CC BY
30
УДК 666.973.2-666.64-492.3
И.В. Недосеко - доктор архитектуры, профессор
В.В. Бабков - доктор архитектуры, профессор
Р.Р. Алиев - инженер
E-mail: nedoseko1964@mail.ru
Уфимский государственный нефтяной технический университет В.В. Кузьмин - кандидат технических наук, доцент Самарский государственный архитектурно-строительный университет ПРИМЕНЕНИЕ КОНСТРУКЦИОННО-ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО КЕРАМЗИТОБЕТОНА ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И РЕКОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ ЖИЛИЩНО-ГРАЖДАНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ АННОТАЦИЯ
Рассмотрены технические аспекты применения крупнопористого керамзитобетона в конструкциях наружных стен и мансардных кровель. Показано его преимущество перед традиционными минераловатными и органическими утеплителями, как более долговечного и огнестойкого материала.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: конструкционно-теплоизоляционный керамзитобетон, мансарда,
сопротивление теплопередаче, реконструкция, несъемная опалубка.
I.V. Nedoseko - doctor of technical sciences, professor V.V. Babkov - doctor of architecture, professor R.R. Aliev - engineer
Ufa State Petroleum Technological University
V.V. Kuzmin - candidate of technical sciences, associate professor
Samara State University of Architecture and Engineering APPLICATION OF CONSTRUCTIONAL THERMAL PROTECTION EXPANDED-CLAY CONCRETE AT BUILDING AND RECONSTRUCTION OF INHABITED AND CIVIL BUILDINGS ABSTRACT
The technical aspects of the use of macro-porous expanded-clay concrete in external wall and mansard roofing are considered. Its advantages over the traditional mineral wool and organic lagging as a more durable and fire-resistant material.
KEYWORDS: structural-insulation claydite, mansard, resistance to heat transfer, reconstruction, fixed formwork.
Известно, что решение жилищной проблемы в Российской Федерации невозможно без существенного расширения масштабов строительства объектов малой и средней этажности, поэтому практически всеми на региональном уровне были приняты собственные программы малоэтажного строительства. Однако реализация намеченных планов тормозится дороговизной и нехваткой основных строительных материалов (кирпича, цемента и др). Решение данной проблемы за счет увеличения потребления импортных строительных материалов, изделий и комплектующих (например, панели на минераловатной или пенополистирольной основе) также не представляется возможным, прежде всего, по экономическим соображениям. Практика показывает, что строительство одного квадратного метра коттеджа в полносборном исполнении составляет 15-20 тыс. руб., что в 1,5-2 раза превышает стоимость аналога в кирпичном исполнении. Поэтому, даже существенное сокращение сроков строительства не всегда может служить определяющим фактором при выборе используемых материалов и технологий возведения здания.
