1. Стеновые материалы

В связи с резким увеличением нормативного теплосопротивления наружных стен в разряд острейших выдвинулась проблема создания эффективных теплоизоляционных материалов для однослойных стен. Поскольку создание новых материалов, соответствующих нормативам, требует времени, практики, ученые обратились к хорошо знакомым материалам – ячеистым бетонам.

Как известно, они подразделяются на две группы: ячеистые газобетоны, ячеистые пенобетоны. И те, и другие по назначению и средней плотности делятся на три подгруппы:

– теплоизоляционные с   500 кг/м³;

– конструкционно-теплоизоляционные с  = 500900 кг/м³;

– конструкционные с  = 9001200 кг/м^3..

По условиям твердения выделяют автоклавные бетоны, твердеющие в среде насыщенного пара под давлением 0,8–1,6 МПа при температуре 170–200 С, и неавтоклавные, твердеющие в естественных условиях при электропрогреве или пропаривании при атмосферном давлении и температуре до 100 С.

Учитывая невысокую прочность, целесообразнее использовать ячеистые бетоны в малоэтажном строительстве тем более, что теплопотери в одно-двухэтажных домах в 4–5 раз больше, чем в квартирах многоэтажных зданий. Очевидно поэтому из общего объема стеновых материалов (13,5 млрд шт.), выпущенных в 2002 г. в РФ, около 8–10 % приходится на долю стеновых материалов из ячеистых бетонов, что составляет примерно 1–1,35 млрд шт. в год.

В комплексных мероприятиях по развитию промышленности стеновых материалов на период до 2010 г., разработанных Госстроем РФ, намечено доведение объема стеновых материалов до 27–30 млрд шт, из них 5,65 млрд шт. (20,4 %) должны составлять стеновые материалы на основе ячеистых бетонов.

К сожалению, среди всего ассортимента выпускаемой из ячеистых бетонов продукции превалирующий объем составляют блоки с плот­ностью 600–700 кг/м³, оказавшиеся по новым требованиям менее эффективными в однослойных ограждающих конструкциях по сравнению со слоистыми стенами. Толщину наружных стен в этом случае пришлось бы увеличить (для Хабаровска например, до 0,87–1,0 м), а чтобы обеспечить требуемый уровень их теплозащиты без увеличения толщины, необходимо снизить среднюю плотность бетонов до 400–500 кг/м³ при сохранении прочности. Такие блоки были бы необходимы в настоящее время и для бурно развивающегося каркасно-монолитного строительства при возведении самонесущих стен.

В большинстве развитых зарубежных стран производство автоклавного ячеистого бетона средней плотности 500 кг/м³ прочностью 2,5–4 МПа для несущих и ограждающих конструкций успешно освоено за счет эксплуатации высокомеханизированных и автоматизированных конвейерных линий, оснащенных качественным технологическим оборудованием.

Отечественное производство значительно уступает зарубежному по оснащению и качеству выпускаемой продукции за исключением нескольких заводов с немецким оборудованием, построенных в западной части России. В связи с этим большинство российских производителей осваивает неавтоклавную технологию, не имеющую такой развитой индустриальной базы, как автоклавная, но зато более простую, малоэнергоемкую, дешевую и прогрессивную. Такая технология предложена учеными МГСУ. Она позволяет снизить среднюю плотность конструкционно-теплоизоляционного поробетона до 400–500 кг/м³ и повысить его прочность в проектном возрасте до 2,5–3,5 МПа; ликвидировать капиллярную пористость и уменьшить теплопроводность; отказаться от помола компонентов и любых видов тепловой обработки; применить новый способ разрезки массивов. Себестоимость и фондоэнергоемкость продукции при этом снижаются практически вдвое.

Приведенные в табл. 1.1 данные свидетельствуют о принципиальной возможности создания неавтоклавного бетона, эквивалентного по свойствам автоклавному. Это позволит сертифицировать его на соответствие стандартам серии РФ ИСО 9000 и критериям прогрессивности строительных материалов, разработанным комиссией экспертов Европейского Союза, что значительно повысит его конкурентоспособность.

