CC BY
55УДК 666.973.4
В.М. ГОРИН, канд. техн. наук, генеральный директор, С.А. ТОКАРЕВА, директор,
ЗАО «НИИКерамзит»; Ю.С. ВЫТЧИКОВ, канд. техн. наук,
Самарский государственный архитектурно-строительный университет (Самара)
Современные ограждающие конструкции
из керамзитобетона
для энергоэффективных зданий
Энергетическая эффективность жилых и общественных зданий согласно [1] оценивается по величине удельного расхода тепловой энергии на отопление по формуле:
где — расход тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода, кДж; Аа — отапливаемая площадь здания, м2; — количество градусо-суток отопительного периода, оС • сут.
Класс энергетической эффективности здания оценивается по величине отклонения расчетного или фактического значения удельного расхода тепловой энергии на отопление здания от нормативного.
Классы А—В (очень высокий, высокий и нормальный) устанавливаются согласно [1] для вновь возводимых и реконструируемых зданий на стадии проектирования и впоследствии уточняются по результатам теплотехнического обследования ограждающих конструкций.
Проведенное в работе [2] исследование выявило влияние теплозащитных характеристик ограждающих конструкций на энергоэффективность жилого здания.
На рис. 1 представлена зависимость удельного расхода тепловой энергии на отопление здания от значения приведенного сопротивления теплопередаче наружных стен, анализ которой позволяет сделать следующие выводы.
Рис. 1. Зависимость удельного расхода тепловой энергии на отопление здания от приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены
1. Увеличение значения приведенного сопротивления теплопередаче от 1 до 2 м2-°С/Вт приводит к снижению величины на 25%;
2. Увеличение приведенного сопротивления теплопередаче от 1 до 3,2 м2-оС/Вт приводит к снижению лишь на 33,9%;
3. При проектировании наружных стен из однослойных ограждающих конструкций экономически целесообразно добиваться уровня их теплозащиты, соответствующего потребительскому подходу, то есть в пределах от 2 до 2,5 м2-оС/Вт для большинства районов Европейской части России.
Производимые в СССР наружные панели из керамзитобетона, которые изготавливались методом формования, имели достаточно высокую плотность (р = 1000—1100 кг/м3) и по своим теплозащитным характеристикам существенно уступают современным нормативным требованиям.
При толщине стеновых панелей от 0,35 до 0,4 м они имеют сопротивление теплопередаче в пределах от 1 до 1,2 м2-оС/Вт.
В настоящее время можно выделить следующие направления по повышению теплозащитных характеристик изделий из керамзитобетона:
— применение поризованного ке-рамзитобетона;
— использование крупнопористого керамзитобетона;
— использование эффективных ке-рамзитобетонных камней с воздушными прослойками;
— применение беспесчаного ке-рамзитобетона.
Разработкой технологий возведения зданий с применением керамзи-топенобетона занимался д-р техн. наук, профессор Б.С. Комиссарен-ко [3]. Под его руководством была разработана конструкция стеновой панели толщиной 400 мм. По результатам испытаний панели в климатической камере, проведенных в Самарском государственном архитектурно-строительном университете, значение приведенного сопротивления теплопередаче составило К ^ = 2,1 м2-оС/Вт, что соответствует современным нор-
мативным требованиям по теплозащите для жилых зданий.
На ОАО «Керамзит» и ЖБИ-3 Самары освоен выпуск пустотелых стеновых керамзитобетонных камней из керамзитобетона с плотностью р = 500—700 кг/м3, которые нашли широкое применение в Самаре при строительстве монолитных каркасных зданий.
Эффективными стеновыми материалами для современного строительства являются керамзитобетон-ные блоки нового поколения, которые отличаются высокой механической прочностью, постоянством теплотехнических характеристик при эксплуатации. Высокие теплозащитные свойства керамзитобетонных блоков обусловлены не только пористостью керамзита, но, кроме того, замкнутыми межзерновыми пустотами в структуре блока, а также наличием эффективной щелевой пу-стотности.
