CC BY
57
Болотин А.В., Лунегова А.А., Жукова Г.Г., Овсянникова Д.Н. К вопросу о применении ракушечника в строительстве // Вестник ПНИПУ. Строительство и архитектура. - 2019. - Т. 10, № 3. - С. 61-75. DOI: 10.15593/2224-9826/2019.3.07
Bolotin A.V., Lunegova A.A., Zhukova G.G., Ovsyannikova D.N. To the question of the use of coquina in construction. Bulletin ofPNRPU. Construction and Architecture. 2019. Vol. 10. No. 3. Pp. 61-75. DOI: 10.15593/2224-9826/2019.3.07
ВЕСТНИК ПНИПУ. СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА Т. 10, № 3, 2019 PNRPU BULLETIN. CONSTRUCTION AND ARCHITECTURE http ://vestnik.pstu. ru/arhit/about/inf/
DOI: 10.15593/2224-9826/2019.3.07 УДК 691.215.1
К ВОПРОСУ О ПРИМЕНЕНИИ РАКУШЕЧНИКА В СТРОИТЕЛЬСТВЕ А.В. Болотин1, А.А. Лунегова2, Г.Г. Жукова2, Д.Н. Овсянникова2
Северо-Восточный государственный университет, Политехнический институт, Магадан, Россия Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Лысьвенский филиал, Лысьва, Россия
АННОТАЦИЯ
Строительная отрасль сегодня использует широчайший ассортимент материалов, применение многих из них стало возможными благодаря достижениям в технологиях и химической промышленности. В настоящее время все чаще при строительстве загородных домов во внешней отделке зданий предпочитают использовать натуральные камни. В связи с растущим спросом на загородные дома самым распространенным и недорогим материалом для строительства и оформления фасадов становится ракушечник.
К натуральным камням предъявляются определенные требования, и показатели ракушечника соответствуют большинству из них. Главными требованиями являются эстетичность внешнего вида, экологическая чистота, долговечность. Ракушечник -материал особенный; его уникальные свойства - регулировать микроклимат в доме и насыщать воздух морской солью и йодом - обусловлены природным происхождением и абсолютной натуральностью. Доля участия человека в производстве ракушечника ограничивается лишь нарезкой камня на куски требуемых размеров. Единственное воздействие на ракушечник - гидрофобизация, так как материал очень гигроскопичен. Как строительный материал ракушечник применяется в самых различных областях. Ракушечник прекрасно подходит для возведения наружных стен, межкомнатных перегородок и декоративной внутренней отделки.
В строительстве также отдают предпочтение таким материалам, как кирпич, пенобетон и газобетон. Для того чтобы понять, какой материал больше подходит для строительства, выполнен анализ их основных характеристик. В статье произведен расчет нагрузок, которые способны выдержать стены из ракушечника и кирпича. Также выполнен теплотехнический расчет наружной стены здания из ракушечника.
Являясь красивым материалом и обладая при этом хорошими эксплуатационными характеристиками, ракушечник идеально подходит для строительства и оформления жилья.
© ПНИПУ
О СТАТЬЕ
Получена: 02 апреля 2019 Принята: 28 июня 2019 Опубликована: 7 октября 2019
Ключевые слова:
ракушечник, использование ракушечника в строительстве, характеристики ракушечника, характеристики строительных материалов, расчет нагрузок, теплотехнический расчет.
® Болотин Александр Викторович - кандидат химических наук, доцент, e-mail: [email protected]. Лунегова Анастасия Антоновна - кандидат экономических наук, доцент, e-mail: [email protected]. Жукова Галина Георгиевна - старший преподаватель, е-mail: [email protected]. Овсянникова Дарья Николаевна - студентка, е-mail: [email protected].
Aleksandr V. Bolotin - Ph.D. in Chemistry, Associate Professor, e-mail: [email protected]. Anastasiya A. Lunegova - Ph.D. in Economics, Associate Professor, е-mail: [email protected]. Galina G. Ghukova - Senior Lecturer, е-mail: [email protected]. Daria N. Ovsyannikova - Student, е-mail: [email protected].
TO THE QUESTION OF THE USE OF COQUINA IN CONSTRUCTION A.V. Bolotin1, A.A. Lunegova2, G.G. Zhukova2, D.N. Ovsyannikova2
1Northeast State University, Polytechnic Institute, Magadan, Russian Federation Perm National Research Polytechnic University, Lysva Branch, Lysva, Russian Federation
ARTICLE INFO
ABSTRACT
Received: 02 April 2019 Accepted: 28 J^ 2019 Published: 7 October 2019
Keywords:
conquina, the use of coquina in construction, coquina characteristics, characteristics of building materials, load calculation, heat engineering calculation.
The construction industry today uses a wide range of materials, many of which were made possible thanks to advances in technology and the chemical industry. In our days, more and more often, in the construction of country houses, natural stones are preferred in the exterior decoration of buildings. In connection with the growing demand for country houses, the most popular and inexpensive material for the construction and design of facades becomes a coquina.
