Научная статья на тему 'Конструктивные решения и особенности расчета теплозащиты наружных стен зданий на основе автоклавных газобетонных блоков'

Конструктивные решения и особенности расчета теплозащиты наружных стен зданий на основе автоклавных газобетонных блоков Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
343
58
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Вестник МГСУ
ВАК
RSCI
Ключевые слова
АВТОКЛАВНЫЕ ГАЗОБЕТОННЫЕ БЛОКИ / AUTOCLAVED GAS-CONCRETE BLOCKS / КОЭФФИЦИЕНТЫ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ / COEFFICIENTS OF THERMAL CONDUCTIVITY / ТЕПЛОЗАЩИТА / THERMAL PROTECTION

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Бедов Анатолий Иванович, Бабков Вадим Васильевич, Габитов Азат Исмагилович, Гайсин Аскар Миниярович, Резвов Олег Александрович

Рассмотрены актуальные конструктивные решения, физико-механические характеристики, коэффициенты теплопроводности кладок наружных стен на основе автоклавных газобетонных блоков.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Бедов Анатолий Иванович, Бабков Вадим Васильевич, Габитов Азат Исмагилович, Гайсин Аскар Миниярович, Резвов Олег Александрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

STRUCTURAL SOLUTIONS AND SPECIAL FEATURES OF THE THERMAL PROTECTION ANALYSIS OF EXTERIOR WALLS OF BUILDINGS MADE OF AUTOCLAVED GAS-CONCRETE BLOCKS

Relevant structural solutions, physical and mechanical characteristics, coefficients of thermal conductivity for exterior masonry walls made of autoclaved gas-concrete blocks are provided in the article. If a single-layer wall is under consideration, an autoclaved gas-concrete block is capable of performing the two principal functions of a shell structure, including the function of thermal protection and the bearing function. The functions are performed simultaneously. Therefore, the application of the above masonry material means the design development and erection of exterior walls of residential buildings noteworthy for their thermal efficiency. In the event of frameless structures, the height of the residential building in question may be up to 5 stories, while the use of a monolithic or a ready-made frame makes it possible to build high-rise buildings, and the number of stories is not limited in this case. If the average block density is equal to 400…500 kilograms per cubic meter, the designed wall thickness is to be equal to 400 mm. Its thermal resistance may be lower than the one set in the event of the per-element design of the thermal protection (Rreq = 3.41 м2 C/Watt, in Ufa), although it will meet the requirements of the applicable regulations if per-unit power consumption rate is considered.

Текст научной работы на тему «Конструктивные решения и особенности расчета теплозащиты наружных стен зданий на основе автоклавных газобетонных блоков»

ВЕСТНИК г/2о12_

УДК 699.86 + 691.327:666.973.6

А.И. Бедов*, В.В. Бабков, А.И. Габитов, А.М. Гайсин, О.А. Резвов, Д.В. Кузнецов, Э.А. Гафурова, Д.А. Синицин

*ФГБОУВПО «МГСУ», ФГБОУВПО «УГНТУ»

КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ И ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ТЕПЛОЗАЩИТЫ НАРУЖНЫХ СТЕН ЗДАНИЙ НА ОСНОВЕ АВТОКЛАВНЫХ ГАЗОБЕТОННЫХ БЛОКОВ

Рассмотрены актуальные конструктивные решения, физико-механические характеристики, коэффициенты теплопроводности кладок наружных стен на основе автоклавных газобетонных блоков.

Ключевые слова: автоклавные газобетонные блоки, коэффициенты теплопроводности, теплозащита.

В практике проектирования и возведения жилых домов и зданий другого назначения все большее распространение получают наружные стены на основе конструкционно-теплоизоляционного материала — автоклавных газобетонных блоков. Этот материал способен одновременно в монослойном варианте стены выполнять обе главные функции ограждающих конструкций — теполизоляционную и несущую, что позволяет с его применением проектировать и возводить теплоэффективные наружные стены жилых домов в бескаркасном варианте — до 5 этажей, а в сочетании с монолитным или сборным каркасом — высотные, без ограничения этажности.

Сегодня свыше 50 % наружных стен возводится с применением автоклавных газобетонных блоков в таких регионах, как Ленинградская, Свердловская области, где работают по нескольку заводов-производителей данной продукции мощностью 200...400 тыс. м3 в год. Общее производство автоклавного газобетона в России сегодня составляет около 9 млн м3 в год.

