Строительніе статьи 1996

Предпосылки дальнейшего развития производства и применения ячеистого бетона в современных условиях

При оценке конкурентоспособно­сти стеновых материалов в современ­ных условиях необходимо учесть, что в течение последних лет произошло резкое увеличение стоимости энер­гоносителей, удорожание транспорт­ных расходов, появилась ориентация на строительство односемейных и малоэтажных домов.

С целью экономии расхода энер­гоносителей Минстрой Россий­ской Федерации постановлением 18-81 от 11. 08. 1995 г. утвердил и ввел в действие с 01. 09. 95 г. Изменения №3 в СНиИ 11-3—79** «Строительная теплотехника» [1]. Для установления новых нормати­вов теплозащиты жилых зданий приняты уровни снижения удель­ного энергопотребления, которые составили: на первом этапе внед­рения нового строительства —

20 % и для малоэтажных и рекон сгруируемых зданий 40 Гу , на втором этапе внедрения, то есть с

1. 01. 2000 г. - 40 % для всех типов ианпй. При этом необходи­мо отметить, что второй этап для малоэтажных и для всех реконст рупруемых здании вводится с 01,

7. % г. [2].

Вышеупомянутое существенно ме­няет подход к решению задачи оп­тимизации капитальных и эксплуата­ционных затрат при производстве ограждающих конструкций из мелко­штучных изделий. До введения изме­нений [1] мелкоштучные изделия — полнотелый керамический и силикат­ный кирпич, пустотелые камни и блоки из ячеистого бетона со средней плотностью 600—700 кг/м3 могли применяться в однослойных наруж­ных стенах. При этом по показателям трудозатрат и энергозатрат на 1 м2 стены из ячеистого бетона выгодно отличались от стен из кирпича или пустотелых камней [4]. Теперь одно­слойные стены со средней плотно­стью 600 к г/м возможны только В Южной зоне России. В. остальных зонах необходимо предусматривать слоистые конструкции с использова­нием таких эффективных теплоизо­ляционных материалов как минера­ловолокнистые плиты, пенополисти рол и др. В связи с этим, не вникая в более подробный сопоставитель­ный анализ, может возникнуть сле­дующее мнение. Если требуемое со­противление теплопередаче огражда­ющих конструкций может быть обес­печено только с применением эф­фективного теплоизоляционного ма­териала, то какой. материал исполь­зуется в сочетании с ним (кирпич, керамзитобетон, пустотелые камни, ячеистый бетон или др.) не имеет существенного значения. Па приме­рах, приведенных ниже, покажем, что такая постановка вопроса является ошибочной.

Согласно [1] для таких городов средней полосы России как Москва, Тверь. Санкт-Петербург требуемое сопротивление теплопередаче

И"'г (м2 сС/Вт) составляет

Соответственно 3.13, 3,21 и 3,10. На рис. 1 приведены варианты конст­руктивных решений наружных стен, при которых обеспечивается выше­указанное требуемое сопротивление теплопередаче. Варианты стен из ячеистого бетона сопоставляются со стеной из керамического кирпича пустотностью 25—27 %, как матери­ала весьма широко применяемого. Для ячеистого бетона принята сред­няя плотность 600 кг/м, так как выпуск изделий с такой средней плотностью освоен на ячеистобе­тонных заводах Российской Федера­ции. В трех вариантах стен принят одинаковый материал для их утеп­ления. В четвертом варианте приве­дена конструкция однослойной сте­ны из ячеистого бетона средней плотностью 400 кг/м .

Сравнительные технико эконо­мические показатели рассматривае­мых наружных стен приведены в табл. 1. Из нее видно, что стены из ячеистобетонных блоков, утеплен­ных плитами из стекловолокна (или базальтового волокна) дешевле сте­ны из керамического пусто телого кирпича с аналогичным утеплителем приблизительно на 40—50 С/с, пол-

Таблица 1

Ni. it' трудозатраты ии производство материалов и позволение стен из ячеистого бетоца па 35 % меньше. Энергозатраты на производство ма­териалов (с уметом производства соответствующего количества утеп­лителей, растворов, цемента, изве­сти. пиломатериалов) в расчете на I м‘ стены из ячеистобетонных бло­ков меньше па 20—50 %. Технико - экономические показатели сплош­ной стены из ячеистого бетона находятся в основном па уровне показателей слоистых ячеистобе­тонных стен. Преимуществом сплошной кладки является умень­шение трудозатрат при возведении стен в 1,3 раза по сравнению со слоистыми ячеистобетонными сте-

Истого бетона должен быть при­нят равным 0,12 при расчетном массовом отношении влаги в материале равным 4 %.