Certain requirements are imposed on natural stones, and the values of the coquina correspond to most of them. The main requirements are aesthetic appearance, environmental friendliness, durability. Coquina is a special material, its unique properties are regulation the microclimate in the house and saturation the air with sea salt and iodine, due to its natural origin and absolute naturalness. The share of human participation in the production of coquina is limited only by cutting the stone into pieces of the required size. The only effect on the coquina is hydrophobization because the material is very hygroscopic. As a building material, coquina is used in a wide variety of areas. Coquina is perfect for the construction of exterior walls, interior partitions and decorative interior decoration.
Also in construction prefer materials such as brick, foam concrete and aerated concrete. In order to understand which material is more suitable for construction, an analysis of their main characteristics is performed. The article calculates the loads that can withstand walls of coquin and brick. Also performed thermal calculation of the outer wall of the building from the coquin.
Being beautiful material and having at the same time good operational characteristics, a coquina is ideally suited for construction and registration of housing.
© PNRPU
Введение
В последнее время все чаще в процессе строительства домов и во внешней отделке зданий отдают предпочтение натуральным материалам. В тот или иной период популярностью пользуются многие материалы, но среди них есть те, которые востребованы в течение длительного времени. В связи с растущим спросом на загородные дома, самым распространенным и недорогим материалом для строительства и оформления фасадов стал ракушечник [1].
Основная часть
Ракушечник - это разновидность известняковой пористой породы, имеющей осадочный тип образования. Состоит преимущественно из раковин морских животных и их обломков [2].
Основные месторождения этого природного камня расположены в южных районах, где раньше находились доисторические моря. Со временем эти моря высыхали, берега и дно обнажались вместе с осевшими в них останками морских существ. Даже сейчас на срезах плит из ракушечника можно встретить скелеты этих доисторических животных. За долгие годы под тяжестью собственного веса сформировалась слоистая, пористая, но довольно плотная порода [3].
Значительные залежи находятся на полуострове Крым, в Молдавии, в Средней Азии, на Кавказе (Дагестан) и в Украине (Одесская и Донецкая области) [4].
Химический состав этого строительного камня содержит только органические вещества. Это кальций (содержание его практически равно 100 %), кремний, йод и углерод. Благодаря такому составу ракушечник относят к экологически чистым материалам. В помещении, который отделан этим материалом, возникает специфичный состав воздуха, усиливающий иммунитет и укрепляющий здоровье в целом. На нем также не размножается грибок, он не гниет, не взаимодействует с другими материалами, обладает гипо-аллергенными свойствами и препятствует проникновению чужеродных химических веществ в помещение, играя роль фильтра [4]. В довершение ко всему этот камень не вызывает аллергических реакций. Как утверждают люди, живущие в домах из ракушечника, у человека в них поднимаются настроение и жизненный тонус, улучшается общее состояние организма [5]. Еще одно очень важное преимущество перед другими строительными материалами - дом из ракушечника не любят мыши и крысы. Для загородного дома это существенный показатель [3].
По внешним признакам строительный ракушечник подразделяют на две группы: желтый, имеющий предел прочности при сжатии 5-15 кгс/см2, и белый, с пределом прочности при сжатии 10-20 кгс/см2. Объемный вес ракушечника составляет 700-2300 кг/м3 [6].
За счет высокой пористости ракушечник имеет низкий показатель теплопроводности -0,2-0,6 Вт/(мК) - и обеспечивает хорошую шумоизоляцию. К тому же у ракушечника очень высокая морозоустойчивость - до 70 циклов. Благодаря «дышащей» структуре лишняя влага там не задерживается, а сам ракушечник долгое время остается прочным и невредимым. Немалым его достоинством является и непроницаемость для радиоактивных излучений. Все вышеперечисленные достоинства делают ракушечник в своем роде уникальным [3].
По плотности, весу и прочности ракушечник делят на три марки - М15, М25 и М35. Самая прочная и наименее пористая марка - М35, используется, например, для строительства цоколя, фундамента. Вес одного такого блока доходит до 25 кг [4].
Из блоков марки М25 (вес кирпича от 14 до 17 кг), обладающих средней плотностью и пористостью, кладут одно-, двух- и трехэтажные жилые дома, а также возводят внутренние стены помещений [4].
Самые легкие (вес до 12 кг) и непрочные, с самой высокой теплопроводностью, а следовательно, наименее способные сохранять тепло - блоки марки М15. Из них выкладывают хозяйственные помещения, гаражи, ограды [4].
Хотя ракушечник является одним из самых простых строительных материалов, вопросы, связанные с его сохранением, сложны. При работе с этим материалом человек сталкивается с широким спектром угроз этому хрупкому материалу - от естественной эрозии до повреждения от вибрации, вызванной движением транспорта [6].
Стойкость к ударному воздействию у данных камней оставляет желать лучшего, поэтому следует обязательно соблюдать осторожность при обращении с ракушечником, как при доставке, так и на строительной площадке [7].
Для того чтобы на место возведения дома ракушечные блоки прибыли целыми, перевозить их следует на грузовых автомобилях с ровными кузовами, в поддонах, скрепленных лентами или тросами [7].
