Сравнение теплофизических свойств газобетона со свойствами других стеновых материалов

УДК 666.973.6

СРАВНЕНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГАЗОБЕТОНА СО СВОЙСТВАМИ ДРУГИХ СТЕНОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Середа С. Ю. м.н.с.

Ключевые слова: автоклавный газобетон, теплопроводность, теплоизоляционные свойства, однослойные стены.

Постановка проблемы. В последние годы в практике современного строительства применяются различные варианты конкурентоспособных энергоэффективных ограждающих конструкций. К ним относятся стены из керамзитобетонных панелей, трехслойные панели, силикатный и керамический кирпич, пеностирол, панели и стеновые блоки из автоклавного газобетона и др.. Автоклавный газобетон обладает всеми необходимыми энергосберегающими свойствами, предъявляемыми к ограждающим конструкциям. В настоящий момент в Украине появились современные заводы по производству изделий из автоклавного газобетона, например, ООО "ЮДК" (г. Днепропетровск), которые выпускают газобетон со средней плотностью 500 кг/м3 и классом бетона по прочности В 2,5. Поэтому в общем балансе производства стеновых материалов в Украине складывается новая ситуация. Современный автоклавный газобетон - это вызов стенам из кирпича с дополнительным утеплением, которые до сих пор являлись наиболее распространенными конструкциями наружных стен.

Анализ публикаций. В настоящее время основные научные разработки в области строительных материалов направлены главным образом на новые подходы к строительству, на применение более сложных конструктивных решений и технологий, на усиление контроля качества строительной продукции. При нарушениях технологий строительства резко снижается эффективность тепловой защиты зданий. Особое место среди традиционных стеновых материалов занимает газобетон. Результаты исследований в области свойств газобетона, деформационно-прочностных показателей конструкций и методов их расчета обобщены в монографии С. Л. Галкина, Н. П. Сажнева, Л. В. Соколовского, Н. Н. Сажнева "Применение ячеистобетонных изделий. Теория и практика". Широкую известность в Украине и за рубежом нашли работы Я. Паплавскиса, к. т. н, действительного члена Академии строительства Украины. Тему теплофизических свойств автоклавного газобетона неоднократно затрагивал в своих публикациях В. А. Мартыненко. Также он отмечал, что объем применения газобетонных изделий в Украине еще не соответствует запросам и требованиям, предъявляемым современным строительством. На наш вигляд, было бы интересно выполнить сравнительный анализ теплофизических свойств автоклавного газобетона и других стеновых материалов.

Цель работы. Целью данной работы является обоснование эффективности применения конструкций из газобетона, заключающейся в повышении теплозащитных свойств наружных ограждающих конструкций.

Основной материал. Морозные зимы последних лет показали: потребитель уже не желает мириться с низкой комфортностью условий проживания, которая нередка даже во вновь построенном жилье. Помимо требований комфортности, необходимость контроля теплозащиты зданий вызвана устойчивым ростом цен на энергоносители и ужесточением нормативов тепловых потерь через ограждающие конструкции [2].

С теплотехнической точки зрения условно различают три основных вида стен по числу основных слоев: однослойные, двухслойные трехслойные. Прогрессивные технологии жилищного строительства с использованием многослойных конструкций являются одним из важных направлений повышения эффективности цикла в строительстве. Применяемые однослойные конструкции из кирпича, дерева, бетонных блоков не обеспечивают эффективность и экономичность строительства. Переход в строительстве от однослойных стен к многослойным не всегда оправдан из-за недолговечности теплоизоляционных материалов. Их применение также сдерживается недостаточной огнестойкостью и вредным экологическим воздействием.

Раньше массово используемые стеновые строительные материалы, такие как силикатный и керамический кирпич, керамзитобетон, оказались экономически неэффективными и технически нецелесообразными для использования в однослойных ограждающих стенах (табл. 1). Один из возможных вариантов устройства наружных стен - это многослойная их конструкция с теплоизоляционными материалами (рис. 1) или однослойные стены из эффективного конструкционно-теплоизоляционного материала. От плотности газобетона в значительной мере

зависят прочность, теплопроводность, а значит, теплоизоляционные свойства.