В рамках реализации этого направления в Республике Башкортостан с конца 2010 г. действует входящее в объединение «Главбашстрой» предприятие ОАО «Стройпланета» мощностью 225 тыс. м3 в год газобетонных блоков на оборудовании фирмы Ма7а-Непке.

В климатических условиях средней полосы России наружные стены актуального диапазона средних плотностей 400.600 кг/м3 соответствуют конструкционному материалу класса прочности В1,5...В5 (марочной прочности М25...М75), что позволяет иметь наружные стены, удовлетворяющие несущей способности и теплозащите в соответствии с действующими нормами при толщине 400.500 мм в мало-средне этажном и высотном каркасно-монолитном строительстве.

Фасад здания на основе автоклавных газобетонных блоков должен иметь гидрозащиту. С учетом этого, возможны следующие решения защитно-декоративных систем на-ружных стен:

с тонкослойной двух-трехслойной защитно-декоративной штукатуркой (рис. 1, а), обладающей необходимой паропроницаемостью, гидрофобностью, морозостойкостью, высокой растяжимостью, адгезией к основе на уровне прочности газобетона на растяжение, долговечностью не ниже 50 лет; штукатурка не должна создавать паробарьер по сопротивлению паропроницанию, который бы препятствовал осушению стены за годовой цикл и приводил к сверхнормативному увлажнению материала стены за месяцы с отрицательными температурами наружного воздуха [1]. Отметим, что в Сипайло-во уже 5 лет эксплуатируются, возведенные трестом «БНЗС», две 20-этажки (рис. 2) с таким вариантом защиты (газобетонные блоки средней плотностью 500 кг/м3

ОАО «Теплит», Свердловская область), и если говорить о состоянии штукатурки (выполненной с использованием элементов системы Ваишй), то оно вполне удовлетворительное, хотя дома имеют дефекты, не относящиеся к работе фасадной штукатурки; этот вариант защитно-декоративной системы рекомендуется для стен из блоков со средней плотностью 400...500 кг/м3;

защита в виде жесткой облицовки в 1/2 кирпича или в виде тонкого вибропрессованного бетонного блока (90 мм) с воздушной прослойкой в 40.60 мм (рис. 1, б). В этом случае не требуется штукатурки по наружной поверхности стены из автоклавного газобетона, но облицовка в идеале должна иметь вентиляционные и дренажные отверстия площадью 75 см2 / 20 м2 стены; облицовка на опорном железобетонном столике должна сочетаться с так называемым флашингом — водоотводным фартуком из долговечных пленочных материалов. Вентиляционные отверстия обеспечивают осушение межслоевого пространства и стены в целом. В полной мере это подтверждается эксплуатацией на протяжении 6-7 лет пяти 18-этажных жилых домов в м/р Новиковка, запроектированных институтом КПД-проектом ОАО КПД с участием БашНИИСтрой и УГНТУ, и возведенных трестом КПД в начале 2000-х гг. (рис. 3). Наружные стены толщиной 400 мм в этих домах выполнены из блоков со средней плотностью 400 кг/м3; в общем случае решение сочетается с блоками средней плотности 400.500 кг/м3. Наши расчеты, выполненные в рамках регионального документа по защитно-декоративной системе на основе автоклавных газобетонных блоков, предусматривающие как одно из решений жесткую облицовку с воздушной замкнутой прослойкой, тем не менее показали, что невентилируемая воздушная прослойка обеспечивает в климатических условиях Республики Башкортостан исполнение требования документных нормативов по температурно-влажностному режиму за годовой цикл и за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха. Подобные результаты получены в конструкции стены с замкнутой воздушной прослойкой авторами статьи [2];

защита в виде нанесенной гидрофобизирующей композиции (типа Типром-К из системы «Пенетрон», Гидрощит-Супер и др.). Сочетается со средней плотностью блока 600 кг/м3. Недостаток — не обеспечиваются архитектурные требования по однородности стены, на фасаде остаются следы блочной кладки.

Рис. 1. Компоновки наружных стен жилых домов на основе автоклавных газобетонных блоков для условий Республики Башкортостан и средней полосы России (малоэтажное, сред-неэтажное и высотное строительство) с двумя вариантами защитно-декоративных систем: а — Автоклавные газобетонные блоки; б — автоклавные газобетонные блоки с жесткой облицовкой в полкирпича

ВЕСТНИК МГСУ

2/2012

Рис. 2. Многоэтажные кар-касно-монолитные жилые дома с наружной стеной-заполнением из автоклавных газобетонных блоков в сочетании с защитно-декоративной штукатуркой в м-не Сипайлово, г. Уфа, РБ

Рис. 3. Многоэтажные жилые дома с наружной стеной-заполнением из автоклавных газобетонных блоков в сочетании с жесткой облицовкой из вибропрессованного блока 90 мм в м-не Новиковка г. Уфа, РБ

Во всех случаях мы говорим о кладках на клею, обеспечивающих максимальный коэффициент теплотехнической однородности г ~ 1, в т.ч. при использовании базальто-пластиковых или стеклопластиковых гибких связей для варианта стены с жесткой облицовкой.

