Главная ->  Публикации 

 

Выбор эффективных минеральных материалов для индивидуального строительства в условиях России


Жилищный и энергетический кризис. Созданная в России в 50-60-е годы мощная база строительной индустрии, производящая 75 млн. м2 жилых и 25 млн. м2 общественных зданий, была ориентирована на новое строительство с применением тяжелых и энергоемких сборных и монолитных конструкций из обычного железобетона, керамзитобетона и кирпича [1, 2]. Несмотря на строительство 100 млн. м2 зданий в год на протяжении 60-80-х годов в России продолжился жилищный кризис, начавшийся в связи с быстрой индустриализацией страны в конце 20-х годов и обострившийся в результате разрушений в период Великой Отечественной войны. После распада СССР кризис вновь обострился из-за большой миграции населения из бывших республик Союза и районов Крайнего Севера, сокращения численности армии и ее вывода из стран – членов СЭВ, а главным образом по причине снижения объемов строительства более чем в 2 раза. В ближайшие годы можно ожидать еще большего обострения кризиса из-за массового выбытия из эксплуатации зданий, срок службы которых превысил допустимые пределы, поскольку средств на их ремонт и реконструкцию выделяется в 3-4 раза меньше, чем требуется.

 

 

Россия является самой большой и холодной страной в мире, где для того чтобы жить даже на трети площади, “пригодной” для проживания, необходимо теплое, отапливаемое 6-10 месяцев в году жилье. Для средней полосы России доля отопления в объеме общих энергозатрат промышленности составляет три четверти. Естественно, что топливно-энергетические затраты на изготовление материалов и конструкций, их транспортирование и строительство (ТЭЗ- , а впоследствии на эксплуатацию зданий (ТЭЗ- являются самыми высокими в мире. Аналогичная ситуация и с ТЭЗ-3, идущими на создание и обслуживание инфраструктуры в городах и на транспорте. Три вида ТЭЗ сильно отличаются по величине – ТЭЗ-1 составляют 11% от
ТЭЗ-2 [2]. Суммарные ТЭЗ на одного человека в мегаполисах в 2,5-4 раза больше, чем в поселках, малых городах и на селе.

 

Для того чтобы в ближайшие 10 лет обеспечить всех нуждающихся отдельными квартирами площадью по социальной норме, надо сдавать в год не менее 200 млн. м2 жилья. Средств на это у государства нет, а 90% населения не в состоянии купить себе жилье, которое в связи с улучшением его потребительских свойств становится все более дорогим.

 

В настоящее время по-прежнему выпускаются энергоемкие стеновые материалы (кирпич, керамзит, тяжелый бетон и железобетон). Производство новых эффективных теплозащитных и конструкционно-теплоизоляционных материалов для утепления зданий необходимо увеличить в 4-5 раз [1-4]. Средств на это выделяется мало, в результате значительно возрос импорт дорогих, часто несертифицированных утеплителей, малопригодных для наших условий. Поэтому в условиях России наиболее эффективным выходом является, как и планировалось в 80-е годы, многократное, в десятки раз, увеличение выпуска дешевого ячеистого бетона, особенно неавто-клавного, плотностью D200-D600 [5, 6]. Ячеистые бетоны относятся к разряду легких, экономичных, экологичных, энергоэффективных, негорючих, долговечных (ЛЭЭЭНД) минеральных материалов.

 

В странах Северной Европы и Америки со значительно более теплым, чем в России, климатом эффективных утеплителей на человека сейчас выпускают в 5-7 раз больше. Причем 40-50% из них – высококачественные, волокнистые утеплители из тонкого базальтового и стеклянного волокна; трудногорючие пенопласты и не впитывающие влагу экструзионные пенополистирольные плиты, ячеисто-бетонные блоки плотностью 400-500 кг/м3 и др. [2-4].

 

Кладка стен блоками из автоклавных ячеистых бетонов повышенной точности на клею имеет коэффициент термической однородности r = 0,95- Обычные блоки из автоклавного бетона укладываются на раствор, при этом коэффициент термической однородности r = 0,7-0,75 [7]. Усредненные энергозатраты на изготовление в автоклаве составляют 120 кг у.т. (условное топливо) при D60 Изготовление безавтоклавных ячеистых бетонов легко организовать на базе существующих ЖБИ, ЖБК и ДСК, что потребует минимальных капитальных вложений на закупку дешевого отечественного оборудования, которое в настоящее время разрабатывается и внедряется.

