 (120) 2980 (112) 1850 (76) 1800 (75) 2000 (80) 2000 (80) 2200 (85) 2250 (90)
9 Толщина стены при одинаковом сопротивлении теплопередачи R =2,5 м2-К/Вт м 0,4-0,5 1,2-2,0 0,45 0,55 0,65 0,35 0,4 0,45
10 Вес 1м2 стены кг 220250 9001800 300 350 450 145 180 240
В 70-е годы на ДСК-3 освоены резательная установка собственного изготовления, мешалка на 12 м3 и формы для массива объемом 17,74 м3 (длина 6 м, ширина 1,68 м и высота 1,6 м), разрезаемого на изделия толщиной 0,24 м. Дозировки газобетонной смеси (на чистом цементе и песчаном шламе, без
добавки извести и гипса), включая стабилизаторы массы и регуляторы газообразования, разработаны сотрудниками ДСК-3, а соответствующие проекты домов (серия ЛГ-600, так называемые «корабли») ЛенЗНИИЭПом и Ленпроектом. Эти дома возводились не только в Ленинграде и области, но и в других городах, в том числе в Новом Уренгое (180 тыс. м2 общей площади) -центре газодобытчиков Сибири с расчетной температурой -50°С. Как парадокс, следует отметить, что эти дома, возникшие на основе польско-шведской устаревшей технологии, не пригодной для современного строительства и в корне переработанные (по всем позициям) российскими специалистами, были закуплены Польшей и возведены в Гданьске (28,3 тыс.м2), Щецине (141 тыс.м2), Полице (47,7 тыс.м2) и Свиноустье (37,7 тыс.м2).
Газобетонными стенами производства ДСК-3 были одеты также дома серии 137 ГБ.
В настоящее время ведется застройка домами усовершенствованной серии ЛГ-600.11 со стенами из газобетона D600 толщиной 0,36 м, изготовляемыми по той же технологии.
Для заводов автоклавного газобетона польской поставки, основываясь на опыте ДСК-3 и совместных с ним исследованиях, Ленфилиалом Академии строительства и архитектуры СССР, преобразованным позднее в ЛенЗНИИЭП, были разработаны проекты цельногазобетонных 5-этажных жилых домов, построенных в Пензе в 1965 г. и Павлодаре в 1968 г. Павлодарский дом стал прототипом общесоюзной серии 1-468 АЯ цельногазобетонных домов, утвержденной государственным комитетом по гражданскому строительству и архитектуре (Госгражданстрой при Госстрое СССР).
На основе использования плоских («польско-шведских») форм ДСК-3 ЛенЗНИИЭПом был запроектирован, комбинатом изготовлен комплект газобетонных изделий (наружные и внутренние стены из крупных блоков высотой на этаж, панели перекрытий и покрытий длиной 6 м, перегородки), а ПМК-1 треста №3 Главленинградстроя смонтировал блокированный 20-квартирный 20-секционный (каждая блок-секция - на одну двухэтажную квартиру с подвалом) цельногазобетонный дом в совхозе «Любань» Ленинградской области в 1971 г. Этот дом явился прототипом целой серии типовых домов высотой от одного до 5 этажей для городов и поселков (серия 126, утвержденная Госгражданстроем для строительства на всей территории страны). Дом (2-3-этажный) этой серии выстроен в Латвии, 5-этажный дом серии 126, реализован в Белгороде-Днестровском (Украина), в Твери, в Астрахани. В последнем случае стены выполнены в мелкоблочном варианте (даже без отделки), а перекрытия - в панельном (длиной до 6 м) с поэтажным опиранием на них газобетонной кладки. Для сельских жителей (в т.ч. фермеров) ЛенЗНИИЭПом была разработана типовая серия 216 усадебных домов с надворными постройками, нашедшая широкое применение в Саратовской области. Стены выполнены из мелких газобетонных блоков, уложенных на растворе, с расшивкой швов, без наружной отделки, что значительно снижает стоимость строительства без ухудшения качества. Представленный дачный домик с мансардой и подвалом из газобетонных блоков с газобетонным
Тувинский государственный университет
мелкоблочным перекрытием построен за 1 месяц. Общая площадь дома с верандой составляет 65 м2, себестоимость - менее $50 за 1 м2.
Из мелких блоков в Санкт-Петербурге построены целые кварталы малоэтажных жилых домов в северной части города, а также многоэтажных (от 16 до 30 этажей) с поэтажным опиранием кладки и облицовкой ее кирпичом.
