Газобетон автоклавного твердения - сравнительно новый материал
для Украины. Он соединяет в себе две функции, выполняемые стеной
- несущая способность и теплоизоляция.
В этой статье мы рассмотрим три варианта его применения - в однослойной
наружной стене и 2 варианта - в многослойной.
Вначале ознакомимся с требованиями
к кладке вообще, затем сравним
кладку из газобетона с кладкой кирпичной с утеплением, и в конце
сделаем выводы - что же лучше.
Сравнение стоимости стеновых конструкций из газобетона и кирпича
- см. здесь.
Отзывы пользователей - см. здесь.
Некоторые часто повторяющиеся ошибки при работе с газобетонными
блоками описаны здесь,
здесь
и здесь.
Несмотря на ряд очевидных преимуществ, этот
материал требует осторожного отношения при его применении. Анализируя
доступную информацию по опыту
строительства из газобетонных блоков (далее - ГБ), становится
ясно, что соседние страны за последний десяток - полтора лет
на себе испытали их в массовом строительстве, и сделав неизбежные
ошибки, вышли на достаточно успешно реализуемую технологию.
Но эта технология обусловлена и некоторыми ограничениями.
Так, например, в отличие от обычной кладки
керамическим кирпичом на цементно - песчаном растворе (далее
ЦПР), здесь требуется "после укладки очередного ряда блоков
обязательно выравнивать поверхность кладки с помощью терки,
а образовавшуюся пыль стряхнуть сметкой" (полностью цитату
см. здесь [ 1 ]). В
местах укладки арматуры (это надо делать достаточно часто) выполняются
штробы, и далее "нарезанные штробы должны быть обеспылены.
Это может быть сделано сметкой или строительным феном".
Понятно, что особой тщательности при выравнивании
поверхности кладки и сметении пыли (!) можно добиться от обычных
строителей только драконовскими мерами, а быть уверенным в результате
- только в случае постоянного своего присутствия на стройплощадке.
Видимо, для компенсации таких моментов в строительном процессе
фирменное руководство YTONG предлагает применять в конструктивных
расчётах понижающий коэффициент в случаях, когда надлежащий
уровень качества работ недостижим [ 2
].
Также необходимо выполнение монолитных поясов
и надоконных перемычек. Это означает, что строители делают своими
руками арматурные каркасы, укладывают их с нормативными зазорами
в опалубку (для образования перемычек - в т.н. U-блоки), заливают
здесь же приготовленную бетонную смесь и тщательно вибрируют
её. Конечно, это не очень сложные операции, но требующие 100%
правильности выполнения (для справки - в кирпичных конструкциях
стен мы стараемся обычно применять т.н. сборные ж.б. перемычки,
заводского изготовления, а пояса в зданиях на нормальных грунтах
не применяем вовсе).
Тем не менее, некоторое усложнение технологии
кладки стен и выполнения надоконных перемычек не изменяет главного:
ГБ позволяет упростить конструкцию наружной стены, не применяя
в ней утеплители (ведь устройство наружного утепляющего слоя
и слоя облицовки, помимо удорожания, означает усложнение строительных
работ и предъявляет повышенные требования к контролю за ними,
плюс есть риск потери утеплителем своих свойств со временем).
И если мы делаем однослойную конструкцию из ГБ, то она позволяет
решить все задачи по несущей способности 2-х этажного здания
и его теплосбережению, будучи при этом не слишком сложной в
исполнении (с оговорками, см. выше).
Здесь мы рассмотрим несколько конструкций
наружной стены (далее - КНС) из ГБ, схемы которых представлены
ниже: КНС-1 - это однослойная стена толщиной 40 см из ГБ на
клею; КНС-2 - двухслойная стена из ГБ на ЦПР + слой утеплителя
(минеральная вата); КНС-3 - трехслойная стена из ГБ на ЦПР +
слой утеплителя + вентилируемая воздушная прослойка и облицовочный
слой (керамический кирпич или сайдинг).
ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИЯМ
НАРУЖНОЙ СТЕНЫ
Требования, которым должны удовлетворять
все КНС, таковы: несущая и теплоизолирующая способности и
долговечность.
Начнем с первого - требования по несущей
способности. Соответствие им определяется расчётом, и
для 2-х этажного здания стена толщиной 40 см из ГБ проходит
при условии, что марка блоков по прочности будет не менее
25, кладка будет вестись на клею М15 с толщиной шва 1,5 -
3 мм (либо на ЦПР М50 с толщиной шва 10 - 15 мм); при этом
в тех участках стен, где нагрузки превышают 6 Мпа, необходимо
выполнять усиление конструкции.
Из теплотехнического расчёта для
КНС-1 (см. ниже), будет
ясно, почему мы выбрали стену именно такой толщины - 40 см.
Расчёт показывает, что при такой толщине стены нормативное
сопротивление теплопередаче (2,8 м2 ?К/Вт) достигается "впритирку".
Для вариантов КНС-2 и КНС-3 в целях удобства сравнения была
принята та же толщина стены из ГБ, но в этих вариантах вполне
возможно делать толщину стены меньше, соразмерно наращивая
толщину утеплителя.
По третьему же требованию, долговечности,
можно только принять за основу две нормативных установки -
несущие стены должны выдержать 100-летний срок эксплуатации
(что соответствует I степени долговечности конструкций согласно
ранее действовавшему СНиП II-В.2-71), а утеплитель - 25 лет
(п. 1.15 ДБН В.2.6-31:2006). Степень долговечности конструкций
подведёт нас к такому вопросу, как требуемая морозостойкость
стены: в СНиП II-В.2-71 (как и в заменившем его СНиП II-22-81)
в табл. 1 можно определить морозостойкость исходя из степени
долговечности и влажностного режима помещений здания. Так
как в обычном жилом доме присутствуют помещения и с нормальным,
и с влажным, и с мокрым режимом, то мы выбираем влажный режим
как среднехарактерный и получаем требуемую морозостойкость
кладки Мрз35. Для мокрых помещений, таких, как санузлы и ванны,
придётся в таком случае гидрофобизировать кладку из ГБ и закладывать
пароизоляцию с внутренней стороны стены, чтобы руководствуясь
п. 2б примечаний к таблице, можно было также применять стену
из материала с Мрз35.
Теперь, зная требуемую (или, вернее, желательную
- тут всё зависит от желаемого срока эксплуатации здания)
степень морозостойкости стены, сравним её с морозостойкостью
имеющегося в продаже ГБ. Если она ниже требуемой Мрз35, тогда,
руководствуясь п. 2а табл.1, мы можем здесь рассчитывать на
защитный слой штукатурки с морозостойкостью не менее Мрз35
и толщиной не менее 35 мм [ 3
].
СРАВНЕНИЕ
Сравним стену из ГБ, в частности, КНС-1,
с многослойной стеновой конструкцией из кирпича (см. Узел
3 на странице Стены
кирпичных домов).
В части несущей способности стена из ГБ
плотностью 400 на клею достигнет значений расчётного сопротивления
ок. 0,6 Мпа, кладка же из кирпича М100 на ЦПР М50 - 1,5 Мпа.
Разница почти в 3 раза. Нельзя сказать, правда, что такая
большая прочность кирпичной кладки востребована для стен 2хэтажного
особняка. Для отдельных простенков и столбов - да, необходимо,
но для всех стен это скорей, просто запас прочности, который
позволяет выстоять этим стенам в случае разных нештатных ситуаций.
Теплосбережение: общее сопротивление КНС
теплопроницанию у обеих конструкций - соответствует нормам
(правда, иначе и быть не могло - мы сравниваем только "правильные"
конструкции).