Добывается материал карьерным способом при помощи специальных машин, которые режут пласты ракушечника. Добыча ведется в несколько этапов. Сначала землеройная техника освобождает от грунта и выравнивает ракушечный массив. После этого на площадке устанавливают машину с огромной фрезой, которая медленно движется по рельсам и нарезает пласты нужной толщины [8]. Доля участия человека в производстве ракушечника ограничивается лишь нарезкой камня на куски требуемых размеров [9]. Несмотря на свою прочность, ракушечник легко пилится даже ручной пилой и можно без особых затруднений получать плиты и блоки самых разных размеров. По этой же причине доступно изготовление деталей различных форм и размеров, например колонн. Стандартный размер блоков - 18^18x38 см либо 20x20x40 см. В одном блоке ракушечника 5,5 кирпичей. При обработке плит им придают разные виды поверхностей: обычная пиленая, полированная, шероховатая [2].
При добыче ракушечник достаточно мягкий. Эта мягкость позволяет легко удалить его из карьера и вырезать его в форму. Тем не менее камень поначалу слишком мягкий, чтобы его можно было использовать для строительства. Для применения ракушечника в качестве строительного материала камень оставляют насухо в течение определенного времени, в процессе чего камень затвердевает в пригодную для использования форму [10].
Как строительный материал ракушечник применяется в самых различных областях. Ракушечник прекрасно подходит для возведения наружных стен, межкомнатных перегородок и декоративной внутренней отделки. Его жаропрочные свойства позволяют использовать этот камень при наружной отделке очагов и каминов.
Самое объемное применение, конечно, в строительстве домов. Блоки с необработанной пиленой поверхностью можно использовать в возведении стен, заборов, арок. Дом из ракушечника получается теплым и не пропускает лишнего шума с улицы, поэтому не требует дополнительной изоляции, что значительно снижает затраты на строительство. В районах с повышенной влажностью, частыми дождями, обильными снегопадами после окончания строительства стены необходимо обработать гидроизолирующими средствами [3].
Если дом уже построен, но предстоит работа по его «внешности», то стоит задуматься об отделке ракушечником. Причем ископаемое совершенно универсально, им можно отделать стены изнутри, создав «морской климат» или же - снаружи, придав постройке и повышенные технические свойства, такие как непроницаемость по всем показателям, и презентабельный «дорогой» вид [11].
Плитка из ракушечника идеальна для наружной отделки фасадов. Малый вес не создает дополнительной нагрузки на фундамент. Полированная поверхность плитки не нуждается в дополнительной обработке [2].
Шероховатая поверхность плит из ракушечника устойчива к истиранию, и поэтому используется для облицовки ступеней лестниц, крыльца, дорожек, площадок внутри двора [2].
Камни из ракушечника предлагают богатую текстуру и уникальную визуальную привлекательность при использовании в архитектуре, поэтому ресурсы ракушечника стремительно сокращаются из-за его высокой популярности в декоре зданий и оформлении внутреннего интерьера [12].
В строительстве также отдают предпочтение таким материалам, как кирпич, пенобетон и газобетон. Для того чтобы понять, какой материал больше подойдет для строительства, необходимо проанализировать их характеристики (табл. 1).
Таблица 1
Сравнительные характеристики строительных материалов
Table 1
Comparative characteristics of building materials
Параметр Единицы измерения Ракушечник Пенобетон Газобетон Полнотелый кирпич М150
Размер мм 180x180x380 200x300x600 200x300x600 250x120x65
Объемный вес кг/м 700-2 300 300-1200 600-800 1650-1730
Предел прочности на сжатие кгс/см 5-20 20-150 25-150 150
Показатель морозостойкости цикл F50-70 F35 F35 F35-100
Показатель теплопроводности Вт/(мК) 0,2-0,6 0,05-0,38 0,18-0,28 0,4-0,7
Стоимость материала по состоянию на 01.01.2018 г. на складе в Пермском крае* руб./м3 3240* 2700 3000 3400
*Стоимость приведена с учетом транспортных расходов.
Сравнительные характеристики ракушечника и других строительных материалов
Поскольку пеноблок и газоблок являются искусственными материалами, их качества полностью зависят от производителя. Пеноблоки производятся из смеси цемента, песка, воды и пенообразователя, газоблоки - из кварцевого песка и цемента. Такая доступность производства приводит к появлению на рынке откровенно плохой продукции [13].
Поскольку пеноблок, газоблок и кирпич можно производить в любом регионе, их стоимость стабильна и зависит от марки плотности. Стоимость ракушечника зависит от региона. В местах добычи ракушечник является одним из самых дешевых строительных материалов. По мере удаления от карьера его цена растет [13].
Несмотря на все свои преимущества, ракушечник обладает одним существенным недостатком - материал очень гигроскопичен, что необходимо учитывать перед началом строительства [14].
Существует несколько особенностей, которые связаны с гигроскопичностью ракушечника и часто игнорируются [14]:
1. Строительство дома ведется не один год. Незавершенные объекты в периоды межсезонья и зимы подвергаются не только активному воздействию атмосферных осадков, но и температурным перепадам, в результате чего камень начинает разрушаться еще до окончания строительных работ.
2. Теплопроводность ракушечника зависит от его влажности, от того, содержится ли в его порах воздух или вода. При намокании она резко возрастает, так как воздух в порах замещается водой, которая имеет гораздо более высокий коэффициент теплопроводности.