Обоснование возможности применения стены толщиной 400 мм предопределяется современными актуализированными коэффициентами теплопроводности X для автоклавного газобетона, предоставленными ГОСТ 31359—2008 и СТО 00044807-001—2006 «Строительная теплотехника. Теплоизоляционные свойства ограждающих конструкций», привязанными к равновесной влажности — 4 % для условий эксплуатации А и 5 % — для Б.

Эти уровни влажности увязаны с темпом осушения стены под крышей и нормализации коэффициента теплопроводности за 1-2 года, что иллюстрируется данными нескольких исследователей [3—5], приведенными на рис. 4—6.

В Европейских странах, в Украине, странах Балтии эти коэффициенты в нормах на проектирование привязаны к равновесной влажности и идентичны российскому ГОСТ.

Таким образом, с учетом сказанного, расчетные характеристики теплопроводности, а также расчетные сопротивления кладок на клею на сжатие для блоков актуальных средних плотностей 400.600 кг/м3 будут такими, какими они представлены в таблице.

01 04 01 10 0104 "1 1С 0104 01 10 0104 0110 0104 Лето Зима Лето Зима Лето Зима Лето Зима 1 год 2 год 3 год 4 год

Время эксплуатации стены

Рис. 4. Изменение эксплуатационной Рис. 5. Результаты исследования про-

влажности в однослойных наружных конструк- цесса осушения поробетонной наружной

циях из автоклавного газобетона (по данным конструкции (по данным М. Гоманна) [4]) A.A. Вишневского [3])

Наружная температура воздуха

w, % 0,18

25

0,16

20 0,14

15 0,12

10 0,10

5 0,08

0 0,06

Коэффициент теплопроводности К

Зима Лето

Зима

Лето

Зима

Рис. 6. Характер изменения влажности стены в зависимости от периода года (а) и коэффициента теплопроводности стены по данным измерения теплового потока (б) (экспериментальные результаты Я.М. Паплавскиса [5])

Физико-механические характеристики, расчетные сопротивления и актуализированные коэффициенты теплопроводности для кладок из автоклавных газобетонных блоков на клею

Средняя плотность, кг/м3 Класс по прочности Расчетные сопро- Расчетный коэффи- Толщина наружной стены

на сжатие В, МПа / тивления на сжа- циент теплопровод-

марка по прочности М, кгс/см2 тие кладок на клею, МПа ности кладок на клею ХА, Вт/(м-°С)

400 В2,0-В2,5/30-35 0,8.1,0 0,12.0,13 400

500 В3,5 / 50 1,3.1,5 0,15 400.450

600 В5,0 / 75 1,7.1,9 0,17 450.500

Таким образом, при средних плотностях блоков 400.500 кг/м3 в проектировании жилых домов рекомендуется толщина стены в 400 мм. Она может быть ниже по термосопротивлению, назначаемому при поэлементном проектировании теплозащиты (для Уфы Rreq = 3,41 м2 °С/Вт), но будет удовлетворять требованиям нормативов при расчете по удельным энергозатратам. Эти требования (по удельным энергозатратам) сегодня приняты как приоритетные в действующих СНиП и СП, а также в Республиканском нормативе градостроительного проектирования Республики Башкортостан «Защитно-декоративные системы наружных стен зданий из автоклавных газобетонных блоков» (проект), разработанный авторами.

Библиографический список

1. Возможности обеспечения эксплуатационной надежности наружных стен зданий на основе автоклавных газобетонных блоков / А.И. Бедов, В.В. Бабков, А.И. Габитов и др. // Вестник МГСУ. 2011. № 1.

2. Теплопередача и паропроницаемость ограждающих конструкций из газобетона с облицовкой из силикатного кирпича / Н.И. Ватин, Г.И. Гринфельд и др. // СтройПРОФИль. 2007. № 6 (60). С. 46—48.