Отметим, что во всех домах, построенных в СССР (т.е. в странах, входивших в его состав) с применением мелких блоков, армирование швов между ними не производилось, и, как показали результаты испытаний и обследований, никаких дефектов не обнаружено, что, кстати, соответствовало отечественным нормативным документам и типовым решениям, разработанным ведущими институтами страны (НИИЖБ, ЦНИИСК, НИИСФ, Уралпромстройниипроект Госстроя СССР, ЛенЗНИИЭП и ЦНИИИЭП жилища Госгражданстроя при Госстрое СССР, ВНИИстром, ВНИИжелезобетона и НИПИсиликатобетона Минстройматериалов СССР).
В Татарстане на базе Набережно-Челнинского завода польской поставки строятся как городские, так и сельские дома в крупнопанельном варианте.
В Свердловске на основе отечественной технологии и оборудования (с автоклавами диаметром 3,6 м) освоено производство двухмодульных (на 2 окна) панелей из автоклавного газозолобетона (на цементе и золе-унос Свердловской ТЭЦ). ДСК-1, в состав которого входил завод им. Ленинского Комсомола, под руководством Б.Н. Ельцина построил более 8 млн. м2 домов от 5 до 18 этажей с газозолобетонными панелями, изготовленными в плоских формах с отделкой «лицом вниз» дробленым уральским камнем, уложенным на дно форм. За 40-летний период эксплуатации этих домов никаких дефектов обнаружено не было (по данным Уралпромстройниипроекта, обследовавшего эти дома). Массовое строительство жилья из автоклавного газосиликата по собственной технологии ведется в Якутии для работников алмазодобывающей промышленности (Айхал, Мирный, Удачное). Сырьем служат известняки вскрышных пород алмазных карьеров («трубок»). Панели поперечных несущих стен 5-этажных домов делаются из плотного силикатного бетона (с добавкой вскрышного гравия для повышения автоклавной трещиностойкости), а панели наружных стен - из газосиликата на собственной извести-кипелке. Наружные стены выдержали 30-летнюю эксплуатацию при зимних температурах до -55 С.
В Белоруссии, где работают 9 заводов газосиликата (газобетоносиликата), выпускающих более 2,5 млн. м3 в год изделий на основе собственной извести и по отечественной технологии (за исключением «Забудовы») с применением ударного формования, почти все жилищное городское и сельское строительство ведется с применением ячеистого бетона, который также поставляется в Москву и Санкт-Петербург.
Ячеистые бетоны неавтоклавного твердения в настоящее время в серийном производстве не достигли качества автоклавных газобетонов, хотя на уровне опытных и отдельных производств приближаются к качеству автоклавных газобетонов.
В НИИЖБ разработана энергосберегающая технология изготовления изделий из неавтоклавного ячеистого бетона, характеризующегося повышенными физико-техническими, в первую очередь - теплозащитными свойствами [1]. Разработана технология изготовления изделий из неавтоклавного ячеистого бетона марок по средней плотности D400 - D600. В таблице 2 приведены показатели физико-технических свойств неавтоклавных ячеистых бетонов.
Таблица 2
Показатели физико-технических свойств
Показатели физико-технических свойств При плотности бетона
D400 D500 D600
Прочность при сжатии в 28-ми сут. воз., МПа 2,0 2,6 3,2
Теплопроводность в сухом сост., Вт/моС 0,09 0,125 0,16
Морозостойкость, цикл., не менее 25 35 50
Усадка при высыхании, мм/м 1,76 1,7 1,8
Неавтоклавный ячеистый бетон, характеризующийся такими высокими показателями физико-технических свойств, был получен благодаря
- рациональному выбору сырьевых компонентов и оптимизации соотношений между ними;
- введению в состав ячеистобетонных смесей волокнистых добавок;
- механохимической активизации компонентов сырьевой смеси;
- комплексному применению пластифицирующих добавок и добавок, регулирующих процессы структурообразования и начального твердения;
- оптимизации параметров макро- и микропористостых структур ячеистого бетона, которая была достигнута путем оптимизации технологических параметров приготовления ячеистобетонных смесей и температурных режимов твердения бетона.