 

Необходимо пояснить, что к экологически чистым относятся материалы, не опасные для здоровья человека при их применении на открытых поверхностях стен и перекрытий, производимые из безвредных природных материалов, не наносящих ущерба равновесию в природе в результате их разработки, не дающих вредных выбросов при производстве, не опасных при транспортировке и захоронении.

 

Во многих городах и странах Северной Европы несколько веков назад из-за вырубки лесов строительство из дерева было запрещено. Поэтому-то у них теперь столь высокие показатели по площади квартир на человека.

 

По своим свойствам ячеистый бетон в кладке стен наиболее близок к дереву (пилится, гвоздится, имеет близкие значения по плотности, паро- и воздухопроницаемости, теплопроводности, теплоусвоению). Однако дерево является горючим и биологически нестойким, т.е. недолговечным материалом.

 

Применение ячеистого бетона возможно в виде мелких блоков и монолита.

 

В настоящее время прекращено массовое строительство деревянных домов в США и Канаде. Эти страны богаты лесом, однако ограничения связаны с охраной окружающей среды, так как в результате вырубки лесов, особенно в условиях холодного климата, легко нарушить сложившееся равновесие в природе, что может привести к экологической катастрофе. Восстановление же лесов в холодном климате очень сложно, дорого и требует многих десятилетий упорного труда. Поэтому дальнейшая варварская вырубка лесов в России также должна быть прекращена.

 

Асбестоцемент (АЦ). Асбестоцементные листы являются самым дешевым листовым материалом, их стоимость в 4 раза меньше стоимости гипсокартонных листов и в 6 раз меньше стоимости фанеры.

 

Для строительства монолитных зданий применяется обычно съемная металлическая, пластиковая и деревянная, из влаго-стойкой фанеры, опалубка. Недостатками такой опалубки являются ее высокая стоимость при малой оборачиваемости, трудоемкость установки и демонтажа, большие затраты на отделку стен после съема опалубки. Поэтому в последние годы во многих странах для стен широко применяют несъемные оставляемые опалубки.

 

Доктор Д-Данниган, руководитель отдела экологии Института асбеста (Канада) выразил следующую мысль: “Чем выше энергозатраты на производство какого-либо продукта, тем больше загрязнение окружающей среды. Известно, что производство асбестоцементных изделий отличается низкими энергозатратами. Чем долговечнее материал, тем меньше энергозатраты на изготовление продукции и, следовательно, меньше вредное воздействие на окружающую среду. Асбестоцементные материалы характеризуются долговечностью. Производство асбестоцементных материалов менее вредно, чем производство поливинилхлорида, используемого для изготовления труб и шифера, т.е. в какой-то мере являющегося альтернативой асбесту. Чем менее сложна технология, тем проще контроль. При кратковременных авариях асбестоцементное производство не представляет существенной опасности для окружающей среды. Асбестоцементные отходы менее опасны, чем отходы других производств. Не сопряжена с опасностью и транспортировка асбестоцемента. Итак, асбестоцемент не требует значительных затрат на производство и отличается долговечностью. Риск для здоровья, связанный с его производством, применением, транспортировкой и складированием отходов, небольшой, т.е. асбест экологически более благоприятен по сравнению с альтернативными материалами” [8].

 

Асбестоцементные изделия, как и ячеистый бетон, относятся к ЛЭЭЭНД минеральным материалам.

 

Новый композиционный ЛЭЭЭНД материал. Конструкции монолитных зданий из теплоизоляционного “Т” D200-400, конструкционно-теплоизоляционного “КТ” D400-1100 и конструкционного “К” D1100-2200 поризованного мелкозернистого бетона (ПМЗБ) с оставляемой опалубкой из асбестоцементных изделий являются наиболее дешевыми и позволяют создать комфортную среду проживания. АЦ изделия пилятся, режутся и крепятся с помощью гвоздей и шурупов, при этом являются биологически стойким, негорючим и долговечным материалом. Из рассмотренного следует, что композиционный материал, состоящий из монолитного ячеистого бетона и асбестоцементных изделий, в наибольшей степени отвечает требованиям ЛЭЭЭНД зданий.

 

В зданиях, где применены асбестоцементные изделия (в них асбест связан матрицей цементного камня), концентрация асбестовых волокон в воздухе помещений, по данным медиков США, в 100-1000 раз ниже ПДК, что указывает на полную безопасность использования этих материалов. Несмотря на это, в принятых в России санитарных правилах при работе с асбестом (№ 5808 от 31.07.9 указывается, что поверхность асбестоцементных изделий в помещениях гражданских зданий должна оклеиваться полимерными пленками или окрашиваться не менее чем двумя слоями краски.