R й МПв
0 /L A л
с № 0 j O jr Q jf X£. /\J_
Oj О &.X / D 2 3 0 &
С нО ЄО 12С Й». и/и
Рис. 1. Зависимость прочности крупнопористого керамзитобетона от расхода цемента: 1 - без добавок; 2 - с добавкой пиритных огарков; 3 - цементной пыли
Рис. 2. Главный фасад двухэтажного жилого дома с цокольным этажом, наружные стены из керамзитобетонных блоков с кирпичной облицовкой
(п. Кармаскалы, ул. Ленина, 39 Б)
Рис. 3. Реконструкция одноэтажного здания Уфимского филиала РГСУ с надстройкой двух дополнительных этажей, в качестве стенового ограждения использован прокатный профнастил (наружный слой) с заполнением внутреннего слоя крупнопористым керамзитобетоном: а) вид здания до реконструкции; б) вид здания после реконструкции
Рис. 4. Коттедж в п. Михайловка Уфимского района с наружными стенами, выполненными в колодцевой кладке и внутренним слоем из крупнопористого керамзитобетона
Рис. 5. Главный (а) и дворовой (б) фасады коттеджа в г. Белебей с мансардой, а также наружными стенами, выполненными в колодцевой кладке с применением крупнопористого керамзитобетона
Рис. 6. Наружная стена коттеджа в г. Белебей, выполненная в колодцевой кладке с внутренним слоем из крупнопористого керамзитобетона в стадии строительства
Рис. 7. Этапы возведения мансарды (а - начальный, б - завершающий) коттеджа в г. Белебей. Несъемная опалубка выполнена из гипсокартона, внутреннее заполнение крупнопористым керамзитобетоном
В последние годы значительно возрос интерес к традиционным стеновым материалам, прежде всего, таким как: облицовочный и эффективный (высокопустотный) керамический кирпич, керамзитобетонным блокам, а также стеновым и перегородочным гипсобетонным изделиям [1-3]. Значительное сокращение выпуска керамзита, а также изделий на его основе, как показала практика, было неоправданным. В Республике Башкортостан в последние годы имеется положительный опыт производства и применения керамзитобетона (в том числе и конструкционно-теплоизоляционного, к которому предъявляются минимальные требования по несущей способности) для наружных несущих стен зданий, а также конструкций мансардных ограждений.
Важным преимуществом крупнопористого керамзитобетона является невысокий расход цемента (100-150 кг/м3), однако широкую перспективу для повышения экономичности данных бетонов открывает также применение крупнотоннажных дисперсных отходов химических и металлургических отраслей промышленности (пиритный огарок, цементная пыль систем аспирации, феррохромовый шлак и др.), позволяющее значительно (до 2 раз и более) снизить расход цемента в составе керамзитобетона. В качестве дисперсных минеральных наполнителей в исследованиях использовались пиритные огарки - крупнотоннажный минеральный отход переработки серного колчедана (пирита) в серную кислоту ОАО «Минудобрения» (г. Мелеуз), цементная пыль (отход систем аспирации электрофильтров цементного производства) ОАО «Сода» и керамзитовая пыль -отход производства керамзитового гравия Шакшинского завода.
Исходя из расчета прочности крупнопористого керамзитобетона, можно было ожидать, что в нем будут эффективны добавки наполнителя, увеличивающие объем цементного теста. Это
подтвердилось в опытах (рис. 1) при использовании в качестве дисперсных минеральных добавок пиритных огарков, а также цементной и керамзитовой пыли. Добавки предварительно смешивали с портландцементом марки 500 в пропорциях, соответствующих замене добавками 25, 33 и 50 % портландцемента. Результаты экспериментов показали, что, несмотря на значительное уменьшение содержания цемента, прочность крупнопористого керамзитобетона с добавками наполнителя почти не снизилась, а в некоторых случаях даже возросла. Это объясняется тем, что некоторые добавки легче портландцемента, поэтому при том же содержании в бетоне цементного теста по массе его оказывается больше по объему. В результате оказывается возможным при замене одной трети портландцемента добавкой сохранить или даже увеличить прочность крупнопористого керамзитобетона приблизительно на 10-20 %.
В пос. Кармаскалы была построена серия двухэтажных жилых домов с наружными стенами из мелкоштучных вибропрессованных керамзитобетонных блоков (390х190х190 мм) (рис. 2). При требуемой для этих целей несущей способности (конструкционно-теплоизоляционный керамзитобетон классов В3.5-В5), средняя плотность блоков с учетом пустот составляла 550-800 кг/м3, что позволило при толщине наружной стены в 52 см (керамзитобетонный блок с облицовкой 0.5 кирпича) достичь термосопротивления, превышающего в 1.5-1.7 раза показатели монослойной кирпичной стены стандартной толщины (64 см - 2.5 кирпича). Расчеты показывают [4], что несущей способности таких стен вполне достаточно для восприятия нагрузки от мансарды, возводимой в уровне третьего этажа, что позволит в 1.5 раза увеличить жилую площадь и одновременно улучшить архитектурно-художественный облик здания.