3. Использование пенопластов (как и минеральной ваты) приводит к образованию плесени и грибка, а также нарушает микроклимат внутри помещений, так как отделочный слой с более низкой паропроницаемостью приводит к накапливанию влаги в толще самого ракушечника.
Эффективным решением, позволяющим учесть описанные выше особенности ракушечника, является использование кремнийорганических гидрофобизаторов.
Кремнийорганические гидрофобизаторы - это жидкости, придающие поверхности минеральных строительных материалов водозащитные свойства. Достаточно поверхность/конструкцию обработать такой жидкостью - и камень не будет намокать даже во время сильного дождя со снегом.
Принцип действия гидрофобизаторов таков: проникая в глубь пор и капилляров, составы полимеризуются, выстилая их поверхность тончайшей пленкой, которая и обеспечивает камню водозащитные свойства. Пленка настолько тонка (несколько десятков молекул), что практически не снижает паропроницаемости строительного материала [10].
Расчет нагрузок, которые способны выдержать стены из ракушечника и кирпича
Произведем сбор нагрузок на обрез фундамента под несущую стену по оси Б двухэтажного жилого дома (рис. 1). В качестве примера нами выбран район строительства г. Перми, так как здесь на рынке строительных материалов ракушечник завоевал свою нишу.
Рис. 1. Разрез здания, план первого и второго этажей Fig. 1. Section of the building, the plan of the first and second floors
Состав покрытия: двухслойный направляемый ковер, удельная нагрузка 10 кг/м2; асбоцементная плита размером 1x2 м, массой 36 кг; плита ППЖ в два слоя, толщина одного слоя 5 см, плотность 200 кг/м3, пароизоляция, удельная нагрузка 4,5 кг/м3, железобетонная плита массой 2,5 т, размером 5,98x1,19 м.
Состав перекрытия: паркет с удельной нагрузкой 9 кг/м3; пробковое покрытие плотностью 120 кг/м , толщиной 30 мм; железобетонная плита массой 2,5 т, размером 5,98x1,19 м. Балки перекрытия железобетонные, сечением 200x400 мм.
Собираем нагрузку на 1 м покрытия (табл. 2).
Собираем нагрузку на 1 м перекрытия (табл. 3).
Таблица 2
Сбор нагрузок на 1 м покрытия
Table 2
Collecting loads on 1 meter of coverage
№ п/п Нагрузки Подсчет Нормативная нагрузка, кПа Yf Расчетная нагрузка, кПа
Постоянные нагрузки
1 Железобетонная плита 2,5-10 5,98-1,19 3,513 1,1 3,864
2 Пароизоляция 4,5-102 0,045 1,3 0,058
3 Утеплитель - плита ППЖ в два слоя 200 -10 2 -0,05-2 0,2 1,3 0,26
4 Асбоцементная плита 36-102 2 0,18 1,3 0,234
5 Двухслойный направляемый ковер 10-102 0,1 1,3 0,13
Временные нагрузки
1 Снеговая нагрузка = - ц-0,7 = = 3,2-1,25-1-0,7 2,8 1,4 3,92
Всего qn = 6,838 i покрытия ' q = 8,467 покрытия
Таблица 3
Сбор нагрузок на 1 м перекрытия
Table 3
Collecting loads on 1 meter of overlap
№ п/п Нагрузки Подсчет Нормативная нагрузка, кПа Yf Расчетная нагрузка, кПа
Постоянные нагрузки
1 Железобетонная плита 2,5-10 5,98-1,19 3,513 1,1 3,864
2 Цементная стяжка 1800-10 2 -30-103 0,54 1,3 0,702
3 Пробковое покрытие 120-102 -10-103 0,012 1,3 0,0156
4 Паркет 9-102 0,09 1,3 0,117
Временные нагрузки
1 Нагрузка на перекрытие (кинотеатр) - 1,5 1,2 1,8
Всего qn =5,655 i перекрытия ' qперекрьrшя = 6,4986
Собираем нагрузку на низ кирпичной стены по оси Б:
Сены =р-1-Л н = 1800• 102-1-0,38-7,35 = 50,274кН, (1)
где Лг<Птены - нормативная нагрузка кирпичной стены, кН; р - плотность кирпичной стены, кг/м3; к - толщина кирпичной стены, м; Н - высота этажа, м.
^стены = Сены • У/ = 50,274-1,1 = 55,3кН, (2)
где ^,тены - расчетная нагрузка кирпичной стены, кН; у/ - коэффициент надежности по нагрузке.
= b-h-l-у = 0,2-0,4-6-25 = 12кН, (3)
где Салки - нормативная нагрузка балки, кН; b - ширина балки, м; h - толщина балки, м; l - длина балки, м; у - удельный вес балки, кН/м3.