Изделия из ячеистого бетона имеют коэффициент теплопроводности в 2.. .3 раза ниже, чем у кирпича или керамзитобетонных панелей, в результате чего стены зданий из ячеистого бетона в 2.3 раза теплее кирпичных при сохранении практически прежней толщины стеновых конструкций в пределах 400.600 мм.

Таблица 1

Расчетные технико-экономические показатели наружных стен из различных материалов

Стеновой материал или изделия Толщина стены, см Масса стены, кг/м Расход металла, кг/м Трудозатраты, чел.- ч/м2 Энергозатраты ? кг-усл.А.т./м2

Керамзитобетонные

панели, р=1100 г/м3 60 720 17 7,8 485

Трехслойные панели 30 575 12 5,6 265

Силикатный кирпич 108 1900 - 13,1 502

Керамический кирпич 108 1850 - 13,1 550

Панели из автоклавного

газобетона 45 330 8 7,3 217

Стеновые блоки из

автоклавного газобетона 45 320 - 7,0 180

Возводить стены из автоклавного газобетона выгодно, прежде всего, по экономическим соображениям, так как объём стеновых конструкций уменьшается в 2.3 раза с одновременным обеспечением их термического сопротивления, соответствующего новым нормативам при более низких стоимостных показателях.

Для всех климатических зон Украины однослойные стеновые конструкции теоретически могут быть выполнены из газобетона. Теоретический аспект перейдет в практический только при условии организации производства изделий с высокими физико-техническими свойствами газобетона, а именно, необходимым соотношением плотности и прочности, т. е. с высоким коэффициентом конструктивного качества. Этот вид стен можно использовать наиболее эффективно при малоэтажном индивидуальном и каркасном высотном строительстве. Такие стены выгодно отличаются от других видов используемых стеновых материалов как по себестоимости, так и по энергозатратам производства, строительства и эксплуатации. Немаловажная особенность такой конструкции стен - это достигаемая комфортность помещений, которая уступает только стенам из дерева [3].

Внешняя отделка

Воздушный зазор

Крепежный элемент

Плита PAROC UNS 374-WAS 2St Или плита PAROC WAS 35, WAS 25t

Изолируемая стена

Рис. 1. Многослойные наружные стены с эффективным теплоизоляционным слоем

В случаях, когда газобетон выполняет функцию основного теплоизолятора, в качестве наружной отделки выступают (рис. 2):

- кирпичная кладка толщиной 120 - 250 мм;

- тонкослойные штукатурки или перетирка поверхности с последующей окраской (особенно при отделке стен остекляемых балконов и лоджий);

- облицовка листовыми материалами (навесные фасадные системы с воздушным зазором за вычетом утеплителя).

375

375

375

а б в

Рис. 2. Варианты наружной отделки однослойных стен из газобетона: а) - облицовка кладкой в Э кирпича; б) - фасадная штукатурка с окраской; в) - навесные фасадные системы в качестве защитно-декоративной отделки газобетонных изделий Стены из автоклавного газобетона по своим теплотехническим свойствам удовлетворяют требованиям, установленным в Украине и в других странах. Коэффициенты теплопередачи и = 1/^тт (Вт/м1-К) для основных видов ограждающих конструкций зданий приведены в таблице 2.

Таблица 2

Коэффициенты теплопередачи U=1/Rqmin (Вт/м1К) для основных видов ограждающих конструкций зданий в разных странах

Вид конструкц. здания Эстония Финляндия

согласно стандарту EVS 837-1 Рекоменду -емый с 2009 г. до2010 г. начиная с 2010 г. Латвия Литва Украина I зона

Стены 0,28 0,2...0,25 0,24 0,17 0,25* 0,3 0,2 0,36

Крыша 0,22 0,15...0,2 0,15 0,09 0,2 0,16 0,20

Пол 0,22 0,15.0,2 0,24 0,16 0,2 0,25 0,27

Окна, двери 2,1 0,7.1,4 1,4 1 1,8 1,6 1,7

Примечание: * при средней плотности стены <100 кг/м3.

На рисунке 3 показано распределение основных теплопотерь при естественной вентиляции в доме [5].