Интересен также опыт применения монолитного крупнопористого керамзитобетона при надстройке двухэтажной мансарды арочного очертания, проводимой в рамках реконструкции здания Уфимского филиала Российского государственного социального университета (рис. 3), позволившей увеличить полезную площадь здания более чем в 2.5 раза (с 600 до 1600 м2) [5]. В конструктивном плане мансарда данного здания представляет собой бескаркасный арочник, выполненный из прокатного профнастила с заполнением внутреннего пространства самонесущих наружных стен крупнопористым керамзитобетоном. Это позволило не только снизить стоимость мансарды, но и существенно повысить несущую способность и пространственную жесткость данной арочной конструкции, в которой оцинкованные профилированные листы криволинейного очертания на стадии возведения выполняют роль несъемной опалубки, а на стадии эксплуатации внешней обшивки - для защиты от атмосферных воздействий. Имеется также положительный опыт возведения наружных стен, фронтонов и мансард при строительстве индивидуальных домов коттеджного типа в г. Белебей (РБ) и поселках Михайловка и Чесноковка Уфимского района (рис. 4-8). Конструкция наружных стен данных зданий представляет собой колодцевую кладку с толщиной несущего и облицовочного слоев по 120 мм (0.5 кирпича), в пространство (260 мм) между которыми укладывался крупнопористый керамзитобетон, приготовленный вручную, без использования бетоносмесительных механизмов. Технология его приготовления достаточно проста: керамзитовый гравий насухо смешивался с цементом (пропорция 6:1-8:1), затем добавлялась вода, и после вторичного кратковременного перемешивания смесь укладывалась во внутреннее пространство стен без уплотнения. При этом наружные несущие стены выдерживали вес межэтажного и чердачного железобетонных монолитных или сборных перекрытий. В настоящее время эти жилые дома успешно эксплуатируются, причем расходы на отопление в зимний период существенно ниже, чем в кирпичных коттеджах. Например, в наиболее холодный месяц зимы 2009-2010 гг., когда температура наружного воздуха в г. Белебее опускалась ниже -35-40 0С, суммарные расходы на отопление и горячее водоснабжение в рассматриваемом коттедже составили менее 1800 руб./мес. при величине отапливаемой площади более 250 м2 (цокольный этаж, первый этаж, мансарда).
Поэтому, на наш взгляд, применение конструкционно-теплоизоляционного керамзитобетона низких и средних марок и различной структуры (как вибропрессованного, так и крупнопористого) может оказаться весьма эффективным и целесообразным по технологическим и экономическим соображениям, тем более что долговечность и эксплуатационная надежность керамзитобетона подтверждена не только результатами всесторонних исследований ведущих институтов (НИИ «Керамзит», МГСУ), но и многолетней практикой строительства с 50-х годов до настоящего времени.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Иванов И.А. Технология легких бетонов на искусственных пористых заполнителях. - М.: Стройиздат, 1974. - 287 с.
2. Ицкович С.М., Баженов Ю.М. Технология заполнителей бетона. - М.: Высшая школа, 1989. - 310 с.
3. Баженов Ю.М., Ерофеев В.Т., Митина Е.А. и др. Ограждающие конструкции на основе каркасного керамзитобетона для производственных зданий (структурообразование, технология, расчет и конструирование). Уч. пос. - М.: Изд-во АСВ, 2005. - 252 с.
4. Галиакберов Р.Р., Алиев Р.Р., Недосеко И.В. Использование крупнопористого керамзитобетона в ограждающих конструкциях мансардных этажей. - М.: Строительные материалы - архитектура, 2006, № 7. - С. 8-10.
5. Недосеко И.В., Бабков В. В., Алиев Р.Р., Кузьмин В.В. Применение конструкционнотеплоизоляционного керамзитобетона в малоэтажном строительстве. - М.: Жилищное
строительство, 2008, № 3. - С. 26-28.