 

Следовательно, в перекрытиях АЦ в большинстве случаев заменяет стальную арматуру, что отвечает требованиям ЛЭЭЭНД зданий. Известно, что наличие в зданиях стальной арматуры усиливает вредные для человека электромагнитные излучения, служит причиной образования токов, способствующих электрохимической коррозии арматуры.

 

Кроме того, в “КТ” бетоне металлическую арматуру трудно анкеровать и необходимо тщательно защищать от коррозии, что затрудняет применение этого бетона в железобетонных перекрытиях, балках, колоннах и несущих стенах. Поэтому в несущих железобетонных конструкциях применяют более плотные ПМЗБ марок D1100 и выше. Следовательно, для ПМЗБ наряду с металлической арматурой, требующейся для несущих конструкций, необходимо иметь коррозионно-стойкую арматуру, пригодную как для “КТ”, так и для конструкционных бетонов. Таковой является несъемная оставляемая опалубка из АЦИ, имеющая хорошее сцепление и работающая совместно с ПМЗБ благодаря одинаковому вяжущему цементу, шероховатой внутренней поверхности листов, близким значениям усадки, ползучести, температурно-влажностных деформаций, а также соотношению модулей упругости материалов ПМЗБ при D400-D2200 Ев=700-24500 МПа и АЦ Еа=10000-20000 МПа. Кроме того, усадочные трещины, образующиеся в ПМЗБ при возведении конструкций здания, преимущественно стен и перекрытий, оказываются закрытыми асбестоцементной облицовкой [9].

 

Для наружных поверхностей стен применяются прессованные листы высшего (А) М25 и первого (Б) М23 сортов плотностью 1,8 т/мЗ, выдерживающие 50 циклов попеременного замораживания и оттаивания, а для внутренних можно использовать и непрессованные листы высшего сорта (А) М20 плотностью 1,7 т/мЗ (ГОСТ 18124-7 . Листы следует использовать не ранее, чем через 28 суток после их изготовления на заводе и выдерживания на теплом складе. Влажность листов к моменту сборки не должна превышать 8%. При раскрое листов отклонения размеров от проектных по длине и ширине не должны превышать 2 мм, разность длин диагоналей – 5 мм. Плоские прессованные листы выпускают длиной до 360 см, шириной до 150 см.

 

Применение несъемной АЦ опалубки позволяет снизить трудоемкость опалубочных работ на 0,15 чел.-ч/м2, а стоимость на 20%, сократить сроки строительства, экономить опалубочные материалы, повысить качество поверхности монолитных зданий и снизить затраты на их отделку.

 

Плиты перекрытия опираются на наружные и внутренние стены. Поскольку они работают в основном в коротком направлении, несущими стенами являются внутренняя и две параллельные ей наружные стены.

 

Перекрытия из ПМЗБ, армированные АЦЛ оставляемой опалубки, предполагается использовать в индивидуальных одно-, трехэтажных пятистенных домах с продольной или поперечной внутренней стеной. Пространственная конструктивная система такого дома образуется вертикальными (стенами) и плоскими горизонтальными (дисками перекрытия) несущими элементами. В зависимости от конструкции вертикальных несущих элементов конструктивной системой домов является пластинчатая (стеновая), а конструктивной схемой – перекрестная с малым шагом стен. Строительная система дома является монолитной, из бетона заданных свойств.

 

Перед окончательной отделкой швы между АЦЛ снаружи и внутри здания выравниваются шпатлевкой, а поверхность бетона перекрытий – слоем ПМЗБ D1200 толщиной 30 мм.

 

Шаг несущих стен определяется длиной АЦЛ, которая составляет 3000-3200-3600 мм по ГОСТ 18124-95 “Листы асбестоцементные плоские” при ширине 1500, 1200 и 800 мм и толщине 12-10-8 мм. Профильные АЦИ в виде бруса, доски, швеллера, тавра, уголка можно делать значительно большей длины по экструзионной технологии.

 

n каменный кирпичный дом с железобетонными перекрытиями и ленточным фундаментом из бетонных блоков с утеплением стен из МНВ жестких плит;

 

Технико-экономическое сравнение. Сравним показатели веса, стоимости и энергозатрат основных материалов, идущих на индивидуальный двухэтажный жилой дом площадью 100 м2 (рис. из разных несущих и ограждающих конструкций:

 

n каменный монолитный дом типа ЛЭЭЭНД с несъемной опалубкой и арматурой из АЦЛ и ПМЗБ заданных свойств;

 

n каменный легкий дом со стенами из ячеисто-бетонных блоков на клею и железобетонными плитами перекрытий из ячеистого бетона;

 

В качестве конструктивной системы дома принят пятистенок с внутренней несущей стеной, идущей вдоль дома перпендикулярно фасаду. Такие дома можно блокировать с соседними боковыми несущими стенами. Освещение помещений обеспечивается за счет окон на фасадах. Крыша двускатная с холодным чердаком. Внутренние размеры в свету между наружными стенами 7,4х7,0 м, а высота этажей от пола до потолка 2,8 м.