Долговечность. Тут у обеих конструкций
есть свои "ахиллесовы пяты". У многослойной кирпичной
кладки - состояние утеплителя после
5 - 10 лет эксплуатации. В случае применения базальтовой
ваты не очень жёстких сортов и линейной структуры волокон
возможно ухудшение её изолирующей способности в результате
просадки от собственного веса. Кирпич же, понятное дело, способен
противостоять воздействию времени почти вечно.
Наша КНС-1 из ГБ имеет тоже одно слабое
место - наружная штукатурка или облицовка плиткой: здесь на
сегодняшний день складывается неоднозначная ситуация [ 3
], которая не позволяет с уверенностью гарантировать долговечность
облицовочного слоя, наносимого "мокрым" способом.
Сама же кладка из ГБ, будучи выполненной без отступлений от
технологии производителя, должна простоять запланированные
100 лет.
С проблемой долговечности здания вплотную
связана проблема контролируемости строительного процесса.
В строительстве принято освидетельствование таких работ, качество
которых нельзя будет проверить после выполнения последующих
за ними работ. Они называются "скрытые работы",
и их качество проверяют проектировщик, заказчик и подрядчик
совместно, подписывая соотв. Акты. Это такие работы, как изоляционные,
армирование, и т.д. От того, насколько точно выполнены скрытые
работы, зависит судьба того или иного элемента строения. И
здесь важно, чтобы приёмка таких видов работ была осуществимой
и, желательно, удобной.
В конструкциях многослойной кирпичной кладки
такой скрытой работой является устройство слоя утепления,
и отсутствие щелей в слое мин. ваты можно легко проверить
разовым осмотром перед началом ведения облицовочного слоя
(кирпича или сайдинга). Поэтому здесь у многослойной кирпичной
кладки - большой плюс. Что же касается кладки из ГБ, то здесь
отсутствует слой утеплителя и, соответственно, необходимость
его контроля, но добавляются:
1. устройство монолитных поясов и перемычек;
2. выравнивание каждого ряда кладки из
ГБ (с обеспыливанием!);
3. армирование кладки со штроблением и
обеспыливанием;
И если монолитные работы, армирование кладки
можно проверить за один визит на каждый из элементов, и простым
осмотром, то упомянутое обеспыливание возможно проверить на
каждом ряду кладки, только если постоянно присутствовать на
площадке. Как и говорилось выше, этот нюанс ведения работ
учтён, похоже, в инструкциях по конструктивному расчёту стен
из ГБ, см. [ 2 ],
но, думается, злоупотреблять наличием небольшого конструкционного
запаса не следует и требовательность к ведению работ не должна
снижаться.
Конструкция КНС-2 в сравнении с многослойной
кладкой по стоимости выигрывает уже совсем мало; с учётом
всех сопутствующих работ и операций её сложность и требовательность
к контролю ненамного меньше, чем у многослойной кладки.
КНС-3 и вовсе не отличается от многослойной
кладки количеством слоёв, а вот по стоимости, сложности и
степени требовательности к контролю даже превосходит.
ВЫВОДЫ
Итак, для КНС-1, которую мы выбрали,
как наиболее простой и экономный вариант стены из ГБ, справедливо
будет сказать следующее: этот вариант выигрывает у многослойной
стеновой конструкции с применением кирпича по параметру стоимости;
в плане же простоты возведения разница также имеется, но не
очень велика.
Упомянутые выше требования по кладке из
ГБ задают достаточно высокий уровень контроля за строительством,
а некоторые моменты придётся неизбежно принимать на веру.
Вот тут у застройщика есть выбор между высококвалифицированной
фирмой с многократным опытом возведения зданий из ГБ (которой
можно будет доверять, не переживая по поводу 100%-ного выполнения
технологии), и между обычной бригадой, которую придётся контролировать
(а иной раз и обучать) самому.
Конструкции КНС-2 и КНС-3 даются здесь
для сравнения, но не рекомендуются ввиду отсутствия выигрыша
по сравнению с многослойной стеновой конструкцией с применением
кирпича. Эти 2 типа стены ненамного проще многослойной кирпичной,
а по стоимости разница если и есть, то только у КНС-2.
