Применение стеновых камней из беспесчаного керамзитобетона в жилищном строительстве

УДК 666.973.2

В.М. ГОРИН, канд. техн. наук, генеральный директор, С.А. ТОКАРЕВА, директор,

ЗАО «НИИкерамзит» (Самара); Ю.С. ВЫТЧИКОВ, канд. техн. наук,

И.Г. БЕЛЯКОВ, инженер, Самарский государственный архитектурно-строительный

университет; Л.П. ШИЯНОВ, генеральный директор,

ООО «Завод керамзитового гравия»

Применение стеновых камней из беспесчаного керамзитобетона в жилищном строительстве

При реализации национального проекта «Гражданам России — доступное и комфортное жилье» большое внимание в настоящее время уделяется коттеджному строительству.

При выборе строительных материалов, используемых для возведения наружных стен, необходимо учитывать их долговечность, теплозащитные свойства, а также стоимость.

Одним из наиболее широко используемых материалов для строительства коттеджей является керамзи-тобетон.

Однако анализ теплофизических характеристик обычного керамзитобетона показывает, что достичь качества легких наружных стен, отвечающих современным нормативным требованиям по теплозащите, весьма сложно из-за относительно высокой теплопроводности растворной части.

Московским научно-исследовательским институтом ИМЭТ разработана технология возведения самонесущих наружных стен для строительства многоэтажных зданий с применением крупнопористого керамзитобе-тона, получаемого в специальном капсуляторе за счет обволакивания зерен керамзита цементным молоком [1].

На предприятии ООО «Завод керамзитового гравия» освоен выпуск стеновых камней из беспесчаного керамзитобетона — экобетона, получаемого в специальном смесителе, разработанном на предприятии. В результате создаются замкнутые воздушные поры в материале, понижающие значение коэффициента теплопроводности.

Структура материала представлена на рис. 1.

Основными преимуществами керамзитового гравия перед другими пористыми заполнителями являются его высокие теплозащитные свойства, благодаря которым он находит широкое применение в легкобетонных наружных ограждающих конструкциях.

Коэффициент теплопроводности керамзитобетона, как известно, зависит в основном от его плотности и влажности. Кроме того, на теплопроводность оказывает существенное влияние размер и распределение пор, химический состав заполнителей бетона и их структура.

В настоящее время существуют аналитические и экспериментальные методы определения коэффициента теплопроводности керамзитобетона [2]. В качестве расчетной модели теплопроводности керамзитобетона принимается комбинированная структура, в которой тепловой поток проходит как через матричную сквозную растворную часть, так и через часть, состоящую из включений и связующего.

В крупнопористом беспесчаном керамзитобетоне относительная доля растворной части существенно

Рис. 1. Структура крупнопористого керамзитобетона: 1 - зерна керамзита; 2 - цементное молоко; 3 - воздушные поры

Рис. 2. Фрагмент стенового блока из беспесчаного керамзитобетона

Су .  научно-технический и производственный журнал

Ы'  февраль 2010

www.rifsm.ru

Рис. 3. Состав конструкции керамзитобетонного камня производства ООО «Завод керамзитового гравия»: 1 - шпатлевка гипсовым раствором; 2, 4 - фактурные слои из беспесчаного керамзитобетона (фракция керамзита 1-5 мм); 3 - беспесчаный керамзитобетон (фракция керамзита 10-16 мм); 5 - плиточный клей; 6 - облицовочные плитки производства ООО «Завод керамзитового гравия»

уменьшается и воздух заполняет пространство между гранулами.

Как известно, воздух является самым лучшим тепло-изолятором, так как значение его коэффициента теплопроводности составляет X = 0,0259 Вт/(м-°С) при температуре X = 20оС. В воздушных порах передача тепла осуществляется путем теплопроводности, конвекции и излучения. Значение эквивалентного коэффициента теплопроводности воздушной прослойки определяется согласно [3] по формуле:

Хч

: Хм • £„

б,

где Хм — значение коэффициента теплопроводности воздуха, Вт/(м-оС); £к — коэффициент, учитывающий влияние естественной конвекции, £к > 1; ал — коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/(м-оС); б — толщина воздушной прослойки, равная среднему размеру воздушной поры, м.