 

n легкий дом на деревянном каркасе, обшитый листами из ГКЛ и водостойкой фанерой, облицованной снаружи виниловым сайдингом с утеплителем из МНВ.

 

Каменный дом типа ЛЭЭЭНД со стенами из автоклавных ячеисто-бетонных блоков на клею. Столбчатый фундамент представляет собой 9 кирпичных столбов, которые расположены под пересечениями стен и посередине их длин. Для кладки стен и перегородок применяются ячеисто-бетонные блоки с маркой по плотности D50 Наружные стены выполняются толщиной 500 мм, внутренние несущие – 200 мм, а перегородки – 100 мм. Внутренние поверхности стен оштукатуриваются цементно-песчаным раствором толщиной 25 мм, наружные стены покрываются декоративной штукатуркой. Перекрытия выполняются из сборного железобетона марки по плотности D650 и толщиной 250 мм. Утепление пола первого этажа и чердачного перекрытия делается блоками с маркой по плотности D400, толщиной 300 мм. Перед окончательной отделкой поверхность перекрытий выравнивается слоем ПМЗБ D1200 толщиной 30 мм. Конструкция крыши аналогична первому варианту, но покрыта шифером.

 

Каменный дом опирается на ленточный фундамент из сборных блоков ФБС шириной 60 см. Толщина наружных несущих кирпичных стен 38 см, наружных самонесущих и внутренних – 25 см, а перегородок – 12 см. Стены снаружи утепляются жесткой МНВ-175, которая крепится с помощью клея и дюбелей, а затем штукатурится по стеклосетке. Стены и перегородки изнутри отделываются ГКЛ толщиной 12,5 мм, крепящимися на клею. Во влажных помещениях устанавливаются водостойкие ГВЛ. Перекрытия пролетом 3,6 м на всех этажах из железобетонных плит толщиной 12 см. Подпольное и чердачное перекрытия утепляются МНВ-175 – жесткими плитами толщиной 20 см. Поверх МНВ делается армированная стяжка толщиной 40 мм из легкого бетона D120 Такая же стяжка устраивается и по междуэтажному перекрытию. Поверхность стяжек выравнивается раствором толщиной 10 мм. Крыша покрыта металлическим профнастилом.

 

Колонны фундаментов приняты из безнапорных АЦ труб с наружным диаметром 400 мм и толщиной стенки 17 мм по ГОСТ 1839-72 “Трубы и муфты асбестоцементные для безнапорных трубопроводов”.

 

Монолитный дом типа ЛЭЭЭНД выполняется из двух материалов – АЦИ и ПМЗБ. Деревянные конструкции кровли могут быть заменены на экструзионные доски и блоки из АЦ. Крыша, как и во втором варианте, покрыта шифером. Фундаменты делаются столбчатыми на 9 опорах, с расположением столбов аналогично предшествующему варианту. Основными изделиями из АЦ являются плоские толщиной 10 мм непрессованные листы марки не ниже М200, идущие на стены, перегородки и перекрытия.

 

В конструкциях дома используется шесть марок ПМЗБ по плотности:

 

АЦ брусья, доски, короба, швеллеры, уголки и наличники для сборки опалубки балок и плит перекрытий, кровли, стен и перегородок, отделки проемов под окнами и дверями выполняются по экструзионной технологии с маркой по прочности не ниже М200.

 

D350 – внешние самонесущие стены толщиной 42 см;

 

D300 – утеплитель пола первого этажа и чердачного перекрытия толщиной 27 см;

 

D600 – внутренняя несущая стена толщиной 20 см и перекрытия толщиной 20 см;

 

D500 – внешние несущие стены толщиной 52 см и перегородки толщиной 10 см;

 

D1600 – заполнение колонн и башмаков фундаментов.

 

D1200 – выравнивающий слой бетона по перекрытию толщиной 3 см;

 

Легкий дом на деревянном каркасе опирается на столбчатый фундамент из 9 кирпичных опор. Стены выполняются из бруса 240х150 мм и 150х50 мм, обшитого ГКЛ в два листа толщиной по 12,5 мм и водостойкой фанерой d=10 мм. Фанера с наружной стороны облицована виниловым сайдингом. В качестве утеплителя используется МНВ-12 Для наружных стен толщина МНВ 240 мм, а для перегородок – 40 мм.