Таблица 1.1

Физико-технические показатели поробетона средней плотности 400–500 кг/м³

Показатели	Неавтоклавный	Автоклавный
		СНиП 2.03.01, II -3-79*	ГОСТ 25485
Класс бетона по прочности на сжатие	В2; В2,5	В1; В1,5	В1–В1,5
Средняя прочность, МПа	2,5–3,5	1,4–2,1	1,4–3,5
Отпускная прочность, МПа	1,7–2,1	1,4–2,1	1,4–3,5
Модуль упругости Е, 106 МПа	1,44–2,3	1,1–1,4	1,1–1,75
Усадка, мм/м	0,52–1,3	0,7–0,68	0,5–0,7
Пористость от испарения, %	6,5–5	15–17	15–17
Сорбционная влажность, %	5,2–15,2	5–13	8–12
Морозостойкость F, циклы	35,50	25,35	15–35
Теплопроводность в сухом состоянии, Вт/(моС)	0,09–0,11	0,11–0,13	0,10–0,12
То же во влажном (W=11%)	0,12–0,14	0,14–0,16	0,13–0,15
Коэффициент паропроницаемости, мг/(м∙ч∙Па)	0,22–0,2	0,23–0,2	0,23–0,2

Необходимым условием для нормального функционирования технологии и обеспечения высокого качества неавтоклавного ячеистого бетона является высокое качество сырьевых материалов, которому в наибольшей степени удовлетворяет цемент, переставший быть дефицитным.

Однако используемые хабаровскими строителями мини-установки типа «Аэрол», выпускаемые НПО «Стандартбетонресурс» для производства изоляционного и конструкционно-теплоизоляционного пенобетона, материалы и технология перемешивания позволяют пока устойчиво получать поробетоны плотностью порядка 800 кг/м³ и выше. Кроме этого, привозной пенообразователь приводит к повышению себестоимости материала.

Вместе с тем анализ сырьевой базы, имеющейся в распоряжении хабаровских строителей (туф Святогорского месторождения, цеолиты ЕАО, зола-унос ТЭС-3), позволяет надеяться на получение ячеистых бетонов плотностью 500 кг/м³ (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Плотность газобетонов на основе: кварцевого песка (темно-синий); золы ТЭЦ-3 (черный); туф (красный); микрокремнезем (голубой). Пунктиром указаны характеристики для фиброгазобетона. Цвета те же

Исследования, проведенные в ДВГУПС, показали, что наиболее легкие газобетоны можно получить на привозном микрокремнеземе (250–300 кг/м³).

К сожалению, прочность их пока остается низкой (порядка 2 кг/cм²), но это еще раз свидетельствует о необходимости продолжения поиска сырья и совершенствования технологии (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Прочность при сжатии газо- и фиброгазобетонов (обозначения см. на рис. 1.1)

Продолжается поиск путей повышения эффективности керамических стеновых материалов. Один из крупнейших в России производитель керамических изделий ОАО «Голицинский керамический завод» освоил ассортимент продукции в широкой цветовой гамме. В настоящее время он выпускает кирпич 9 различных цветов: слоновая кость, соломенный, абрикосовый, красный, гляссе, терракотовый, коричневый, темно-терракотовый. Получены образцы светло-зеленого цвета (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Разновидности выпускаемого кирпича

Идеально гладкая поверхность, геометрическая точность размеров, высокая прочность (М125–М150), морозостойкость, в 2–3 раза превосходящая требуемую стандартом F–50, – все эти показатели достигаются благодаря тщательной подготовке сырья, оснащению линий высококачественным оборудованием и отработанной технологии.

Помимо кирпича стандартной формы и размера, завод выпускает полукирпич, изделия полуторного и двойного формата, кирпич с округлым торцом (выпуклым или вогнутым) или под 45 градусов, трапецеидальной формы, изготовленный в форме элементов для кладки подоконника, шестигранной или круглой – в сечении колонны (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Продукция ОАО «Голицинский керамический завод»

Одним из новых видов продукции завода является поризованный керамический камень (кирпич двойного формата), обеспечивающий требуемую теплозащиту здания без дополнительного утепления наружных стен при кладке толщиной 64 см.

По теплозащите и цене такая стена сравнима с возводимой из эффективного ячеистого бетона, но при этом намного превосходит ее по прочности и долговечности.

Заполняя хабаровский строительный рынок кирпичом по более низким (а иногда демпинговым) ценам, китайские производители наводняют его более плотным, а значит и более «холодным», не соответствующим российским стандартам по размерам продуктом. При сохранении общей толщины стены кирпичом уменьшенных размеров строители увеличивают толщину шва, а следовательно, делают стену еще более холодной.

В этих условиях продолжающегося поиска новых материалов и инвести­ций, необходимых для переоснащения кирпичных заводов и заводов ячеистого бетона, производственники обратились к конструкциям многослойных стен с использованием современных теплоизоляционных материалов.