Керамзитобетонные блоки типа «ТермоКомфорт» формуют из крупнопористого керамзита (рис. 2), каждая гранула которого заключена в оболочку из цементного камня толщиной порядка 150 микрон. Конструкция блока отвечает теплотехническим нормам для региона Самары: длина блока соответствует расчетной толщине стены, пазо-гребневая конструкция боковых граней позволяет осуществлять кладку без раствора в вертикальных швах. Точность геометрических размеров блока позволяет делать кладку при минимальной толщине клеевого состава в горизонтальных швах. Кладку можно осуществлять на обычном цементно-песчаном растворе с воздушной прослойкой в горизонтальном шве, что позволяет предотвратить образование мостиков холода по горизонтальному шву.
Дополнительное снижение тепло-потерь достигается при использовании теплого кладочного раствора на керамзитовом песке. Еще большее увеличение термосопротивления получается при использовании теплых штукатурок, что дополнительно увеличивает теплоэффектив-
34
научно-технический и производственный журнал
март 2011
Рис. 2. Крупнопористый керамзитобетон
ность такой однослойной керамзи-тобетонной стены.
По результатам испытаний фрагментов наружных стен, проведенных ОАО «Завод керамзитового гравия» (г. Новолукомль, Республика Беларусь) в климатической камере РУП «Института БелНИИС», теплопроводность кладки из щелевых керам-зитобетонных блоков с пазогребне-вой конфигурацией составила 0,16 Вт/(м-К) при средней плотности 605 кг/м3, что соответствует приведенному сопротивлению теплопередаче = 3,34 м2-°С/Вт. В настоящее время в Республике Беларусь строится большое количество офисных центров и жилых зданий с использованием однослойных конструкций стен из керамзитобетона.
На ООО «Керамзит» (г. Рязань) освоен выпуск высокоэффективных керамзитобетонных блоков плотностью 350—700 кг/м3, теплопроводностью 0,09—0,14 Вт/(м-К), прочностью М15—М25, приведенным сопротивлением теплопередаче Я = 2,1—4,1 м2-оС/Вт (для стены толщиной 40 см, рис. 3).
В Московском институте материаловедения и эффективных технологий (Московский ИМЭТ) разработана технология крупнопористого бе-
тона «Капсимэт». Заполнитель вместе с вяжущим в течение нескольких минут подвергается интенсивному механическому воздействию в специальных машинах-капсуляторах, где покрывается оболочкой (капсулой) вяжущего вещества, при последующем твердении которого образуется монолитная структура крупнопористого бетона [4].
Технология открывает широкие возможности для возведения ограждающих конструкций из крупнопористого керамзитобетона, в том числе в условиях строительной площадки, существенно ускоряя и удешевляя возведение стен путем монолитной заливки. Удешевление стоимости такого бетона связано с минимальным расходом вяжущего, что обусловлено распределением его тонким слоем на поверхности зерен заполнителя и обеспечением контакта в точках соприкосновения. При использовании керамзита расход портландцемента на омоно-личивание 1 м3 стены составляет 120-140 кг [5].
На предприятиях Самарской области: ООО «Экоресурс» (г. Тольятти), ООО «Завод керамзитового гравия» (г. Октябрьск) и ВОАО «Опытный завод СМ и К» (г. Тольятти) организован выпуск стеновых блоков из крупнопористого беспесчаного керамзитобетона.
На предприятии ООО «Экоре-сурс» производятся вибропрессованием керамзитобетонные панели средней плотностью 600, 700 и 800 кг/м3 с высокими теплозащитными свойствами наружных стен. При этом керамзитобетон плотностью 700 и 800 кг/м3 производится с добавкой песка для увеличения прочности стеновых изделий.