Все вышеуказанные требования соблюдаются, например, известны­ми фирмами «Сипорекс», «Итонг» п др. Соблюдение этих же требовании в Российской Федерации до сих пор не обеспечивалось. Это нроислодп - ло не потому, что их обеспечить невозможно, а потому' что до вве­дения изменений 11 ] к СНиП 11-3— 79 [3] в этом не было никакой

Необходимости. До введения изме­нений [1] из ячеистого бетона в средней полосе Российской Феде­рации могли применяться одно­слойные ячеистобетонные стены со средней ПЛОТНОСТЬЮ ()00 кг/м толщиной 30 см и кладкой на растворе. При кладке на растворе требуется меньшая точность геомет­рических размеров изделий (± 5 мм), что. в свою очередь, позволяет применять упрощенные конструк­ции резательных машин, например типа «люберецкой» или «Силбетб - лок».

.Производство изделий из яче­истого бетона со средней плотно­стью 600 кг/м по сравнению с производством таких же изделий, но со средней плотностью 400 кг м[1] требует меньше энергозатрат на под­готовку сырьевых материалов и их автоклавную обработку.

Введение новых, более высоких требований по теплозащите здании полностью меняет сложившееся от­ношение к понижению средней плотности ячепстобетонных изделии и повышении! точности их геомет­рических размеров до * 1,5 мм с целью возможности кладки на юсн>. Ниже будут более подробно изло­жены возможности обеспечения ячепстобетонных заводов необходи­мым оборудованием, выпускаемым на машиностроительных заводах Российской Федерации.

Что же касается расчетного коэффи­циента теплопроводности / (Вт/м С) при средней ПЛОТНОСТИ 400 К1 , м. то величина /. = 0,12 обеспечива­ется. если расчетное массовое от­ношение влаги в ячеистом бетоне принимать равным 4 %. Однако, СНиП 11-3—7 9" (31 для жилых зданий с нормальным влажностным режимом в регионе Москвы. Твери и Санкт-Петербурга рекомендуют для ячеистого бетона с плотностью 400 кг г’ принимать/. = 0,15 (Вт/м С) При расчетном массовом отноше­нии влаги в материале 12 %. При этом в нормах [3] не приведено дифференцирование расчетного со­держания влаги в материале в зависимости от наличия или отсут­ствия наружного влагозащитною

3

Зф

Покрытия, а также место располо­жения ячепстобетонной стены нал п;п1 под уровнем земли. В нормах Финляндии. например, такой диф­ференцированный подход установ­лен ((>]. Гак, для наружных стен и:) ячеистою бетона средней плотно­стью 400 кг/м3, выполненных над уровнем земли, и имеющих влаго­защитное отделочное покрытие рас­четное массовое отношение влаги в ячеистом бетоне принято равным

4 % и расчетный коэффициент теплопроводности / = 0,12 (Вт/м “С). Обоснованность этих величин подтверждена многочисленным опытом эксплуатации зданий и экс - пери м е нтал ьными и сед ед овация м и.

Представляется целесообразным в Российской Федерации при раз­работке методических рекоменда­ции по расчету и рекомендуемых конс трукций стен е учетом требова­ний [1] для ячеистобетонных конст­рукций также предусмотреть более дифференцированный подход при установлении расчетных характери­стик по теплопроводности. Как вид­но пз табл. 1, при одинаковом сопротивлении теплопередаче од­нослойные наружные степы из яче­истого бетона ЯВЛЯЮТСЯ конкурен тоспособными с многослойными стенами. Не менее важным аспектом является обеспечение комфортных условии при эксплуатации. Одно­слойные стены из ячеистого бетона наряду со стенами из дерева отно­сятся к наиболее комфортным кон етрукцпям наружных стен.

Вышеизложенные аспекты тепло­защиты зданий относятся к так называемому поэлементному нор­мированию различных видов ограж­дающих конструкций, например, на­ружных стен. Поэлементное норми­рование обеспечивает минимальные требования к теплозащите отдель­ных элементов ограждающих конст­рукций. При проектировании зданий в соответствии с новыми нормати­вами кроме поэлементного норми­рования предусмотрено так называ­емое системное нормирование зда­ния и целом или его отдельных замкнутых объемов [2]. Системное нормирование обязывает проекти­ровщика применять такие требова­ния для отдельных элементов, кото­рые обеспечивают фиксированные величины удельных энергозатрат па отопление зданий, приходящиеся па

1 м отапливаемой площади. Таким образом, важно не только обеспе­чить минимальное требование к теплозащите отдельных элементов, например, наружных стен, но рас­сматривать теилопотери здания В Целом. Аналогичный подход реко­мендуется также и нормами Шве­ции, Финляндии и других стран.

