CC BY
42
УДК: 69-691
Лукина Е.В., магистрант ФГБОУ ВО «Вятский Государственный Университет»
г. Киров, РФ
ОБЗОР ПОПУЛЯРНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В МАЛОЭТАЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ (КИРПИЧ, ГАЗОБЕТОН).
СРАВНЕНИЕ ИХ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК.
Аннотация
В данной статье рассматриваются основные строительные материалы, такие как кирпич и газобетон, применяемые при строительстве малоэтажных домов, с учетом актуальных требований энергоэффективности [1]. Проводится сравнительный анализ характеристик рассматриваемых материалов. Приводятся минимально допустимые значения толщины слоев, соответствующие актуальным требованиям энергоэффективности зданий.
Ключевые слова:
Малоэтажное строительство, материалы стен для строительства дома, теплопроводность, энергоэффективность, ограждающие конструкции, сравнение характеристик кирпича и газобетонного блока.
В настоящее время наибольшую популярность набирает малоэтажное Индивидуальное Жилищное Строительство (ИЖС), особенно актуально это направление строительства стало в свету последних событий 2020г. В связи с неблагоприятной эпидемиологической обстановкой, люди стали все больше интересоваться темой строительства загородного дома. Одним из главных вопросов строительства выступает выбор материалов для несущих и ограждающих конструкций. На современном рынке можно найти огромное количество предложений самых разнообразных строительных материалов и информационно неподготовленному человеку бывает сложно определиться с выбором. Современные здания и сооружения должны проектироваться с учетом важных требований ограждающим конструкциям, таких как:
- тепловая защита здания;
- защита от переувлажнения ограждающих конструкций;
- эффективность расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию;
- надежность и долговечность конструкции.
Ограждающие конструкции должны обладать необходимым сопротивлением теплопередаче чтобы обеспечить тепловую защиту здания, недопущение конденсации влаги на внутренней поверхности конструкции и другим параметрам.
В данной статье мы рассмотрим самые ходовые строительные материалы, применяемые при кладке стен - это кирпич и газосиликатный блок и проведем сравнительный анализ этих материалов.
Самый популярный строительный материал прошлого столетия - это красный глиняный кирпич. Первые кирпичные строения появились в Москве в 1450 году и на протяжении следующих 500 лет кирпич активно использовался при строительстве самых разнообразный зданий и сооружений. На сегодняшний день красный глиняный кирпич (керамический) по праву считается одним из самых прочных строительных материалов. Согласно [2] расчетное сопротивление кладки сжатию (Я) из кирпича марки М150 на растворе марки М100 Я=2,2МПа (эквивалентно 224т/м2). При этом кирпичная кладка имеет значительный удельный вес, приблизительно 1800кг/м3 и очень высокую теплопроводность ^=0,81 Вт/(м°С) при условии эксплуатации ограждающей конструкции Б (по [1]). Это значит, что для обеспечения тепловой защиты здания в соответствии с современными требованиями, необходимая толщина кирпичной стены должна составлять Ък = 2,5 м, согласно теплотехническому расчету, представленному ниже (в данном расчете рассмотрены значения поэлементных требований п.5.1 «а» [1]):
Яопр > Яонорм
Яонорм = Яотр, где (5.1) [1]
Дотр =3,13 (м°С)/Вт при ГСОП=4961°Ссут/год табл. 3 [1]
ГСОП = (te- tom) Zom =(22 - (-2,2))*205=4961 °Ссут/год, где
te = 22°С - расчетная температура внутреннего воздуха здания по [5];
tom = -2,2°С - средняя температура наружного воздуха по [4];
Zom = 205 суток - продолжительность отопительного периода сут/год по [4];
* Для выполнения расчета примем условно-однородный фрагмент стены;
Данные приняты для г.Москва.