= Сали-у / = 12-1,1 = 13,2 кН, (4)
где Nj.^ - расчетная нагрузка балки, кН; у/ - коэффициент надежности по нагрузке. Нормативная нагрузка на низ кирпичной стены:
N = an -A + an -A + n -Nn + Nn =
n ^ перекрытия гр ^ покрытия гр балок балки стены
= 5,655-18 + 6,838-18 +1-12 + 50,274 = 287,148 кН, (5)
где Nn - нормативная нагрузка на низ кирпичной стены, кН; аПрафыч™ - нормативная нагрузка от перекрытия, кН; аткрытия - нормативная нагрузка от покрытия, кН; Лгр - грузовая площадь, м2; "балок - количество балок, опирающихся на стену; - нормативная на-
грузка балки, кН; ^Тены - нормативная нагрузка кирпичной стены, кН. Расчетная нагрузка:
N (^/перекрытия Aip ^ апокрытия Aгр ^ "балок ^^балки ^ ^^стены ^ Уn
= 6,4986-18 + 8,467-18 +1-13,2 + 55,3 = 337,88 кН, (6)
где N - расчетная нагрузка на низ кирпичной стены, кН; аперекрытия - расчетная нагрузка от перекрытия, кН; апокрытия - расчетная нагрузка от покрытия, кН; Aip - грузовая площадь, м2; "балок - количество балок, опирающихся на стену; N^^ - расчетная нагрузка балки, кН; Nстены - расчетная нагрузка кирпичной стены, кН.
Собираем нагрузку на низ стены из ракушечника толщиной 0,4 м по оси Б:
Сены =Р- 1-h- H = 1500- 102- 1- 0,4- 7,35 = 44,1кН, (7)
где - нормативная нагрузка стены из ракушечника, кН; р - плотность стены из ра-
кушечника, кг/м3; h - толщина стены из ракушечника, м; H - высота этажа, м.
Nema = Сены - У/ = 44,1 -1,1 = 48,51 кН, (8)
где N^^j - расчетная нагрузка стены из ракушечника, кН; Сены - нормативная нагрузка стены из ракушечника, кН; у/ - коэффициент надежности по нагрузке.
NL„ = b-h-l-у = 0,2-0,4-6-25 = 12кН, (9)
где - нормативная нагрузка балки, кН; b - ширина балки, м; h - толщина балки, м;
l - длина балки, м; у - удельный вес балки, кН/м3.
Nбалки = СалКи - У/ = 12-1,1 = 13,2 кН, (10)
где N(5^ - расчетная нагрузка балки, кН; у/ - коэффициент надежности по нагрузке.
Нормативная нагрузка:
N = а" -А + а" -А + n -N" + Nn =
n "перекрытия гр "покрытия ^гр балок балки стены
= 5,655-18 + 6,838-18 +1-12 + 44,1 = 280,974 кН, (11)
где Nn - нормативная нагрузка на низ стены из ракушечника, кН; а"ерекрытия - нормативная нагрузка от перекрытия, кН; аП^ыт™ - нормативная нагрузка от покрытия, кН; Агр - грузовая площадь, м2; "&лок - количество балок, опирающихся на стену; ^алки - нормативная нагрузка балки, кН; Стены - нормативная нагрузка стены из ракушечника, кН. Расчетная нагрузка:
N (аперекрытия Агр ^ апокрытия Агр ^ nбaлок '^балки ^ ^^стены ^ У n
= 6,4986-18 + 8,467-18 +1-13,2 + 48,51 = 331,091кН, (12)
где N - расчетная нагрузка на низ стены из ракушечника, кН; аперекрытия - расчетная нагрузка от перекрытия, кН; апокрытия - расчетная нагрузка от покрытия, кН; Аф - грузовая площадь, м2; п6шток - количество балок, опирающихся на стену; N&nra - расчетная нагрузка балки, кН; - расчетная нагрузка стены из ракушечника, кН.
Полученные значения нормативных и расчетных нагрузок на кирпичную стену оказались незначительно больше, чем нагрузки на стену из ракушечника.
Теплотехнический расчет наружной стены здания из ракушечника
I. Сбор исходных данных для г. Перми
1. Расчетная температутра наиболее холодных пяти суток (табл. 3.1, столб. 5 СП 131.13330.2012 «Строительная климатология»):
tu =-35 °С.
2. Средняя температура отопительного периода (табл. 3.1, столб. 12 СП 131.13330.2012 «Строительная климатология»):
t = -9 3 °С
от.пер. ^
3. Продолжительность отопительного периода (табл. 3.1, столб. 11 СП 131.13330.2012 «Строительная климатология»):
z = 225 дней.
от.пер. ^
4. Расчетная температура внутреннего воздуха:
tE = 20 °С.
5. Относительная влажность воздуха:
Ф = 50 %.
6. Влажностный режим помещения (прил. В, СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»): сухой.
7. Зона влажности (табл. 1, СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»): нормальная.
8. Условия эксплуатации (табл. 2, СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»): A. II. Определение градусо-суток отопительного периода
ГСОП = (/в - ¿0Т.пеР) • z0т.пер =(20-9,3)- 225 = 6592,5 °С • сут/год,
(13)
где ГСОП - градусо-сутки отопительного периода, °Ссут/год; tв - расчетная температура внутреннего воздуха; ^ - средняя температура отопительного периода, °С; ^отпер -продолжительность отопительного периода, дни.