Отработка технологических параметров изготовления изделий в производственных условиях показала, что изделия из неавтоклавного ячеистого бетона можно изготовить не только в индивидуальных формах, но и по резательной технологии благодаря применению эффективных ускорителей твердения и режимов выдерживания массивов, позволяющих уже через 2-3,5 часа после изготовления произвести распалубку массивов и резку их на изделия заданных размеров.
Резательный комплекс СМУ-95 входит в состав конвейерной линии по производству мелких стеновых блоков, характеризующихся повышенной точностью размеров (до 2,0 мм/м). Производительность этой линии составляет 90-100 м3 в день. В настоящее время ООО "СМУ-95" изготовил 7 технологических линий по производству изделий из неавтоклавного поробетона по резательной технологии [2]. Первая из этих линий успешно работает уже более 4-х лет.
Тувинский государственный университет
К числу основных показателей, определяющих эффективность применения ячеистого бетона, относится расчетный коэффициент теплопроводности, зависящий от влажности материала в период эксплуатации.
Как уже было отмечено ранее (см. таблицу 1), основные физико-технические свойства автоклавных ячеистых бетонов практически не отличаются от свойств ячеистых бетонов, произведенных за рубежом, а значения расчетных коэффициентов теплопроводности, установленных сначала в СНиП 11-3-79*, а затем в СНиП 23-02-2003, отличаются от принятых в зарубежной практике очень значительно: превышают их в 1,2-1,45 раза.
В соответствии с этим и повышается требуемая толщина стены, что резко снижает эффективность применения ячеистых бетонов в наружных стенах. На основании обобщения результатов натурных обследований [3] ограждающих конструкций из разных ячеистых бетонов, эксплуатировавшихся от 1 года до 40 лет, проводившихся ЛенЗНИИЭПом, Уралпромстройниипроектом, НИИСФом, НИИЖБом и другими организациями, по предложению ЦНИИЭПжилища, НИИЖБа и Корпорации стройматериалов это необоснованное положение в последней редакции СНиП 23-02-2003 было отменено [4]. Для того или иного вида ячеистого бетона его эксплуатационная расчетная теплопроводность может определяться аккредитованной лабораторией, что позволит более эффективно применять ячеистые бетоны.
ОАО "ЦНИИЭПжилища" совместно с НИИСФ провел также исследования по определению экономически целесообразного значения сопротивления теплопередачи наружных стен разной конструкции, в т.ч. трехслойных панелей с гибкими связями, слоистых и утепленных снаружи кирпичных стен и стен из ячеистых бетонов [4]. В качестве экономической эффективности были приняты приведенные затраты. Было установлено, что для ячеистобетонных наружных стен экономически целесообразное сопротивление теплопередаче по сравнению с другими конструкциями является минимальным. Поэтому, по мнению [4], для ячеистобетонных стен нормируемые приведенные сопротивления теплопередаче могут быть установлены на 22-30 % ниже регламентируемых СНИП 23-02-2003.
Технико-экономическая оценка предлагаемых конструкций наружных стен и сопоставление ее с другими конструктивными решениями подтверждает рациональность стены из ячеистобетонных блоков марок бетона по средней плотности D400 - D500 как с точки зрения стоимости материалов, так и с точки зрения трудозатрат.
Вышеперечисленные преимущества предлагаемых конструкций стен позволили ОАО "ЦНИИЭПжилища" рекомендовать такие конструкции для массового применения в г. Москве [4], также разработаны рекомендации по применению изделия из ячеистых бетонов автоклавного твердения в ряде своих проектов, в т.ч. серии 222, 111 (С.-Петербург, ДСК-3).
Особенно целесообразно применение ячеистых бетонов в малоэтажном строительстве, где он может выполнять одновременно теплоизолирующие и
несущие функции: может комплексно применяться в конструкциях наружных и внутренних стен, перегородок, перекрытий, покрытий и перемычек.
ОАО "ЦНИИЭПжилища" разработал проекты 1-4 и 2-5 комнатных "растущих" домов с комплексным применением ячеистых бетонов. Наружные стены в этих домах выполняются однослойными из мелкоразмерных блоков.
Многочисленные экспериментальные исследования огнестойкости конструкции из ячеистого бетона, проведенные за рубежом, а также в СССР и позднее в Российской Федерации и Республике Беларусь [6], показали, что ячеистый бетон обладает высокими теплоизолирующими качествами в условиях пожара.