При уменьшении размера воздушной поры практически исчезает перенос тепла путем конвекции, существенно уменьшается перенос тепла путем излучения и, как следствие, эквивалентный коэффициент теплопроводности становится равным коэффициенту теплопроводности воздуха.

Для приготовления блоков из крупнопористого беспесчаного керамзитобетона применяется керамзит насыпной плотностью 450 кг/м3 с фракционным составом от 10 до 16 мм.

Физико-механические и теплофизические характеристики стеновых керамзитобетонных камней производства ООО «Завод керамзитового гравия» приведены в стандарте СТО 23.08.02 [4].

В целях повышения сопротивления теплопередаче наружной стены и ускорения строительства освоен выпуск крупноформатных стеновых керамзитобетонных камней, облицованных керамической плиткой. На рис. 2 представлен фрагмент стенового блока из беспесчаного керамзитобетона.

На рис. 3 представлен фрагмент наружной стены здания коттеджа, построенного в селе Подстепки Ставропольского района Самарской области.

Теплотехнический расчет наружной стены, выполненный согласно методике, приведенной в [5], показал, что значение приведенного сопротивления теплопередаче составляет = 2,3 м^тС, что выше минимального значения для жилых зданий, строящихся на территории Самарской области, равного

Теплотехническое обследование наружных стен двухэтажного здания коттеджа проводилось с целью проверки соответствия их теплозащитных характеристик нормативным требованиям.

Здание двухэтажного коттеджа (рис. 4) построено с применением керамзитобетонных камней производства ООО «Завод керамзитового гравия».

Рис. 5. Фрагмент ограждения в инфракрасном и видимом спектрах

www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал

~Тб февраль 2010

Таблица 1

Слой Наименование Толщина б, м Плотность у, кг/м3 Коэффициент теплопроводности X, Вт/

1 Шпатлевка гипсовая 0,005 800 0,19 0,075

2, 3, 4 Кладка из крупнопористых керамзитобетонных камней на цементно-песчаном растворе 0,35 650 0,16 0,3

5 Плиточный клей 0,005 1800 0,76 0,09

6 Облицовочная керамическая плитка 0,02 1200 0,19 0,03

В табл. 1 приведен состав наружной стены.

Керамзитобетонные камни изготавливались на предприятии ООО «Завод керамзитового гравия» по специальной технологии, особенность которой заключается в том, что они поступают в продажу вместе с наружной облицовочной плиткой.

Для определения фактических значений сопротивления теплопередаче наружных стен было произведено тепловизионное обследование фасадов двухэтажного здания коттеджа.

Обследование здания коттеджа проводилось 23.03.2009 г. при температуре наружного воздуха ^ = -5оС.

Измерения температуры и относительной влажности внутреннего и наружного воздуха производились с помощью термогигрометра CENTЕR 313.

Температура внутренней и наружной поверхностей наружных стен регистрировалась с помощью тепловизора THERMA САМ В2.

В качестве примера на рис. 5 представлены фотография и термограмма верхней части фасада здания.

Для определения сопротивления теплопередаче наружных стен в помещениях, расположенных на втором этаже здания коттеджа, производилось также измерение температур и тепловых потоков с помощью контактных приборов.

Согласно ГОСТ 26254—84 [6] сопротивление теплопередаче определялось по формуле:

Ro = а - д/?, м2-°С/Вт,

Таблица 2

Помещение Номер точки регистрации температур и тепловых потоков Температура внутреннего воздуха, оС Относительная влажность воздуха, % Температура внутренней поверхности, оС Удельный тепловой поток, Вт/м2 Сопротивление теплопередаче, (м2-оС)/Вт Температура внутренней поверхности, оС Перепад температур, оС

при расчетных значениях: ^=20оС; ^=-30оС

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Помещение № 1, 2-й этаж 1 23,2 47,6 21,8 12,2 2,31 17,5 2,5