По табл. 3 СП 50 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» определяем К^, используя интерполирование таблицы:
(ГСОП - ГСОПт1п)
R4" = RL +
= 3,5 +
ГСОПтах - ГСОП 6592,5 - 6000
-(R0max R0min
8000 - 6000
(4,2 - 3,5) = 3,707 м2 -°С/Вт,
(14)
где RTP - требуемое сопротивление теплопередаче, м2°С/Вт; Rmm - минимальное сопротивление теплопередаче в табл. 3 СП 131.13330.2012 «Строительная климатология», м2 °С/Вт; R0max - максимальное сопротивление теплопередаче в табл. 3 СП 131.13330.2012 «Строительная климатология», м2°С/Вт; ГСОПтт - минимальные градусо-сутки отопительного периода в табл. 3 СП 131.13330.2012 «Строительная климатология», °Ссут/год; ГСОПтах - максимальные градусо-сутки отопительного периода в табл. 3 СП 131.13330.2012
«Строительная климатология», °Ссут/год.
III. Определение толщины утеплителя и приведенного сопротивления теплопередаче многослойной ограждающей конструкции
В табл. 4 представлены характеристики материалов принятой стены здания.
Таблица 4
Характеристики материалов
Table 4
Characteristics of materials
№ п/п Наименование материала р, кг/м3 5, м А, Вт/м • °С R, м2 • °С/Вт
1 Ракушечник 1500 0,2 0,3 0,67
2 Плита минераловатная 125 52 0,064 52/0,064
3 Облицовочный кирпич 1300 0,12 0,3 0,4
Находим требуемые условные сопротивления теплопередаче по формуле
RTF
Ртр 3 707
?трусл = = ^^ = 4,261м2 • °С/Вт,
0,87
(15)
где Дтрусл - требуемое условное сопротивление теплопередаче, м °С/Вт; Щр - требуемое сопротивление теплопередаче, м2 °С/Вт; г - коэффициент теплотехнической одно-
родности, принимаемый равным 0,87 (табл. 6 СП 23-10-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»).
Определяем требуемые значения сопротивления теплопередаче слоя утеплителя по формуле
RL = яТсл - (R +Z rk + Rh ), (16)
где Луреп - требуемое сопротивление теплопередаче слоя утеплителя, м2 °С/Вт; Дтр'усл -требуемое условное сопротивление теплопередаче, м2 °С/Вт; Z RK - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции: Z RK = R + R3, м2 °С/Вт; RB - сопротивление теп-
ловосприятию. В данном выражении заменяется коэффициентом теплоотдачи внутренней поверхности (табл. 4 СНиП II-3-79*):
RB = — = (17)
а в 8,7
Rh - сопротивление теплоотдаче на наружной поверхности, заменяется коэффициентом теплоотдачи наружной поверхности ограждения а Н:
RH = — = 2V (18)
а Н 23
Определяем требуемое сопротивление теплоотдаче слоя утеплителя:
( 1 0 2 0 12 1 ^ RL, = 4,261 - -L + ^± + ^ü + _L| = 3,151м2 • °С/Вт. (19)
^теп ' ^ 8,7 0,3 0,3 23)
Рассчитываем толщину утеплителя:
5 утеп = RL • * утеп = 3,151 • 0,064 = 0,21м, (20)
где 5утеп - толщина слоя утеплителя, м; Ry^ - требуемое сопротивление теплопередаче слоя утеплителя, м °С/Вт; *утеп - коэффициент теплопроводности слоя утеплителя,
IV. Определение приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены
R^ = RB +Z RK + Rh = — + — + -021 + 012 + — = 4,506м2°С/Вт, (21)
B K Н 8,7 0,3 0,064 0,3 23
где R^ - приведенное сопротивление телопередаче наружной стены, м2 °С/Вт; RB - сопротивление тепловосприятию; Rh - сопротивление теплоотдаче на наружной поверхности; Z RK - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м2 °С/Вт: Z RK = R1 + R3.
R0 = R^ •r = 4,506• 0,87 = 3,92м2-°С/Вт, (22)
где R0 - сопротивление теплопередаче наружной стены, м2 °С/Вт; RЛр - приведенное сопротивление телопередаче наружной стены, м2 °С/Вт; r - коэффициент теплотехнической однородности, принимаемый равным 0,87.
Проверяем условие: Я0 > ^ 3,92 > 3,707 - условие сопротивления теплопередаче
выполнено, значит, толщина утеплителя подобрана верно.
V. Проверка конструкции на невыпадение конденсата на внутренней поверхности ограждения
Определяем температуру внутренней ограждающей конструкции:
п- (г - г ) 1-(20-(-35))
тв = гв--^—^ = 20--^-^-^ = 18,39 °С, (23)
в в До-ав 3,92-8,7 ' ' ' '
где тв - температура внутренней поверхности ограждающей конструкции, °С; гв - расчетная температура внутреннего воздуха, °С; гн - расчетная температутра наиболее холодных пяти суток, °С; Я0 - сопротивление теплопередаче наружной стены, м2°С/Вт; ав - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности; п - коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху (п = 1).
Температура точки росы г равна 10,7 °С.
Проверяем условие: тв > г ^ 18,39 > 10,7 - условие невыпадения конденсата на внутренней поверхности ограждения выполняется.