_ 4

В рамках настоящей статьи ме ставится цель более - подробно оста­навливаться на отдельных аспектах системного нормирования. В каче­стве иллюстрации на рис. 2 приве­дены требуемые величины сопро­тивления теплопередаче Но'1’ (м2 “С/Вт) отдельных элементов ог­раждающих конструкций примени­тельно к Московской области, оп­ределенные согласно [1, 2]. При использовании этих величин К',"' Для жилого дома общей площадью 120 м2 и площадью окон 15 % от площади этажа рассчитаны тепло - потери в % через отдельные эле­менты ограждающих конструкций (см. рис. 2). Очевидно, что тепло - потери через наружные стены со­ставляют всего 16 % от общих теплогютерь здания. Это еще раз подтверждает насколько важно рас­сматривать теплозащиту здания в целом. С другой стороны, такой подход позволяет варьировать под­бором конструкции и стоимости ограждений. Например, для той же Московской области, как видно из рис. 2 для окон Яс'р = 0,42 м2 °С/Вт. Однако, для этого региона рекомен­дуется трехслойное остекление с новой конструкцией окон, имеющих стеклопакеты с теплоотражающими покрытиями и др. (2]. Для таких окон сопротивление теплопередаче выше требуемого и составляет 0,565 м2 °С/Вт. Применив эти окна для того же примера, приведенного на рис.

2, можно уменьшить ЯоР для на­ружной стены, конструкции чердач­ного или подвального перекрытия. При этом важно, чтобы была обес­печена нормированная величина энергозатрат на 1 м2 отапливаемой площади. С другой стороны, если в каком-то регионе окна с усовершен­ствованной конструкцией недоступ­ны, а могут быть использованы только обычные деревянные окна, для которых сопротивление тепло­передаче составляет 0,25—0,34 м" "С/Вт, тогда Я"4’ для других ограж­дающих элементов того же здания должно быть повышено.

Таким образом, введение новых норм по теплозащите зданий |1] требует от проектировщика и стро­ителя дома не только соблюдения этих норм, но и сопоставительного анализа стоимости различных вари­антов и комбинаций материалов для ограждающих конструкции, окон п дверей. Конкурентоспособность жилого дома из ячеистого бетона заключается не только в эффектив­ности этого материала в наружных стенах (см. табл. 1). Из ячеистого бетона могут изготавливаться пере­мычки и плиты средней плотностью 500—600 кг/м3 для подвальных и чердачных перекрытий, чем обеспе­чивается еще более дешевое и экономичное строительство жилых домов. Строительство такого дома проиллюстрировано на обложке этого номера журнала.

Для решения вопросов строи­тельства новых и модернизации существующих цехов или заводов по производству ячеистого бетона необходимо иметь такую организа­ционную структуру, которая способ­на взять на себя координацию всех вопросов по проектированию, ко. м-

9

Пдектацип и изготовлению оборудо­вания, сю монтажу и наладке. С этой целью создано росснйско-эс тонс кос предприятие «Силбстнпду - стрия», которое работает и тесном контакте с АО «Строймаш», Полого еьеким заводом «Строммапшпа» н АО «Яйко».

АО «Яйко» (Таллин) является правоприемником бывшего инсти­тута НИПИсиликатобетон в разра­ботке технологии и оборудования для подотраслей ячеистого бетона, силикатного кирпича, сухих отде­лочных смесей и кладочных соста­вов. Налаженные тесные связи с машиностроительными заводами России позволяют АО «Силбетинду - стрии» решить все технические воп­росы без привлечения иностранных фирм. Не требуются валютные сред­ства на Изготовление оборудования и поставку запасных частей, так как все оборудование изготавливается в России. Что же касается оплаты затрат АО «Яйко», то в настоящее время отлажена и и действует сис­тема платежей между Российской Федерацией и Эстонской Республи­кой в рублях. Это существенно облегчает решение вопросов фи­нансирования для большинства предприятий России.

АО «Силбетиндустрия» для про­изводства ячеистого бетона предла­гает технологические линии мощно­стью от 20 до 240 тыс. м3 изделий в год. В рамках настоящей статьи несколько подробнее излагаются некоторые аспекты строительства так называемых «минизаводов» — технологических линий годовой производительностью 20—60 тыс. м'. Проблема строительства таких технологических линий весьма ак­туальна и потому, что они в боль­шинстве случаев могут быть разме­шены в существующих или недост­роенных пролетах промышленных зданий, в том числе на заводах КПД (крупнопанельного домостроения), традиционная продукция которых для односемейного и малоэтажного жилищного строительства не имеет спроса. Это обусловлено тем. что при монтаже панелей ограждающих стен высотой «па этаж» и гиц^г покрытия размером «на комнату» требуется применение монтажных кранов большой грузоподъемности. Кроме этого ограниченность в вы­боре архитектурно-планировочных решений жилых домов в большин­стве случаев не устраивает покупа­теля.