Напоследок необходимо сказать, что возможно
выполнение КНС-1 с наружным облицовочным слоем из кирпича
или сайдинга и вентилируемой воздушной прослойкой. Так будет
несколько дороже рассматриваемого здесь исполнения КНС-1,
но даст и больше гарантий по долговечности облицовочного слоя.
ПРИМЕЧАНИЯ И ССЫЛКИ 1 Руководство
пользователя AEROC, глава 4.2, стр. 24:
"ВАЖНО! После укладки очередного ряда блоков обязательно
выравнивайте поверхность кладки с помощью терки. Между соседними
блоками не должно остаться перепадов уровня. Если не выполнить
эту операцию, в кладке возможно образование локальных вертикальных
трещин в местах концентрации напряжений. Образовавшуюся пыль
стряхните сметкой." Рекомендации
по применению YTONG, стр. 8:
"Затем, после тщательного удаления пыли, образовавшейся
в результате шлифовки, укладываются угловые блоки, между ними
натягивается шнур, затем, как и в первом слое, укладываются
остальные блоки"
2 Проектирование
конструкции зданий со стенами из блоков YTONG, глава 4.2.
Параметры прочности стены, стр.29:
"(1) Величины коэффициентов запаса прочности частей согласно
PN-В-03002:1999 в зависимости от категории выполнения строительных
работ составляют:
для категории А = 1,7
для категории В = 2,2
Категории выполнения строительных работ А и В определяются
следующим образом:
Категория А выполнения работ: работы по кладке выполняет соответствующим
образом обученная бригада под контролем прораба, используется
раствор заводского
изготовления, а если раствор готовится на площадке, необходимо
контролировать
дозировку составных частей, а также прочностные характеристики
раствора; качество работ контролирует независимое от исполнителя
лицо, обладающее соответствующей квалификацией.
Категория В выполнения работ: условия проведения работ категории
А не соблюдаются, а качество работ может контролировать лицо
с соответствующей квалификацией, уполномоченное исполнителем."
3
Опыт использования ГБ на Украине и в России показал существование
проблем по долговечности штукатурок.
"Опыт применения стеновых конструкций
из неавтоклавного пенобетона показывает недостаточную долговечность
традиционных цементно-песчаных штукатурок. После нескольких
лет эксплуатации штукатурный слой покрывается трещинами, отслаивается
от основания. Традиционно это объясняют повышенными усадочными
деформациями неавтоклавных газо- и пенобетонов при высыхании.
Однако известны случаи, когда цементно-песчаная штукатурка
отслаивается и от автоклавного ячеистого бетона, усадочные
деформации при высыхании которого в 4-5 раз ниже, чем у неавтоклавного."
цитата из статьи "Штукатурные
составы для газо, пенобетона"
Таким образом, штукатурка для применения
на автоклавных ГБ способна выстоять нормативный срок эксплуатации
для наружного утепления (25 лет) и служить морозозащитой для
ГБ, если её параметры будут следующие:
1. Толщина слоя - не менее 35 мм;
2. Паропроницаемость штукатурки должен
быть больше паропроницаемости применяемого ГБ (к-т паропроницаемости
для Д400 = 0,23, для Д500 = 0,2 и для Д600 = 0,17), и сопротивление
паропроницаемости всего штукатурного слоя д.б. не более 0,5
м2.ч.Па / мг;
3. Прочность на сжатие (или модуль упругости)
штукатурки должна быть сравнима с такими же параметрами применяемого
ГБ;
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ
КНС-1
газобетон Д400 на клею
оштукатурен изнутри и снаружи
№ слоя
принятые материалы
толщина
к-т теплопр.
R (сопротивление теплопрониц.)
метр
В/м * C
R1
штукатурка внутренняя известково
- песчаная
0,025
0,81
0,033
R2
несущая стена из газобетона об.
