Инновационные стеновые материалы

Решение проблемы повышения долговечности наружных стен зданий является одним из направлений в реализации национального проекта «Доступное и комфортное жилье — гражданам России». Рост требований по энергосбережению, согласно измененным Строительным нормам и правилам (II-3–79), обусловил повышение теплозащитных качеств наружных стен. Согласно этим нормам оптимальная толщина стены должна теперь быть не менее предела, определяемого статическим и теплотехническим расчетами. С января 1997 года вступили в силу Изменения 3 к СНиП 11–3–79 «Строительная теплотехника»: требуемое сопротивление теплопередаче для жилых помещений увеличено вдвое, а с 2000 года оно было увеличено в 3,45 раза. Если следовать букве закона, то стены из одинарного кирпича должны теперь возводиться толщиной в 1,5 метра. По существу произошел переход от санитарно-гигиенических критериев тепловой защиты зданий к экономическим, направленным на снижение расходов энергоресурсов на отопление зданий.

После этого в российском домостроении стали экспериментировать в части комбинирования материалов и конструкций наружных стен. Это потребовало радикальной переоценки материалов, применяемых в наружных ограждениях, и в первую очередь существенного изменения конструктивных решений наружных стен. В новом строительстве наружные стены сплошной однородной конструкции из таких традиционных материалов, как легкие бетоны, кирпич и дерево не удовлетворяют теплотехническим и экономическим критериям. Простое увеличение толщины стен с применением традиционных материалов задачу не решает. Расчеты и практика проектирования показали, что эффективной в этом случае может считаться стеновая конструкция с приведенным коэффициентом теплопроводности (так называемый коэффициент — «лямбда») в зависимости от климатических условий региона в диапазоне 0,07–0,14 Вт/(м К) при разумной толщине стены не более 0,4 метра.

Кроме того, одной из четко выраженных тенденций развития отрасли строительных конструкционных материалов является заметное увеличение выпуска материалов, отличающихся сравнительно невысокой массой, легкостью при применении, требуемой прочностью и т. д. В результате снижаются затраты на транспорт, снижается мощность монтажных средств, укрупняются конструкции, снижаются стоимость и трудоемкость строительства. Неслучайно во многих странах мира одним из важных критериев эффективности строительства является масса одного кубометра строительного объема здания, сооружения. Соответствующая величина при использовании современных материалов со сравнительно низкой средней плотностью может составлять 160 кг и менее. Если учесть, что соответствующая величина в нашей стране часто достигает 430 кг и более, то становится очевидно, сколь велики резервы снижения материалоемкости для отечественного дома будущего.

Стеновые блоки

В России назревает идейный бум в части применения стеновых материалов. Конкуренция между ними развернулась нешуточная. Каждый из них обладает теми или иными хорошими и плохими свойствами. Однако, скорее всего, разворот в определенную сторону уже сделан. Похоже, в стране грядет бум увеличения производства более простого, при этом не менее эффективного и потому одного из самых подходящих для массового строительства материала — ячеистого аэрированного бетона. Стена из ячеистого бетона чаще собирается из отдельных блоков (например, с размерами 600x300x200 мм). Ячеистым бетон назвали потому, что традиционная смесь из песка, цемента и воды затвердевает с образованием множества заполненных воздухом пор диаметром 0,5–2 мм. В результате такой строительный материал, оставаясь «несгораемым», более чем в три раза легче обычного бетона. Теплопроводность стены из него в 2–3 раза ниже, чем простой бетонной. Звукоизоляция — на 3 дб лучше, а паро- и воздухопроницаемость сравнимы с показателями деревянной конструкции. Всеми этими преимуществами ячеистый бетон обязан содержащемуся в нем воздуху. Блоки могут иметь точность размеров + (-) 1 мм, что позволяет вести кладку с минимальным зазором и использовать в местах соединений клеящие композиции. Наиболее часто используют три разновидности ячеистого бетона: газобетон, газосиликат и пенобетон, которые различаются по составу и способу образования пор.

Как ни странно, ячеистый аэрированный бетон — не достижение современных супертехнологий, этот материал появился в России уже почти семьдесят лет назад. В 30-е годы прошлого века советский ученый, строитель-экспериментатор Брюшков добавил в цементный раствор мыльный корень — растение, обитающее в Средней Азии и образующее пену. В итоге на свет появился новый строительный материал — пенобетон. Уже позже специалисты начали активно смешивать цемент с химическими добавками — пено- или газообразующими веществами (алюминиевой пудрой, клееканифольным раствором и др.). На основе этих разработок в России стали изготавливать строительные материалы из ячеистого бетона — блоки, перегородки, стеновые панели, которые по своим теплоизоляционным свойствам превышали кирпич и тяжелые бетоны в 3–5 раз.

Газобетон почти всегда содержит в себе известь и изготавливается с плотностью от 350 до 700 кг/куб. м (например, в заводских автоклавах). При плотности ниже 400 кг/куб. м его используют только для теплоизоляции, а при 400 кг/куб. м и более — в виде строительных блоков, армированных плит перекрытий, плит покрытий и перемычек для жилищного строительства. Если извести в исходном составе более 50%, то материал называют газосиликатом. Пенобетонные блоки не содержат извести и привлекательны тем, что могут изготавливаться не только в заводских условиях, но и непосредственно на стройплощадке.

Газобетон в настоящее время наиболее широко применяется в массовом и индивидуальном строительстве, особенно в сочетании с кирпичом, а также при монтаже вентилируемых фасадов. Благодаря точности нарезки и ровным поверхностям газобетонных блоков обеспечивается их плотная стыковка, что позволяет использовать клей вместо соединительного раствора. Это избавляет от необходимости применять дополнительные теплоизоляционные материалы, что в совокупности с уникально низкими теплопроводными свойствами бетона обеспечивает 25–30% экономии на отоплении при эксплуатации зданий. Помимо этого газобетон не горит, не гниет, является звукоизолирующим материалом, что существенно повышает комфортность и безопасность жилища из данного материала. Стоимость одного кубометра такого ячеистого бетона менее 80 долларов, что существенно ниже стоимости кубометра кирпича, кроме того, уменьшается и количество необходимых для строительства материалов, так что суммарная экономия может достигать 150–200% при улучшении потребительских характеристик и долговечности жилья.

Директор проекта «Газобетон» (корпорация «Главстрой») Александр Шубин считает, что «если говорить о многоэтажном домостроении, то с точки зрения заполнения наружных ограждающих конструкций газобетон имеет практически идеальные свойства. На сегодняшний день цена цемента, извести и вяжущих растет и по цементу уже достигает в некоторых местах до 100 евро за тонну. Между тем, если проанализировать удельные нормы расхода на куб изделия в различных стройматериалах того же цемента, то содержание этого связующего в газобетоне минимально. В результате чего еще увеличивается разрыв между структурой себестоимости нашего материала и аналогов, других строительных материалов».

Газобетон негорюч, и в первый час пожара при увеличении температуры на тысячу с лишним градусов его прочность лишь растет. Поэтому на сегодняшний день по всем нормативам МЧС, когда делают экспертизы проектов, шахты лифтов, эвакуационные выходы рекомендуют выполнять из данного материала.

В 45 странах мира (без участия стран СНГ) работает более 200 заводов ячеистого бетона. Наиболее распространенная мощность данных предприятий составляет 160–200 тысяч кубометров изделий в год. В 2003 году во всем мире совокупный годовой объем производства аэробетона (ААС) составил 43–45 миллионов кубометров.