 

Перед окончательной отделкой швы между АЦЛ снаружи и внутри здания выравниваются шпатлевкой.

 

Из сравнения вариантов (см. таблицу) видно, что наиболее легким является дом на деревянном каркасе, а наиболее тяжелым – дом из кирпича. Вес монолитного дома в 2,23 раза больше, чем дома на деревянном каркасе, и легче кирпичного в 2,86 раза. Дом из ячеисто-бетонных блоков тяжелее монолитного в 1,34 раза. Наименьшие ТЭЗ имеет монолитный дом из ПМЗБ. ТЭЗ на строительство монолитного дома в 1,65 раза меньше, чем ТЭЗ для дома из кирпича и блоков, и в 1,41 раз ниже, чем для дома на деревянном каркасе.

 

Перекрытия выполнены из бруса 300х150 и 200х100 мм и доски толщиной 36 мм. Полы первого этажа и чердачного перекрытия утеплены МНВ-50 толщиной 300 мм. В качестве звукоизоляции междуэтажных перекрытий используется МНВ-50 толщиной 40 мм. В целях пожарной бе-зопасности потолок обшит огнестойким ГКЛ. Кровля стандартная, как и в первом варианте.

 

В условиях России наиболее просто и дешево наладить строительство монолитных зданий типа ЛЭЭЭНД, в которых несъемная опалубка из АЦИ выполняет роль отделки и арматуры, а ПМЗБ изготовляется из местного песка. ПМЗБ наиболее применяемых марок по плотности D400-D800, как и дерево, не тонет в воде, впитывая при этом меньше влаги, легко пилится и гвоздится, а благодаря хорошим теплотехническим свойствам, паро- и воздухопроницаемости и меньшей эксплутационной влажности создает комфортные условия для проживания. В отличие от дерева ПМЗБ не гниет. Каменные дома из автоклавных ячеисто-бетонных изделий являются энергоемкими, как и кирпичные дома. Этого недостатка лишены блоки из неавтоклавного бетона, твердеющие в естественных условиях или обычных пропарочных камерах, пригодные для кладки стен и утепления покрытий и перекрытий. Следовательно, единственными ЛЭЭЭНД материалами, массовое производство которых практически не потребует капиталовложений, является безавтоклавный поризованный мелкозернистый бетон и асбестоцементные изделия. Изготовление блоков и плит легко наладить на многочисленных ЖБИ, ЖБК и ДСК, а база по производству экологически чистого хризотилового асбеста и АЦИ является крупнейшей в мире. Следовательно, ЛЭЭЭНД дом из таких материалов можно считать наряду с деревянном срубом наиболее типичным русским домом.

 

По срокам эксплуатации наименее долговечным является дом на деревянном каркасе со сроком службы около 25 лет.

 

Более компактным способом блокировки является объединение блок-домов по трем сторонам, а четвертая сторона является единственным фасадом блок-квартиры, где расположены все окна, балконы и входная дверь. Перед фасадом отводится небольшой участок земли под газон и цветочные клумбы, в результате устраняется ничейная земля, обеспечивается ее чистота и порядок. Этот спаренно-блокированный способ является наиболее экономичным, поскольку общая ширина дома около 12 м, глубина же квартир всего 6 м, что обеспечивает их естественное освещение и хорошую инсоляцию, особенно при устройстве эркеров. При такой блокировке квартира вытянута вдоль фасада и получается в виде шестистенка с тремя пролетами малого шага поперечных стен.

 

Еще большую экономическую эффективность дает переход на малоэтажную блокированную застройку, плотность которой не уступает плотности застройки двенадцатиэтажными домами. Блокированные дома имеют отдельный вход и приквартирный участок земли. Вопросы подведения коммуникаций решаются как и в случае стандартной многоэтажной застройки, в то же время уровень комфорта гораздо выше. Блокировать дома-пятистенки следует поперечными стенами так, чтобы малый шаг стен шел по фасаду, в этом случае основная нагрузка плит перекрытий передается на глухие поперечные стены, а фасадные стены с окнами, балконами и дверными проемами фактически являются самонесущими.

 

 

Новейшая американская домостроительная технология. Экономические аспекты поквартирного отопления. Английский интерьер. Водоотвод и всё, что с ним связано. Как бороться с коррозией металла?.

 

Главная ->  Публикации 
Строительным компаниям, мы (http://www.tbc-empire.ru/)предоставляем большие скидки

0.0172