Результаты испытаний, проведенных ВНИИПО РФ, показали возможность применения кладки из ячеистобетонных блоков для устройства противопожарных стен в виде преград 1 -го класса - противопожарных стен в зданиях любой огнестойкости, а также несущих стен широкого класса зданий. Высокая огнестойкость ячеистого бетона делает этот материал незаменимым при реконструкции жилых домов, в т.ч. путем надстройки этажей, сопровождающейся, как правило, повышением степени огнестойкости здания.
Получило также широкое применение ячеистобетонных изделий для утепления эксплуатируемых зданий. Объекты разработанных систем утепления зданий на основе изделий из ячеистого бетона растут ежегодно.
Необходимо отметить технологичность изделий из ячеистого бетона, которая превосходит все существующие строительные материалы:
- легкость изделий из ячеистого бетона позволяет вести кладку без каких-либо технических приспособлений;
- есть возможность обрабатывать ячеистобетонные изделия непосредственно на стройплощадке: пилить, фрезеровать, шлифовать, штробить и т.д.
Жилые дома общей площадью 15 млн. м2 со стенами (наружными и внутренними) из автоклавного ячеистого бетона эксплуатируются в Санкт-Петербурге с 1960 г. без каких-либо разрушений, а жилые помещения характеризуются более комфортными условиями для проживающих людей по сравнению с домами, наружные стены которых выполнены из других материалов.
В заключение необходимо отметить, что ячеистый бетон прошел проверку временем в сложных природно-климатических условиях России и позволяет рекомендовать его в качестве эффективного, недорогого, экологически чистого строительного материала на территории Тувы.
Библиографический список
1. Галкин С. Л. Применение изделий и конструкций в жилищно-гражданском строительстве. // Строительный рынок. Минск. 2006. С 9-10.
2. Ухова Т. А. Энергосбережение при производстве и применении изделий из неавтоклавного поробетона. Критические технологии в строительстве. Труды конференции. / МГСУ им. В. В. Куйбышева. М., 1998.
3. Проектирование и возведение ограждающих конструкций жилых и общественных зданий с применением ячеистых бетонов в С.- Петербурге. РДМ 52-01. СПб: 2006 г.
4. Граник Ю. Г. Применение ячеистого бетона в строительстве Российской Федерации. // Строительный рынок. Минск. 2006. С. 11 -12.
Тувинский государственный университет
5. Семченков А. С., Ухова Т. А. О корректировке равновесной влажности и теплопроводности ячеистого бетона (поз. 198-205). Приложения "Д"/СП-23-101-2004. Проектирование тепловой защиты. // Строительные материалы. 2006. N 6.
6. Ухова Т. А. Опыт производства и применения неавтоклавного поробетона. // Промышленное и гражданское строительство. 2002. № 9.
Bibliograficheskiy spisok
1. Galkin S. L. Primenenie izdeliy i konstruktsiy v zhilishchno-grazhdanskom stroitelstve. // Stroitelnyy rynok. Minsk. 2006. C. 9-10.
2. Ukhova T. A. Energosberezhenie pri proizvodstve i primenenii izdeliy iz neavtoklavnogo porobetona. Kriticheskie tekhnologii v stroitelstve. Trudy konferentsii. / MGSU im. V. V. Kuybysheva. M., 1998.
3. Proektirovanie i vozvedenie ograzhdayushchikh konstruktsiy zhilykh i obshchestvennykh zdaniy s primeneniem yacheistykh betonov v S.- Peterburge. RDM 52-01. SPb: 2006 g.
4. Granik Yu. G. Primenenie yacheistogo betona v stroitelstve Rossiyskoy Federatsii. // Stroitelnyy rynok. Minsk. 2006. S. 11-12.
5. Semchenkov A. S., Ukhova T. A. O korrektirovke ravnovesnoy vlazhnosti i teploprovodnosti yacheistogo betona (poz. 198-205). Prilozheniya "D"/SP-23-101-2004. Proektirovanie teplovoy zashchity. // Stroitelnye materialy. 2006. N 6.
6. Ukhova T. A. Opyt proizvodstva i primeneniya neavtoklavnogo porobetona. // Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitelstvo. 2002. № 9.
Стрельников Александр Николаевич - кандидат технических наук, доцент кафедры «Промышленное и гражданское строительство» Тувинского государственного университета, г. Кызыл
Strelnikov Alexandr - candidate of technical Sciences, associate Professor of the Department "Industrial and civil construction" Tuvan state University, Kyzyl
