CC BY
27УДК 691.327.33
DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-766-12-41-43
A.А. ДАВИДЮК1,2, канд. техн. наук, генеральный директор (artemd@ktbbeton.com), Е.С. ФИСКИНД1, гл. инженер, заслуженный строитель РФ; О.А. ГУСАРЬ2, бакалавр,
B.В. БАЛАКИРЕВА2, бакалавр
1 АО «КТБ ЖБ» (109428, г. Москва, ул. 2-я Институтская, 6. стр. 15 А)
2 Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (129337, г. Москва, Ярославское ш., 26)
Преимущества в производстве и применении блоков из ячеистого бетона
Рост цен на энергоносители влечет за собой рост стоимости цемента, что приводит к повышению себестоимости строительства. В связи с этим инвесторы-застройщики и проектировщики стали чаще применять в строительстве ячеистый бетон. Данный вид бетона заслуживает широкого применения в строительстве зданий любого назначения благодаря его отличным теплотехническим качествам, эксплуатационным достоинствам, долговечности и достаточной прочности. Применение зол и шлаков в производстве ячеистых бетонов позволяет уменьшить расход дорогостоящего цемента, что в свою очередь сокращает стоимость зданий и сооружений без ухудшения качества. Исследования и промышленные внедрения технологии производства ячеистых бетонов на основе зол ТЭС позволяют дать обоснованные рекомендации по ее широкому внедрению. Использование отходов производств предоставляет возможность очистки значительных земельных площадей и препятствует дальнейшему загрязнению воздушных и водных бассейнов, улучшает экологическую обстановку в районах промышленных зон. Современное строительство, преимущественно в условиях мегаполиса, знаменуется новым направлением для России - возведением зданий повышенной этажности. В связи с этим представляется рациональным в проектах высотных зданий предусмотреть всемерное использование конструкций из ячеистых бетонов. Среди таких конструкций следует выделить широкое применение мелких блоков, пригодных для ограждения зданий любой этажности.
Ключевые слова: ячеистый бетон, золы, шлаки, вяжущее, ограждающая конструкция, экологичность, утилизация.
Для цитирования: Давидюк А.А., Фискинд Е.С., Гусарь О.А., Балакирева В.В. Преимущества в производстве и применении блоков из ячеистого бетона // Строительные материалы. 2018. № 12. С. 41-43. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-766-12-41-43
A.A. DAVIDYUK1,2, Candidate of Sciences (Engineering), General Manager; E.S. FISKIND1, Chief Engineer, Honored Builder of the Russian Federation; O.A. GUSAR'2, Bachelor, V.V. BALAKIREVA2, Bachelor
1 JSC "Design-Technological Bureau of Concrete and Reinforced Concrete" (JSC "KTB RC") (Bldg. 15A, 6, 2-nd Institutskaya Street, Moscow, 109428, Russian Federation)
2 National Research Moscow State University of Civil Engineering (26, Yaroslavskoe Highway, Moscow, 129337, Russian Federation)
Advantages in Production and Application of Cellular Concrete Blocks
The increase in prices of energy carriers leads to an increase in the cost of cement, which also leads to an increase in the cost of construction. In this regard, investor-developers and designers have become more often used cellular concrete in the construction. This type of concrete deserves wide application in the construction of buildings of any purpose due to its excellent thermal qualities, operational advantages, durability and sufficient strength. The use of ashes and slag in the production of cellular concretes makes it possible to reduce the consumption of expensive cement, which in turn reduces the cost of buildings and structures without quality deterioration. Research and industrial introductions of the technology of production of cellular concrete on the basis of TPP ashes make it possible to give reasonable recommendations for its wide implementation. The use of production wastes provides an opportunity clean up large areas of land and prevents further pollution of air and water basins, improves the environmental situation in the areas of industrial zones. Modern construction, mainly in a metropolis, is marked by a new direction for Russia - the construction of high-rise buildings. In this regard, it seems rational to provide for the full use of structures made of cellular concrete in the projects of high-rise buildings. Among these structures it is necessary to highlight the widespread use of small blocks suitable for enclosing buildings with any number of storeys.