3. Вишневский A.A. Эксплуатационные свойства современного автоклавного газозолобето-на // Однослойные ограждения из автоклавного газобетона в современном строительстве : сб. докл. II науч.-практ. семинара. Екатеринбург, 2009. С. 11—18.

4. Поробетон. Руководство / М. Гоманн ; пер. с нем. под ред. A.C. Коломацкого. Белгород : ЛитКараВан, 2010. 272 с.

5. Паплавскис Я.М. Энергосберегающие свойства ячеистого бетона // Однослойные ограждения из автоклавного газобетона в современном строительстве : сб. докладов II научно-практического семинара. Екатеринбург, 2009. С. 18—25.

Поступила в редакцию в январе 2012 г.

Об авторе: Бедов Анатолий Иванович — кандидат технических наук, профессор кафедры железобетонных и каменных конструкций, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет», Москва, Ярославское шоссе, д. 26, 8-495-287-49-19 доб. 3036, gbk@mgsu.ru;

ВЕСТНИК г/2о12_

Бабков Вадим Васильевич — доктор технических наук, профессор кафедры строительных конструкций, ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», Уфа, ул. Менделеева, 195, к. 225, (347) 228-22-00, ufaoleg@bk.ru;

Габитов Азат Исмагилович — доктор технических наук, профессор кафедры строительных конструкций, ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», г. Уфа, ул. Менделеева, 195, к. 225, (347) 228-22-00, azat7@ufanet.ru;

Гайсин Аскар Миниярович — кандидат технических наук, доцент кафедры строительных конструкций, ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», Уфа, ул. Менделеева, 195, к. 225, (347) 228-22-00, askargaisin@yandex.ru;

Резвов Олег Александрович — аспирант кафедры строительные конструкций, ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», Уфа, ул. Менделеева, 195, к. 225, (347) 228-22-00, ufaoleg@bk.ru;

Кузнецов Дмитрий Валерьевич — кандидат технических наук, доцент кафедры строительных конструкций, ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», Уфа, ул. Менделеева, 195, к. 225, (347) 228-22-00, alex.03@mail.ru;

Синицин Дмитрий Александрович — кандидат технических наук, доцент кафедры строительных конструкций, ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», Уфа, ул. Менделеева, 195, к. 225, (347) 228-22-00, d4013438@yandex.ru;

Гафурова Элина Альбертовна — аспирант кафедры строительных конструкций, ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», Уфа, ул. Менделеева, 195, к. 225, (347) 228-22-00, yellowsky@mail.ru.

Для цитирования: Конструктивные решения и особенности расчета теплозащиты наружных стен зданий на основе автоклавных газобетонных блоков / А.И. Бедов, В.В. Бабков, А.И. Габитов и др. // Вестник МГСУ. 2012. № 2. С. 98—103.

A.I. Bedov*, V.V. Babkov, A.I. Gabitov, A.M. Gajsin, O.A. Rezvov, D.V. Kuznecov, Je.A. Gafurova, D.A. Sinicin

STRUCTURAL SOLUTIONS AND SPECIAL FEATURES OF THE THERMAL PROTECTION ANALYSIS OF EXTERIOR WALLS OF BUILDINGS MADE OF AUTOCLAVED GAS-CONCRETE

BLOCKS

Relevant structural solutions, physical and mechanical characteristics, coefficients of thermal conductivity for exterior masonry walls made of autoclaved gas-concrete blocks are provided in the article.

If a single-layer wall is under consideration, an autoclaved gas-concrete block is capable of performing the two principal functions of a shell structure, including the function of thermal protection and the bearing function. The functions are performed simultaneously. Therefore, the application of the above masonry material means the design development and erection of exterior walls of residential buildings noteworthy for their thermal efficiency. In the event of frameless structures, the height of the residential building in question may be up to 5 stories, while the use of a monolithic or a ready-made frame makes it possible to build high-rise buildings, and the number of stories is not limited in this case. If the average block density is equal to 400.. .500 kilograms per cubic meter, the designed wall thickness is to be equal to 400 mm. Its thermal resistance may be lower than the one set in the event of the per-element design of the thermal protection (Rreq = 3.41 m2 C/Watt, in Ufa), although it will meet the requirements of the applicable regulations if per-unit power consumption rate is considered.

Key words: autoclaved gas-concrete blocks, coefficients of thermal conductivity, thermal protection.

References

1. Bedov A.I., Babkov V.V., Gabitov A.I. and others. Vozmozhnosti obespechenija jekspluatacionnoj nadezhnosti naruzhnyh sten zdanij na osnove avtoklavnyh gazobetonnyh blokov [Assurance of Reliability of Exterior Walls of Buildings Made of Autoclaved Gas-Concrete Blocks]. Vestnik MGSU # 1, 2011.