Таким образом, в части произ­водства ограждающих конструкций па существующих КПД практически единственной альтернативой явля­ется переход па производство мел - коштучпых изделий взамен панелей

Выпуск мелкоштучных изделий из автоклавных бетонов. При этом ком­поновка оборудования предусматри­вает:

— использование пролета без его перестройки с дальнейшей экс­плуатацией существующего гру­зоподъемного оборудования устройством металлической эта­жерки смесеприготовительного участка внутри пролета;

— использование существующих трактов подачи сырьевых матери­алов и существующих складок цемента и заполнителей;

— использование существующих коммуникаций энергоснабжения, теплоснабжения и канализации:

— организацию монтажа оборудо­вания технологической линии без остановки производства деталей КПД;

— минимального срока монтажа оборудования.

Технологическим процессом предусматривается выпуск мелких стеновых блоков в объеме до 60 тыс. м3 в год (средней плотностью 400—600 кг/м3) при режиме работы пять дней в неделю в три смены на резательных машинах, обеспечива­ющих точность геометрических раз­меров изделий как для кладки на растворе, так и для кладки на клею.

5

Технологические линии рассчитаны на использование автоклавов диа­метром 2 м или 2,0 м, как наиболее дешевых и распространенных. В случае невозможности применения автоклавов, например, из-за недо­статка средств, можно организовать выпуск этих же изделий из неавток­лавного ячеистого бетона средней платностью 600—700 кг/м3 с веде­нием тепловлажностной обработки в безнапорных пропарочных камерах.

В качестве сырьевых материалов рекомендуется применять негаше­ную известь, цемент, кварцевый песок, алюминиевую пудру. В каче­стве кремнеземистого компонента возможно применение золы-уноса, тонкодисперсных кремнеземистых промышленных ОТХОДОВ И др. В каждом конкретном случае необхо­димо рассматривать целесообраз­ность применения тою или другого сырьевого материала, так как до­ставка их со стороны потребует строительства узлов приема и хра­нения. В части целесообразности производства неавтоклавного яче­истого бетона необходимо отметить следующее. В последние годы поя­вилось немало публикаций, авторы которых рекомендуют производить неавтоклавный ячеистый бетон, что дешевле производства автоклавного ячеистого бетона. Это действитель­но так, но необходимо иметь в вид}', что автоклавный и неавтоклавный бетон — это два материала, совер­шенно разные по качеству и, сле­довательно, по области применена. Сторонники неавтоклавного бетона, как правило, умалчивают очень су­щественный недостаток неавтоклав - пого бетона — усадку.

В процессе автоклавной обработ­ки гидросиликаты синтезируются в кристаллическом состоянии, что обеспечивает более высокие проч­ностные характеристики, а главное уменьшает объемные деформации (усадку) при эксплуатации. Так. усадка автоклавных бетонов сотав - ляет 0,5—0,7 мм/м, неавтоклавных

— 2—3 мм/м.

Большая усадка неавтоклавного ячеистого бетона вызывает трещи - нообразование в ходе эксплуатации изделий. В результате происходит отслаивание штукатурки и уменьше­ние долговечности изделий. Поэто­му наружные стены, выполненные из неавтоклавных ячеистобетонных блоков, должны иметь с наружной стороны облицовку из кирпича или листовых материалов, а с внутрен­ней должны быть покрыты сухой штукатуркой или обоями. С введе­нием новых требований по тепло­защите зданий [1], когда при сред­ней плотности 600 кг/м3 независи­мо от того, используется автоклав­ный или неавтоклавный бетон, не­обходимо применять решения на­ружных стен, приведенных на рис. 1, позиции 1, 2, 3, неавтоклавный бетон без особых опасений может быть рекомендован как стеновой материал. В то же время его при менен ие в армированных элементах плит покрытия и перекрытия ввиду большой усадки исключается.

В табл. 2 приводятся технико-эко­номические показатели технологи ческих линий производительностью 40 и 60 тыс. м в год. Это один из вариантов минизавода с разрезкой массивов на поддонах, полный ком­плект оборудования для которого может быть изготовлен на Болого - евском заводе «Строммашина». На рис. 3 представлен общий вид машины для резки изделий на поддонах «минизавода» на Рязан­ской ГРЭС (г. Новомичуринск). Более подробную информацию можно получить в организациях, адреса которых указаны на обложке настоящего номера журнала.