Рис. 3. Распределение основных теплопотерь при естественной вентиляции в доме

Таким образом, автоклавный газобетон по своим физико-техническим свойствам удовлетворяет современным требованиям, предъявляемым к стеновым строительным материалам, а по некоторым показателям превосходит керамический и силикатный кирпич, но при этом требует высокой культуры выполнения строительных работ. Его теплофизические преимущества могут быть не полностью использованы или просто утеряны при неверном выполнении строительно-монтажных работ. Результаты натурных обследований показывают, что при кладке стеновых ограждений из блоков со швами толщиной в 10 мм термическое сопротивление стены снижается на 20 %, а при толщине в 20 мм - на 31.32 % по сравнению с кладкой, выполненной на клеевых составах. Газобетон, обладая высокими теплозащитными свойствами и теплоаккумулирующей способностью, предотвращает значительные потери тепла зимой и позволяет избежать высоких температур в помещениях летом, исключает резкие колебания температуры в помещениях, что обусловливает благоприятный микроклимат для жизнедеятельности людей. Благодаря своим уникальным свойствам этот материал обладает рядом специфических свойств и способен повышать комфортность жилых помещений.

Выводы. Из вышеизложенного следует, что в настоящее время автоклавный газобетон остается единственным материалом, который целесообразнее использовать для устройства наружных однослойных стен без дополнительного утепления для всех климатических зон Украины.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. ДБН В.2.6-31:2006 "Тепловая защита зданий".

2. Евсеев Л. Д. Проблема выбора способа утепления фасадов зданий (энергосбережение не гарантирует сбережения ресурсов) / Л. Д. Евсеев, В. И. Сучков, В. В. Горбунов // Строительные материалы, оборудование, технологии ХХ1 века. - 2006. - № 124. - С. 72 - 73.

3. Гусев Б. В. Об идеальной комфортности жилища / Б. В. Гусев, В. М Дементьев // Строительные материалы. - 1999. - № 12 1. - С. 24 - 25.

4. Мартыненко В. А. Ячеистые и поризованные легкие бетоны // Сб. науч. тр. - Днепропетровск : Пороги, 2002. - 172 с.

5. Паплавскис Я. Энергосбережение при проектировании и строительстве малоэтажных домов / Я. Паплавскис, А. Фрош // Строительство, материаловедение, машиностроение: серия Теория, практика производства и применения ячеистого бетона в строительстве: Сб. науч. трудов. Вып. 4. - Днепропетровск : ПГАСА, 2009. - С. 81 - 88.

УДК 666.973.6

Сравнение теплофизических свойств газобетона с другими стеновыми материалами / С. Ю. Середа // Вкник ПридншровськоТ державно'1 академн будiвництва та архгтектури. -Днепропетровск : ПГАСА. - 2009. -- № 12. - C. 40 - 44. - рис.3. - Библиогр.:

Рассматривается сравнение теплофизических свойств автоклавного газобетона с другими стеновыми материалами.

Ключевые слова: газобетон, теплопроводность, теплоизоляционные свойства, однослойные стены.

Порiвняння теплофiзичних властивостей газобетону з шшими стшовими матерiалами / С. Ю. Середа // Вкник ПридншровськоТ державнот академн будiвництва та архггектури. -Дншропетровськ: ПДАБА. - 2009. -- № 12. - С. 40 - 44. - рис. 3. - Бiблiогр.: (5 назв.).

Розглядасться порiвняння теплофiзичних властивостей автоклавного газобетону з шшими стшовими матерiалами.

Ключовi слова: газобетон, теплопров1дтсть, тепло^золяцтш властивост1, одношаров1 стгни.

Comparison of thermophysical properties of aerated concrete with other wall materials / S.G. Sereda // Visnyk Pridneprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture. -Dnepropetrovsk: PGASA. - 2009. -- № 12 - P. 40 - 44. - Fig. 3. - Bibliogr.: (5 names).

This article describes a comparison of thermal properties of autoclaved aerated concrete with other wall materials.

Key words: aerated concrete, thermal / heat conductivity, heat-insulation properties, single-layer wall.