2. Vatin N.I., Grinfel'd G.I. and others. Teploperedacha i paropronicaemost' ograzhdajuschih kon-strukcij iz gazobetona s oblicovkoj iz silikatnogo kirpicha. [Heat Conductivity and Vapour Permeability of Exterior Walls of Aerated Concrete Lined with Ceramic Bricks]. // StroyProfil [Building Profile] # 6(60), 2007, pp. 46—48.

3. Vishnevskij A.A. Jekspluatacionnye svojstva sovremennogo avtoklavnogo gazozolobetona // Od-noslojnye ograzhdenija iz avtoklavnogo gazobetona v sovremennom stroitel'stve [Operational Properties of Contemporary Autoclaved Aschengasconcrete]. Single-Layer Gas-Concrete Shells in Contemporary Construction Works. Collected works of the 2nd scientific and practical seminar. : Yekaterinburg, 2009, pp. 11—18.

4. Gomann M. Porobeton [Porous Concrete]. Belgorod, LitKaraVan, 2010, 272 p.

5. Paplavskis Ja.M. Jenergosberegajuschie svojstva jacheistogo betona // Odnoslojnye ograzhdenija iz avtoklavnogo gazobetona v sovremennom stroitel'stve [Energy-Saving Properties of Porous Concrete]. Single-Layer Gas-Concrete Shells in Contemporary Construction Works. Collected works of the 2nd scientific and practical seminar. : Yekaterinburg, 2009, pp. 18—25.

About the authors: Bedov Anatolij Ivanovich — Candidate of Technical Sciences, Professor, Department of Concrete and Reinforced Concrete Structures, Moscow State University of Civil Engineering (MSUCE), 26 Jaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russia, gbk@mgsu.ru, 8 (495) 287-49-14 ext. 3036;

Babkov Vadim Vasil'evich — Doctor of Technical Sciences, Professor, Department of Building Structures, Ufa State Petroleum Technological University (UGNTU), Office 225, 195 Mendeleeva St., Russia, ufaoleg@bk.ru, 8 (347) 228-22-00;

Gabitov Azat Ismagilovich — Doctor of Technical Sciences, Professor, Department of Building Structures, Ufa State Petroleum Technological University (UGNTU), Office 225, 195 Mendeleeva St., Russia, azat7@ufanet.ru, 8 (347) 228-22-00;

Gajsin Askar Minijarovich — Candidate of Technical Sciences, Associated Professor, Department of Building Structures, Ufa State Petroleum Technological University (UGNTU), Office 225, 195 Mendeleeva St., Russia, askargaisin@yandex.ru, 8 (347) 228-22-00;

Rezvov Oleg Aleksandrovich — postgraduate student, Department of Building Structures, Ufa State Petroleum Technological University (UGNTU), Office 225, 195 Mendeleeva St., Russia, ufao-leg@bk.ru, 8 (347) 228-22-00;

Kuznecov Dmitrij Valer'evich — Candidate of Technical Sciences, Associated Professor, Department of Building Structures, Ufa State Petroleum Technological University (UGNTU), Office 225, 195 Mendeleeva St., Russia, alex.03@mail.ru, 8 (347) 228-22-00;

Sinicin Dmitrij Aleksandrovich — Candidate of Technical Sciences, Associated Professor Department of Building Structures, Ufa State Petroleum Technological University (UGNTU), Office 225, 195 Mendeleeva St., Russia, d4013438@yandex.ru, 8 (347) 228-22-00;

Gafurova Jelina Al'bertovna — postgraduate student, Department of Building Structures, Ufa State Petroleum Technological University (UGNTU), Office 225, 195 Mendeleeva St., Russia, yel-lowsky@mail.ru, 8 (347) 228-22-00.

For citation: Bedov A.I., Babkov V.V., Gabitov A.I., Gajsin A.M., Rezvov O.A., Kuznecov D.V., Gafurova Je.A., Sinicin D.A. Konstruktivnye reshenija i osobennosti rascheta teplozaschity naruzhnyh sten zda-nij na osnove avtoklavnyh gazobetonnyh blokov [Structural Solutions and Special Features of the Thermal Protection Analysis of Exterior Walls of Buildings Made of Autoclaved Gas-Concrete Blocks], Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering], 2012, Issue # 2, pp. 98—103.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.