VI. Определение толщины промерзания ограждающей конструкции (графическим методом)
± = ± = 0,12; = 0,2 = 0,67; ^ = ^21 = 3,28; ^ = 0,12 = 0,4; ав 8,7 \ 0,3 0,064 ^0,3
— = — = 0,04. аН 23
Строим график и определяем глубину промерзания конструкции (рис. 2). Из графика видим, что глубина промерзания ограждающей конструкции 8 = 0,25 м.
Рис. 2. График промерзания стены Fig. 2. The chart of freezing of the wall
VII. Выполнение проверки ограждающей конструкции на температурный перепад
Температурный перепад между температурой воздуха внутри помещения tB и температурой ограждающей конструкции тв не должен превышать нормированный AtH.
Проверяем условие: AtH > tB - тв ^ A^ > 20 -18,39 ^ Atн > 1,61.
Atн = 4°С ^ 4 > 1,61 - условие выполняется.
Таким образом, температурный перепад выполнен.
Заключение
Подводя итоги, можно с уверенность сказать, что, являясь красивым материалом и обладая при этом хорошими эксплуатационными характеристиками, ракушечник идеально подходит для строительства и оформления жилья.
Библиографический список
1. Kapitel-1.ru. Ракушечник - отличный стеновой и отделочный материал [Электронный ресурс]. - URL: http://kapitel-1.ru/materialy/stroitelnye-materialy/rakushechnik-otlichnyj-stenovoj-material (дата обращения: 3.09.2018).
2. Granitexpert.ru. Ракушечник [Электронный ресурс]. - URL: https://granitexpert.ru/ rakushechnik/ (дата обращения: 3.09.2018).
3. Tvoi-uvelirr.ru. Что такое ракушечник? Свойства ракушечника. Применение ракушечника [Электронный ресурс]. - URL: https://tvoi-uvelirr.ru/chto-takoe-rakushechnik-svojs-tva-rakushechnika-primenenie-rakushechnika/ (дата обращения: 4.09.2018).
4. Karatto.ru. Ракушечник - характеристики камня и где он применяется [Электронный ресурс]. - URL: https://karatto.ru/organicheskie-kamni/rakushechnik.html (дата обращения: 10.09.2018).
5. Gemguide.ru. Строительный камень ракушечник [Электронный ресурс]. - URL: http://gemguide.ru/organicheskie/kamen-rakushechnik.html (дата обращения: 11.09.2018).
6. Web.archive.org. The conservation and preservation of coquina [Электронный ресурс]. - URL: http://web.archive.org/web/20181125193629/https://pongpdf.com/the-conservation-and-preservation-of-coquina-.html (дата обращения: 16.09.2018).
7. Superdom.ua. Насколько прочны стены из ракушечника? [Электронный ресурс]. -URL: https://superdom.ua/view/5233-naskolko-prochny-steny-iz-rakushechnika.html (дата обращения: 20.09.2018).
8. Greensector.ru. Ракушняк (камень-ракушечник): применение, плюсы и минусы, кладка [Электронный ресурс]. - URL: https://greensector.ru/strojjmaterialy/rakushnyak-kamen-raku-shechnik-primenenie-plyusy-i-minusy-kladka.html (дата обращения: 21.09.2018).
9. Stroyfora.ru. Ракушечник - природный камень для малоэтажного строительства [Электронный ресурс]. - URL: http://stroyfora.ru/p/post-156 (дата обращения: 24.09.2018).
10. En.wikipedia.org. Coquina. - URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Coquina (дата обращения: 30.09.2018).
11. Zastpoyka.ru. Ракушечник камень. Описание, свойства, применение и цена ракушечника [Электронный ресурс]. - URL: https://zastpoyka.ru/rakushechnik-kamen-opisanie-svojstva-primenenie-i-cena-rakushechnika/ (дата обращения: 1.10.2018).
12. Makdrag.ru. Ракушечник - просто осадочная порода или строительный камень с неисчерпаемыми возможностями? [Электронный ресурс]. - URL: https://makdrag.ru/kamni-po-zodiaku/rakushechnik-prosto-osadochnaya-poroda-ili-stroitelnyj-kamen-s-neischerpaemymi-vozmozhnostyami.html (дата обращения: 1.10.2018).
13. Kladka-info.ru. Что лучше ракушняк или пеноблок? Два абсолютно разных материала [Электронный ресурс]. - URL: http://kladka-info.ru/sravnenie-materialov/chto-luchshe-rakushnyak-ili-penoblok-122 (дата обращения: 2.10.2018).
14. Sazi-group.ru. Защита ракушняка от негативного воздействия воды [Электронный ресурс]. - URL: http://www.sazi-group.ru/articles/zashchita-rakushnyaka-ot-negativnogo-voz-dejstviya-vody/ (дата обращения: 6.10.2018).
15. Superdom.ua. Дом из ракушечника: достоинства и недостатки [Электронный ресурс]. - URL: https://superdom.ua/build/wall-roof/85-rakushechnik-sovremennyy-material-iz-dalekogo-proshlogo (дата обращения: 8.10.2018).