Keywords: cellular concrete, ashes, slag, binder, enclosing structures, ecological compatibility, utilization.
For citation: Davidyuk A.A., Fiskind E.S., Gusar O.A., Balakireva V.V. Advantages in production and application of cellular concrete blocks. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2018. No. 12, pp. 41-43. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-766-12-41-43 (In Russian).
В связи с неуклонным ростом цен на энергоносители растет стоимость цемента на рынке строительных материалов, что приводит к повышению себестоимости строительства [1]. Отрадно, что в последнее время инвесторы-застройщики и проектировщики стали чаще применять в строительстве ячеистый бетон. Действительно, преимущественно для ограждающих конструкций этот материал, обладая отличными теплотехническими качествами, эксплуатационными достоинствами, долговечностью и достаточной прочностью, заслуживает более широкого применения в строительстве зданий любого назначения [2, 3].
Применение зол в производстве ячеистых бетонов, позволяющее сократить расход дорогостоящего цемента, позволит даже в условиях рыночной экономики и гонки за сверхприбылями сократить стоимость зданий и сооружений без ухудшения качества строительства [4, 5].
Исследование и промышленное внедрение технологии производства ячеистых бетонов на основе зол ТЭС, осуществленное рядом исследовательских организаций, в том числе АО «КТБ ЖБ», позволяют дать обоснованные рекомендации по ее широкому внедрению. Завод по производству изделий несет затраты только на транспортировку золы и заботится о ее сухом отборе из электрофильтров и мультициклонов. Если наладить систему использования отвальных зол, то это практически неисчерпаемый запас бесплатного сырья. Более того, использование отвальных зол позволит очистить значительные земельные площади и воспрепятствует дальнейшему загрязнению воздушных и водных бассейнов, улучшит экологическую обстановку в районах промышленных зон.
Обратимся к параметрам композиционного материала — ячеистого золобетона. При изготовлении мелких стено-
Бетон и железобетон в промышленном и гражданском строительстве
вых блоков из ячеистых бетонов на цементном вяжущем по ГОСТ 21520—89 расход цемента при плотности материала изделий D500, D600 составляет соответственно не менее 200—250 кг на 1 м3 бетона [6]. С применением золы-уноса расход цемента может быть сокращен в два раза. При этом прочность при сжатии такого материала может быть в пределах В1,5—В2,5, что вполне достаточно для кладки ненесущих стен при любом, даже высотном строительстве и для самонесущих и несущих стен при возведении малоэтажных построек [7].
Следует учесть, что при решении вопроса использования золы в каждом отдельном случае следует провести исследование этого сырья, свойства которого зависят от степени непостоянства минералогического состава угля, нестабильности режимов работы котлов, неравномерности температурного поля в топках.
Исследования показали, что активными составляющими золы, способствующими повышению прочности бетона, являются кварц, алюмокремнеземистое стекло. Инертные компоненты — муллит и корунд отрицательно влияют на свойства золобетона, также как частицы несгоревшего угля, количество которых не должно превышать 2% (ГОСТ 25818-2017) [6].
Отдельно следует упомянуть о бесцементных вяжущих на основе топливных зол. Это золощелочные и известково-зольные композиции. Золощелочные вяжущие на основе золы-уноса и золы гидроудаления получают путем затворения золы каустицированными составами (содовым плавом либо содосульфатной смесью).
Известково-зольные вяжущие можно приготовить путем затворения золы известковым молоком, которое получают добавлением в известковое тесто суперпластификатора (С-3, С-4). Такое вяжущее может быть применено в чистом виде. Однако для повышения интенсивности твердения рекомендуется введение добавки в виде цемента либо молотого доменного шлака в количестве 8-12% от массы золы [6, 8].
Перечисленные бесцементные составы вполне пригодны для приготовления ячеисто-бетонных смесей с последующим естественным твердением отформованных изделий, их пропариванием либо автоклавной обработкой [9].