Допр = -!-; (Е.1)[1]
1 11 1 Доусл = — + ERS + — = — + 3,09 + — = 3,24(м ■ °С)/Вт, где
схв схн 8,7 23
а в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2°С); табл. 4 [1]
а н - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2°С); табл. 6 [1]
- термическое сопротивление слоя однородной части фрагмента, (м°С)/Вт, определяемое для невентилируемых воздушных прослоек по таблице Е.1 [1], для материальных слоев по формуле:
Rs = £ = ¿5 = 3,09 (м ■ °С)/Вт, где
Ss - толщина слоя, м;
As - расчетная теплопроводность материала слоя, Вт/(м°С);
Конечно же, такая толщина стены экономически нецелесообразна, поэтому в современном строительстве однослойные кирпичные стены не применяют (как это было несколько десятилетий назад). Сегодня кирпичные стены носят многослойный характер. Они чаще всего состоят из несущего кирпичного слоя, теплоизолирующего слоя утеплителя и отделочного слоя. Если следовать теплотехническому расчету, представленному выше, то можно сделать вывод, что для обеспечения тепловой защиты здания необходим минимальный слой минераловатного утеплителя, имеющего теплопроводность ^=0,042 Вт/(м°С) толщиной Ьут = 0,11м и несущий слой из кирпича 1800кг/м3 , ^=0,81 Вт/(м°С), Ьк = 0,38м при условии эксплуатации ограждающей конструкции Б (по [1]) (толщина несущего слоя из кирпича принимается согласно конструктивным расчетом из условия обеспечения прочности, жесткости, устойчивости).
В настоящее время на смену кирпичным стенам пришли стены из ячеистого бетона (пено- и газоблоки). Первый дом, в котором применили пенобетон в качестве основного строительного материала, был построен в России в 1953 году, а уже несколько лет спустя количество возведенных зданий с использованием этого материала возрастало в геометрической прогрессии. Огромная популярность данного строительного материала объясняется тем, что наряду с неплохими несущими характеристиками, ячеистый бетон обладает относительно низким коэффициентом теплопроводности (конструкционно-теплоизоляционный: класса по прочности на сжатие не ниже В1,5, марки по средней плотности - не выше D700 [6]), что дает возможность использовать его в конструкции несущих и ограждающих стен без применения утеплителя. Самые распространенные марки ячеистого бетона по средней плотности, применяемые в малоэтажном строительстве (количество этажей до 3-х), в бескаркасной схеме здания - это D500 и D600. Коэффициент теплопроводности блоков D500 - ^=0,12 Вт/(м °С). Согласно [2] расчетное сопротивление кладки сжатию (R) из ячеистобетонных блоков автоклавного твердения класса В3,5 на растворе марки М100 Л=1,5МПа (эквивалентно 153т/м2). При выполнении теплотехнического расчета, приведенного выше, можно сделать вывод, что толщина стены из блоков ячеистого бетона, необходимая для соблюдения энергоэффективных требований, составит Ьбл = 0,4м.
Таким образом, сведем полученные данные в табличной форме:
Таблица 1
Основные характеристики материалов, применяемых для несущих и ограждающих конструкций стен
Материал стен Сопротивление Коэффициент Толщина
кладки сжатию теплопроводности конструкции
1. Кирпич М150 на растворе М100 2,2 МПа Хк=0,81 Вт/(м-°С) 2,5м
2. Кирпич М150 + слой утеплителя 2,2 МПа Хк=0,81 Вт/(м-°С) Хут=0,042 Вт/(м-°С) 0,38м 0,11м
3. Блок ячеистого бетона Б500, 1,5МПа Хбл=0,12 Вт/(м-°С) 0,4м
В3,5
Исходя из полученных данных, можно сделать следующие выводы: энергоэффективным требованиям современных норм отвечают ограждающие конструкции из кирпича со слоем утеплителя минимальной толщины 110мм (для минераловатных утеплителей толщина принимается 150мм), а также конструкции из блоков ячеистого бетона (автоклавного твердения в данном случае) толщиной 400мм. Результаты получились приблизительно идентичными, определяющими же факторами предпочтения потребителем газобетона традиционному кирпичу выступает стоимость материала, скорость возведения кладки, сложность процесса кладки, стоимость и расход сопутствующих материалов (кладочные сетки, арматура, кладочный или клеевой раствор) и другие параметры. Список использованной литературы:
1. СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий;
2. СП 15.13330.2012 Каменные и армокаменные конструкции;
3. ГОСТ 530-2012 Кирпич и камень керамические;
4. СП 131.13330.2018 Строительная климатология;
5. ГОСТ 30494-96 Здания жилые и общественные;
6. ГОСТ 31359-2007 Бетоны ячеистые автоклавного твердения;
©Лукина Е.В., 2021