Приведенное сопротивление теплопередаче фрагмента кладки наружной стены толщиной 390 мм в условиях эксплуатации А составило 3,05, 2,69 и 2,54 м2-оС/Вт при сред-
Рис. 3. Стеновые материалы из керамзитобе-тона производства ЗАО «Керамзит», г. Рязань
ней плотности керамзитобетонных камней 600, 700 и 800 кг/м3 соответственно.
Указанные выше камни широко используются в г. Тольятти при возведении несущих наружных стен малоэтажных зданий, а также в монолитно-каркасных зданиях в качестве самонесущих стен. На рис. 4 показан многоэтажный жилой дом, возводимый с применением керам-зитобетонных камней ООО «Эко-ресурс» в комбинированной кладке наружных стен.
На рис. 5 представлен фрагмент наружной стены, выполненной из керамзитобетонных камней производства ООО «Экоресурс» со стороны помещения.
На предприятии ООО «Завод керамзитового гравия» (г. Октябрьск Самарской обл.) производятся стеновые блоки из беспесчаного ке-рамзитобетона, облицованные керамической плиткой (рис. 6). Теплофизические характеристики
Рис. 4. Многоэтажный жилой дом, г. Тольятти Самарской обл.
Рис. 5. Вид наружной стены со стороны помещения
Г* - -: .■.. ■: I . . ; | - научно-технический и производственный журнал
март 2011 35
Рис. 6. Фрагмент стенового блока из беспесчаного керамзитобетона
производимых стеновых камней приведены в работе [6].
В ЗАО «НИИКерамзит» в настоящее время проводится работа по разработке конструкций стеновых блоков с применением крупнопористого теплоизоляционного керамзитобетона для жилых и общественных зданий, строящихся в
Санкт-Петербурге. Внутренний слой предлагается выполнять из конструкционно-теплоизоляционного керамзитобетона более высокой плотности, наружный слой — облицовочный (фактурный). Тепло-физический расчет наружных стен выполняется с использованием метода безразмерных характеристик, реализованного в программном комплексе «Диффузия-2005» [5, 7].
По результатам проведенной работы планируется издать стандарт Союза производителей керамзита и керамзитобетона.
Ключевые слова: керамзитобе-тон, энергоэффективность, ограждающие конструкции, крупнопористый керамзитобетон, беспесчаный керамзитобетон, теплоэффектив-ность, теплофизические характеристики, однослойная наружная стена.
Список литературы
1. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий. М.: Госстрой России, 2004. 40 с.
2. Бакрунов Г.А. Вытчиков А.Ю., Полонский В.М. Особенности расчета расхода тепла на отопление энергоэффективных зданий // Технологии, материалы, конструкции в строительстве. 2003. № 5 (15). С. 33- 39.
3. Комиссаренко Б.С., Чикноворьян А.Г. Ограждающие конструкции из керамзитобетона Самара: СамГАСА — РАТН (Поволжское отделение), 1997. 424 с.
4. Бикбау М.Я. КАПСИМЭТ - современная технология быстро-возводимых зданий // Строит. материалы. Архитектура. 2004. № 3. С. 12-13.
5. Вытчиков Ю.С., Беляков И.Г. Программа расчета влажностно-го режима строительных ограждающих конструкций «Диффузия». Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 4981. Программа зарегистрирована в Отраслевом фонде алгоритмов и программ. Дата регистрации 4 июля 2005 г.
6. Горин, В.М., Токарева С.А., Вытчиков Ю.С., Шиянов Л.Л., Беляков И.Г. Применение стеновых камней из беспесчаного керамзитобетона в жилищном строительстве // Строит. материалы. 2010. № 2. С. 12-13.
7. ТСН 23-344-2003 Самарской области. Энергетическая эффективность жилых и общественных зданий. Нормативы по энергопотреблению и теплозащите. Главное управление архитектуры и градостроительства Самарской области. Самара, 2004. 60 с.
научно-технический и производственный журнал rj - , г : .,. . г "36 март 2011 ЩЦДОМШШ ®