16. Лобатовкина Е.Г., Мягков М.С. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций жилых и общественных зданий: учеб.-метод. пособие [Электронный ресурс] // Моск. архит. ин-т (гос. акад.). - М., 2016. - URL: http://www.marhi.ru/kafedra/techno/phisics/metod_ teplotech_2016.pdf.
References
1. Kapitel-1.ru. Rakushechnik - otlichnyj stenovoj i otdelochnyj material. [Coquina is a great wall and decoration material]. availablt at: http://kapitel-1.ru/materialy/stroitelnye-materia-ly/rakushechnik-otlichnyj-stenovoj-material (accessed 3 September 2018).
2. Granitexpert.ru. Rakushechnik. [Coquina]. availablt at: https://granitexpert.ru/rakushechnik/ (accessed 3 September 2018).
3. Tvoi-uvelirr.ru. Chto takoe rakushechnik? Svojstva rakushechnika. Primenenie rakushechnika [What is a coquina? Properties of coquina. The use of coquina]. availablt at: https://tvoi-uvelirr.ru/chto-takoe-rakushechnik-svojstva-rakushechnika-primenenie-rakushechnika/ (accessed 4 September 2018).
4. Karatto.ru. Rakushechnik - harakteristiki kamnya i gde on primenyaetsya.[Coquina - the characteristics of the stone and where it's used]. availablt at: https://karatto.ru/organicheskie-kamni/rakushechnik.html (accessed 10 September 2018).
5. Gemguide.ru. Stroitel'nyy kamen' rakushechnik. [Building stone is coquina]. availablt at: http://gemguide.ru/organicheskie/kamen-rakushechnik.html (accessed 11 September 2018).
6. Web.archive.org. The conservation and preservation of coquina. availablt at: http:// web.archive.org/web/20181125193629/https://pongpdf.com/the-conservation-and-preservation-of-coquina-.html (accessed 16 September 2018).
7. Superdom.ua. Naskol'ko prochny steny iz rakushechnika? [How strong are coquina walls?]. availablt at: https://superdom.ua/view/5233-naskolko-prochny-steny-iz-rakushechnika.html (accessed 20 September 2018).
8. Greensector.ru. Rakushnyak (kamen'-rakushechnik): primenenie, plyusy i minusy, kladka. [Coquina: application, pros and cons, masonry]. availablt at: https://greensector.ru/strojjmate-rialy/rakushnyak-kamen-rakushechnik-primenenie-plyusy-i-minusy-kladka.html (accessed 21 September 2018).
9. Stroyfora.ru. Rakushechnik - prirodnyj kamen' dlya maloehtazhnogo stroitel'stva. [Shell rock is a natural stone for low-rise construction]. availablt at: http://stroyfora.ru/p/post-156 (accessed 24 September 2018).
10. En.wikipedia.org. Coquina. availablt at: https://en.wikipedia.org/wiki/Coquina (accessed 30 September 2018).
11. Zastpoyka.ru. Rakushechnik kamen'. Opisanie, svoystva, primenenie i tsena rakushech-nika. [The coquina. Description, properties, application and price of coquina]. availablt at: https://zastpoyka.ru/rakushechnik-kamen-opisanie-svojstva-primenenie-i-cena-rakushechnika/ (accessed 1 October 2018).
12. Makdrag.ru. Rakushechnik - prosto osadochnaya poroda ili stroitel'nyy kamen' s neischer-paemymi vozmozhnostyami? [Is a coquina just a sedimentary rock or a building stone with inexhaustible possibilities?] availablt at: https://makdrag.ru/kamni-po-zodiaku/rakushechnik-prosto-osadochnaya-poroda-ili-stroitelnyj-kamen-s-neischerpaemymi-vozmozhnostyami.html (accessed
1 October 2018).
13. Kladka-info.ru. CHto luchshe rakushnyak ili penoblok? Dva absolyutno raznyh materi-ala. [What is the best: coquina or foam block? Two completely different materials]. availablt at: http://kladka-info.ru/sravnenie-materialov/chto-luchshe-rakushnyak-ili-penoblok-122 (accessed
2 October 2018).
14. Sazi-group.ru. Zashchita rakushnyaka ot negativnogo vozdejstviya vody. [Protect coquina from the negative effects of water]. availablt at: http://www.sazi-group.ru/articles/zashchita-raku-shnyaka-ot-negativnogo-vozdejstviya-vody/ (accessed 6 October 2018).
15. Superdom.ua. Dom iz rakushechnika: dostoinstva i nedostatki. [A coquina house: advantages and disadvantages]. availablt at: https://superdom.ua/build/wall-roof/85-rakushechnik-sovremennyy-material-iz-dalekogo-proshlogo (accessed 8 October 2018).
16. E.G. Lobatovkina, M.S. Myagkov. Uchebno-metodicheskoe posobie «Teplotekhnicheskij raschet ograzhdayushchih konstrukcij zhilyh i obshchestvennyh zdanij». [Heat engineering calculation of enclosing structures of residential and public buildings]. FGBOU «Moskovskij arhitekturnyj institut (gosudarstvennaya akademiya)». Moskva, 2016. (http://www.marhi.ru/kafedra/tech-no/phisics/metod_teplotech_2016.pdf).