2 23,2 47,6 22 11,1 2,54 17,7 2,3

3 24 47,6 22,8 11,4 2,54 17,7 2,3

4 24 47,6 22,7 11,6 2,5 17,7 2,3

5 24 47,6 22,8 11,5 2,52 17,7 2,3

6 24 47,6 22,7 11,6 2,5 17,7 2,3

7 24,2 47,6 23 11,6 2,52 17,7 2,3

8 24,2 47,6 22,5 11,8 2,47 17,7 2,3

Среднее значение 23,85 47,6 22,54 11,6 2,49 17,66 2,33

Помещение № 2, 2-й этаж 9 17,8 48,5 16,5 10 2,28 17,5 2,5

10 17,2 48,5 16 9,7 2,29 17,5 2,5

11 17 48,5 16 9 2,44 17,6 2,4

12 16,8 48,5 15,8 9 2,42 17,6 2,4

13 17 48,5 16 9 2,44 17,6 2,4

14 18 48,5 16,8 10 2,3 17,5 2,5

15 18,2 48,5 17,1 9,8 2,37 17,6 2,4

16 18,2 48,5 17 9,6 2,42 17,6 2,4

Среднее значение 17,53 48,5 16,4 9,51 2,37 17,56 2,44

научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru

февраль 2010 17

где tB — температура внутреннего воздуха в здании, определяемая с помощью термогигрометра CENTER 313, оС; tB — температура наружного воздуха, определяемая с помощью термогигрометра CENTER 313, °C; q — удельный тепловой поток, определяемый с помощью прибора ИПП-2, Вт/м2.

Сопротивление теплопередаче наружных стен по результатам тепловизионного обследования определялось по методике, изложенной в первом разделе.

Результаты теплотехнического обследования строительных ограждающих конструкций сведены в табл. 2.

Визуальный осмотр и анализ результатов теплотехнического обследования позволил установить следующее:

1. Обследование теплового режима двух помещений второго этажа коттеджа показало, что даже при подключении одного отопительного прибора температура внутреннего воздуха оказалась по результатам измерений близкой к нормативной (tB = 20—22оС) [7].

2. Сопротивление теплопередаче наружных стен, расположенных в двух отапливаемых помещениях второго этажа, составило R0 = 2,49 и 2,37 м2-оС/Вт соответственно, что выше нормативного значения, равного 2 м2-оС/Вт при реализации потребительского подхода для жилых зданий, строящихся на территории Самарской области [5].

3. Выполненный теплофизический расчет наружной стены здания коттеджа показал на отсутствие в ней конденсации водяного пара в зимний период эксплуатации здания.

4. Наружные стены, выполненные из керамзитобе-тонных камней производства ООО «Завод керамзитового гравия», обладают достаточной воздухопроницаемостью для обеспечения нормативного воздухообмена в

жилых зданиях при применении естественной вытяжной вентиляции.

5. На основании вышеизложенного рекомендуется использовать керамзитобетонные камни производства ООО «Завод керамзитового гравия» для широкого применения при строительстве зданий и сооружений различного назначения.

Ключевые слова: керамзитобетон, наружные ограждающие конструкции, теплоизоляция.

Список литературы

1. Бикбау М.Я., Булатов Н.Я., Лаповецкий Б.А. КАПСИМЕТ — новый материал и технология для ограждающих конструкций // Строит. материалы. 1999. № 2. С. 34-35.

2. Комисаренко Б.С., Чикноворьян А.Г. Ограждающие конструкции из керамзитобетона. Самара: СамГАСА — РАТН (Поволжское отделение), 1997. 424 с.

3. Ковалевский В.И., Бойков Г.П. Методы теплового расчета экранной изоляции. М.: Энергия, 1974. 200 с.

4. СТО 23.08.02—2009. Камни стеновые из легкого беспесчаного керамзитобетона. Самара: СГАСУ, 2009. 82 с.

5. СНиП 23-02—2003. Тепловая защита зданий. М.: Госстрой России, 2004. 40 с.

6. ГОСТ 26254—84. Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. М.: Государственный комитет СССР по ценам строительства, 1984. 25 с.

7. ГОСТ 30494—96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. М.: Госстрой России, 1996. 30 с.

Реклама

www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал

"7ё февраль 2010