Основными характеристиками бетона являются его прочность и плотность. Теплоизоляционные свойства материала прежде всего зависят от средней плотности. Некоторое влияние на теплопроводность оказывают также структура бетона и минералогический состав бетона (ГОСТ 5742-76). Прочность бетона является необходимым условием при выборе вида ограждающих конструкций здания (несущие, самонесущие, ненесущие). При больших нагрузках для обеспечения необходимой несущей способности требуется большая прочность, и наоборот, меньшая прочность достаточна для ненесущих ограждающих конструкций здания [10].
Затрагивая вопрос применения бесцементного вяжущего, уместно упомянуть шлаковые композиции. Так, в АО «КТБ ЖБ» были проведены работы по подбору составов ячеистых бетонов с использованием титанистых шлаков.
Такой газошлакобетон по своим прочностным свойствам соответствует нормативам. Экспериментальные подборы составов проводились на чусовском шлаке с получением бетона автоклавного твердения. Для активации титанистого шлака в состав вводились щелочные или сульфатные активаторы, в частности двуводный гипс в количестве 2-3% от веса шлака. Разработанный состав шлакогазобетона плотностью 600 кг/м3 имеет соотношение шлакового вяжущего и песка 1:1. При указанной плотности был получен бетон с классом по прочности при сжатии В3-3,5 морозостойкость составила 50 циклов без потери прочности [6].
Таким образом, можно сделать вывод, что ячеистый бетон не только долговечен и прочен, но и с точки зрения использования экологичен и очень экономичен, что является одним из важнейших показателей при выборе материала для строительства [11].
Сравнительно современный этап строительства, преимущественно в условиях мегаполиса, знаменуется новым направлением для нашей страны - возведением зданий повышенной этажности. В этой связи вопросы применения эффективных материалов ограждающих конструкций приобретают первостепенное значение. Многослойность наружных стен с применением эффективной теплоизоляции приводит к большой трудоемкости их исполнения [7]. Эксплуатационные условия работы наружных стен высотных зданий обладают объективной спецификой. К особенностям такого рода следует отнести повышенную инсоляцию, знакопеременное интенсивное воздействие ветровых потоков, что создает возможность деструктивных процессов в теплоизоляционных слоях, особенно выполненных из материалов на органической основе. К этой проблеме непосредственно относятся вопросы долговечности и эксплуатационной надежности ограждений высотных зданий (ГОСТ 31359-2007). Не менее важными факторами являются вопросы энергосбережения при эксплуатации таких зданий, решение которых создает дополнительные трудности. В таких условиях облегчение ограждающих конструкций с соблюдением теплотехнических качеств является важной задачей [10]. Таким образом, представляется весьма рациональным в проектах высотных зданий предусмотреть всемерное использование конструкций из ячеистых бетонов.
С применением несущих каркасов из высокопрочных материалов ограждение наружных стен с успехом может быть выполнено из мелких стеновых ячеисто-бетонных блоков по ГОСТ 21520-89. При наличии современных технологических возможностей марка бетона таких изделий по средней плотности составляет от D 500, что позволяет даже при номенклатуре стандартных блоков соблюсти требования СНиП 11-3-79 «Строительная теплотехника», включая изменения № 3 по постановлению Минстроя РФ № 18-81 от 11.08.95 и директивы постановления Госстроя России № 18-90 от 25.03.94 [12].
Следует напомнить, что в соответствии с СП15.13330.2012 (СНиП 11-22-81 «Каменные и армока-менные конструкции» (включая изменения БСТ 12-85), мелкие блоки из ячеистого бетона по предельным состояниям первой и второй групп допустимо применять для заполнения каркасов или несущих стен при любой этажности зданий.
В настоящее время при условии достаточной точности геометрических размеров блоков с отклонениями по высоте ±1 мм; по длине и толщине ±2 мм возможна кладка 1-й категории на клей, что предпочтительнее. В случае поставки блоков 2-й и 3-й категорий точности (отклонение по высоте ±3 и ±5 мм, по длине и толщине ±5 и ±6 мм соответственно) допустима кладка на кладочном растворе с применением нормативного легкого песка, который следует применить для исключения мостиков холода [9].