весом 400 на клею
0,4
0,15
2,667
R3
штукатурка наружная известково
- песчаная
0,035
0,81
0,046
= 1/8,7 +
0,033 + 2,667 + 0,046 + 1/23 =2,9
где
= 8,7,
= 23,
= 2,8
Условия эксплуатации ограждающих
конструкций -Б
таким образом,
> ,
что удовлетворяет требованиям ДБН
КНС-2
газобетон Д600 на ц.п.р.
утеплён и оштукатурен снаружи
№ слоя
принятые материалы
толщина
к-т теплопр.
R (сопротивление теплопрониц.)
метр
В/м * C
R1
штукатурка внутренняя известково
- песчаная
0,025
0,81
0,031
R2
несущая стена из газобетона об.
весом 600 на цементно-песчаном растворе 1800кг/м3
с толщиной швов 10-12 мм
таким образом,
> ,
что удовлетворяет требованиям ДБН
КНС-3
газобетон Д600 на ц.п.р.
утепление и облицовочный кирпич снаружи
№ слоя
принятые материалы
толщина
к-т теплопр.
R (сопротивление теплопрониц.)
метр
В/м * C
R1
штукатурка внутренняя известково
- песчаная
0,025
0,81
0,031
R2
несущая стена из газобетона об.
весом 600 на цементно-песчаном растворе 1800кг/м3
с толщиной швов 10-12 мм
0,4
0,25
1,6
R3
минвата ROCKWOOL FASROCK
0,05
0,045
1,111
R4
воздушная вентилируемая прослойка
0,09
R5
кладка из облицовочного кирпича
0,12
= 1/8,7 +
0,031 + 1,6 + 1,111 + 1/23 =
2,9
где
= 8,7,
= 23,
= 2,8
Условия эксплуатации ограждающих конструкций - Б
таким образом,
> ,
что удовлетворяет требованиям ДБН
комментарии к расчётам по теплотехнике:
При расчёте теплопроводности
проектировщик обязан руководствоваться нормативными значениями
расчётных коэффициентов, в данном случае к-та теплопроводности
"лямбда". Для кладочных материалов принято пользоваться
к-тами именно для кладки в целом, включая и швы, а не для
её элементов в отдельности - кладочных камней и раствора.
И здесь есть пробел в нормах - таблица к-тов ДБН В.2.6-31:2006
даёт значения именно порознь, без значения по кладке в целом.
Производители же ГБ, в конкуренцию нормативным данным, предлагают
собственные значения к-тов - кто для кладки в целом, кто для
блока в отдельности. Так, к-т "лямбда" для ГБ блоков
Д400 производства Новокаховского завода дан по результатам
испытаний равным 0,077 Вт/м·°С, как написано в протоколе,
"при влажности воздуха 60 - 65%" (влажность
воздуха 60 - 65% соответствует сухому состоянию материала,
а в условиях реальной же эксплуатации она достигает 80% (состояние
"А") и 97% (состояние "Б"); в сухом состоянии
теплопроводность меньше, в условиях эксплуатации, когда материал
увлажнён, теплопроводность больше).
Применить данный коэффициент, как бы он ни был хорош, в таких
условиях не представляется возможным - в соответствии с данным
ДБН условия эксплуатации материалов стен жилых помещений для
большей части Украины относятся к условиям эксплуатации в
состоянии "Б".
Также имеются таблицы расчётных параметров
по ГБ блокам производства "Н+Н", где указыватся
к-ты теплопроводности как по блокам отдельно, так и в составе
кладки, причём даны расчётные к-ты как по кладке на клею,
так и по кладке на цементно - песчаном растворе. Для кладки
на клею из ГБ блоков Д400 производства "Н+Н" дается
величина к-та теплопроводности "лямбда", равная
0,15, для кладки на цементно - песчаном растворе из ГБ блоков
Д600 - 0,25. Вот эти величины и были заложены в наш расчёт,
как наиболее корректные.