В настоящее время на высотных зданиях применяют различные системы защитно-отделочных покрытий на относе (навесные вентилируемые фасады). Эти системы очень эффективны в сочетании с конструктивным исполнением наружных стен из ячеистого бетона. Действительно, такие системы с вентилируемым продухом способствуют интенсивному удалению излишней производственной влаги из конструкций [13]. В таком исполнении не имеет существенного значения отпускная влажность материала стен, регламентируемая в обычных конструкциях и учитываемая в теплотехнических расчетах. Кроме того, в этих условиях обеспечена
равновесная усредненная влажность материала по всей толщине конструкции. При расчете стен влажность (по массе) с некоторым запасом следует принимать равной 10% вне зависимости от параметров исходных материалов ячеисто-бетонных конструкций (ГОСТ 5742—76).
В таких условиях сопротивление теплопередаче R может быть менее требуемого сопротивления теплопередаче R^p в пределах 5%.
Список литературы
1. Чикатуева Л.А. Динамика развития рынка цемента России: региональные детерминанты и ценовая составляющая // Строительные материалы. 2005. № 8 / Бизнес. № 5. С. 4-6.
2. Ухова Т.А., Торогова П.А. Ячеистый бетон — эффективный материал для однослойных ограждающих конструкций жилых зданий // Строительные материалы. 2003. № 11 / Technology № 2. С. 19—20.
3. Фискинд Е.С., Ухова Т.А. Автоклавный ячеистый бетон — экономический и эффективный материал для строительства любой этажности // Строительные материалы. 2007. № 7. С. 8—11.
4. Вылегжанин В.П., Пинскер В.А. Газобетон в жилищном строительстве и перспективы его производства и применения в Российской Федерации // Строительные материалы. 2009. № 1. С. 6—8.
5. Якимечко Я.Б. Неавтоклавные газобетоны с полидисперсными наполнителями на основе отходов промышленности // Строительные материалы. 2009. № 1. С. 24—25.
6. Мироненко А.В., Дворкин Л.И. Бесцементные вяжущие и бетоны на основе топливных зол. М.: Стройиздат, 1991. 72 с.
7. Федин А.А. Научно-технические основы производства и применения силикатного ячеистого бетона. М.: Издательство ГАСИС, 2002. 266 с.
8. Павловский А.Д., Фискинд Е.С. Повышенная устойчивость ячеисто-бетонной смеси // Сб. ВНИИЭСМ. 1983. Серия 8. № 7. С. 31—32.
9. Вопросы технологии ячеистых бетонов и конструкций из них / Под ред. А.Т. Баранова, В.В. Макаревича. М.: Стройиздат, 1972. 16 с.
10. Ячеистые бетоны с пониженной объемной массой / Баранов А.Т., Макаричев В.В. (ред.). М.: Стройиздат. 1974. 118 с.
11. Лаповская С.Д., Волошина Т.Н., Гаврилюк В.П. Ячеистый бетон автоклавного твердения с улучшенными физико-техническими характеристиками // Бетон и железобетон. 2012. № 2. С. 7—9.
12. Рекомендации по применению стеновых мелких блоков из ячеистых бетонов. М.: ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, 1992. 127 с.
13. Грановский А.В., Джамуев Б.К., Вишневский А.А., Гринфельд Г.И. Экспериментальное определение нормального и касательного сцепления кладки из ячеисто-бетонных блоков автоклавного твердения на различных клеевых составах // Строительные материалы. 2015. № 8. С. 22—25.
14. Чернышов Е.М., Дьяченко Е.И., Акулова Н.Н., Кухтин Ю.А. Критериальная оценка и эффективные варианты стен с повышенным термическим сопротивлением. Ростов н/Д: ЮРО РААСН, 1998. 28 c.
15. Боутина Е.В., Власов В.В., Чернышов Е.М. Анализ состояния газосиликатных ограждающих конструкций. Вестник РААСН. Воронеж—Тверь. 2007. № 6. С. 12—14.
Убедительным примером успешного и эффективного применения ячеисто-бетонных блоков для устройства наружных стен является комплекс высотных общественных зданий на улице Новый Арбат в г. Москве [2, 3, 14, 15].
На современном этапе высотного строительства применение ячеистых бетонов экономически обосновано и не имеет сопоставимой альтернативы при сравнении с другими вариантами ограждения.
References
1. Chikatueva L.A. Dynamics of the Russian cement market development: regional determinants and price component. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2005. No. 8 / Business. No. 5, pp. 4—6. (In Russian).
2. Ukhova T.A., Torogova P.A. Cellular concrete is an effective material for single-layer walling of residential buildings. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2005. No. 8 / Technology. No. 2, pp. 19—20. (In Russian).
3. Fiskind E.S., Ukhova T.A. Autoclaved cellular concrete is an economical and effective material for the construction ofany number offloors. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2007. No. 7, pp. 8—11. (In Russian).
4. Vylegzhanin V.P., Pinsker V.A. Gas concrete in housing construction and perspectives of its production and use in the Russian Federation. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2009. No. 1, pp. 6—8. (In Russian).
5. Yakimchenko Ya.B. Non-autoclave gas concrete with polydisperse fillers on the basis of industrial waste. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2009. No. 1, pp. 24—25. (In Russian).
6. Mironenko A.V., Dvorkin L.I. Bestsementnye vyazhushchie i betony na osnove toplivnykh zol [Cement-free binders and concrete on the basis of fuel ash]. Moscow: Stroyizdat. 1991. 72 p.
7. Fedin A.A. Nauchno-tekhnicheskie osnovy proizvodstva i primeneniya silikatnogo yacheistogo betona [Scientific and technical basis for the production and use of silicate cellular concrete]. Moscow: GASIS Publishing House. 2002. 266 p.
8. Pavlovskii A.D., Fiskind E.S. Increased stability of cellular concrete mixture. Sbornik VNHESM. 1983. Series 8. No. 7, pp. 31—32.
9. Voprosy tekhnologii yacheistykh betonov i konstruktsii iz nikh / Pod red. AT. Baranova, V.V. Makarevicha [Technology issues of cellular concrete and structures of them / Ed. by A.T. Ba-ranov, V.V. Makarevich]. Moscow: Stroyizdat. 1972. 16 p.
10. Yacheistye betony s ponizhennoi ob'emnoi massoi. Baranov A.T., Makarichev V.V. (red.) [Cellular concretes with reduced bulk weight. Baranov AT, Makarichev V.V. (Ed.)]. Moscow: Stroyizdat. 1974. 118 p.
11. Lapovskaya S.D., Voloshina T.N., Gavrilyuk V.P. Autoclaved aerated concrete with improved physical and technical characteristics. Beton i Zhelezobeton. 2012. No. 2, pp. 7—9. (In Russian).
12. Rekomendatsii po primeneniyu stenovykh melkikh blo-kov iz yacheistykh betonov [Recommendations for the use of small wall blocks of cellular concrete]. Moscow: Central Research Institute of Building Constructions named after V.A. Kucherenko. 1992. 127 p.
13. Granovskiy A.V., Dzhamuev B.K., Vishnevskiy A.A., Grinfeld G.I. Experimental determination of normal and shear adhesion in the AAC-blocks masonry at various TLM adhesive compositions. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2015. No. 8, pp. 22—25. (In Russian).
14. Chernyshov E.M., D'yachenko E.I., Akulova N.N., Kukhtin Yu.A. Kriterial'naya otsenka i effektivnye varianty sten s povyshennym termicheskim soprotivleniem [Criterion assessment and effective wall options with high thermal resistance]. Rostov on Don: YuRO RAASN, 1998. 28 p.
15. Boutina E.V., Vlasov V.V., Chernyshov E.M. Analysis of the state of gas silicate enclosing structures. Vestnik RAASN. Voronezh-Tver. 2007. No. 6, pp. 12—14. (In Russian).
