Стены
- Потребительские свойства газобетона 1

Потребительские свойства газобетона 1

Анализ потребительских свойств стеновых изделий из автоклавного газобетона

Горшков А.С., директор учебно-научного центра «Мониторинг и реабилитация природных систем» ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого», главный технический советник Проекта ПРООН-ГЭФ «Энергоэффективность зданий на Северо-Западе России», кандидат технических наук

Ватин Н.И., директор Инженерно-строительного института, заведующий кафедрой «Строительство уникальных зданий и сооружений» ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого», профессор, доктор технических наук

Корниенко С.В., доцент кафедры «Архитектура зданий и сооружений» ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет», кандидат технический наук

Пестряков И.И., директор Испытательного центра ОНТИ ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»

Введение

Автоклавный газобетон в виде стеновых блоков в настоящее время получил широкое распространение в Российской Федерации, а также в странах Восточной Европы. В тоже время в странах Западной Европы и, особенно, в странах Скандинавии стеновые изделия из газобетона в настоящее время применяются крайне редко [1]. Получив толчок для развития именно в скандинавских странах, в настоящее время на территории этих стран нет ни одного крупного производства по выпуску данного типа изделий.

Пик популярности изделий из автоклавного газобетона в странах Западной Европы и Скандинавии закончился с началом реализации комплексной программы энергосбережения и повышения энергетической эффективности зданий. Стены, выполненные кладкой из газобетонных блоков без дополнительного утепления, не могут обеспечить современные требования к уровню теплоизоляции, принятые в этих странах.

Высокая начальная влажность изделий делает процесс утепления газобетонных стен снаружи рискованным с точки зрения обеспечения требуемого температурно-влажностного режима наружных ограждений, даже несмотря на то, что значительная часть влаги может удаляться посредством систем вентиляции и кондиционирования.

Следует отметить, что требования к уровню теплоизоляции (в Российской Федерации принят термин: «тепловой защиты») наружных стен в скандинавских странах существенно выше, чем в России, несмотря на сопоставимые характеристики климата в отопительный период эксплуатации [2]. По это причине в нашей стране до сих пор имеет место строительство стен из газобетонных блоков без дополнительного утепления. Однако, подробный анализ того, насколько это оправданно, не производился.

Существует довольно большое разнообразие различных стереотипов о материале, которые также требуют своей объективной оценки.

Свойства стеновых изделий из автоклавного газобетона в настоящее время достаточно хорошо изучены. Это позволяет объективно оценить его конкурентные преимущества и недостатки.

В рамках настоящего обзора проведена оценка положительных и отрицательных потребительских качеств материала и изделий, а также анализ нормативной документации и распространенных в практике строительства технических решений, на основании которых даны рекомендации по области применения газобетонных блоков в строительстве зданий на территории Российской Федерации.

1. Основные положительные потребительские свойства и конкурентные преимущества

Преимущества изделий стеновых неармированных из ячеистого бетона автоклавного твердения (именно так следует правильно указывать наименование данного типа изделий) хорошо известны. Однако из их числа есть такие, которые следует выделить особо.

1.1 Доступность сырьевых компонентов

Газобетонные блоки изготавливаются из доступных в России сырьевых компонентов: песка, извести, цемента, воды, гипса, алюминиевой пудры или пасты. К импортным материалам, которые могут понадобиться при производстве изделий, следует отнести запчасти к основному выпускающему оборудованию, которое на российский рынок в подавляющем большинстве случаев поставляют европейские или китайские компании. В этой связи заводам-производителям периодически требуется замена или ремонт запчастей, которые приходится закупать за границей. Однако, большинство современных заводов имеет сравнительно недавнюю историю (не более 10 лет на рынке), а выпускающее изделия оборудование характеризуется высокой степенью надежности, что обуславливает сравнительно небольшие затраты на эксплуатацию при замене или ремонте тех или иных его частей.

1.2 Низкая пожарная опасность и высокая огнестойкость

Газобетонные блоки имеют группу горючести НГ по ГОСТ 30244, класс пожарной опасности КМ0 согласно ФЗ-123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», класс А1 согласно европейскому стандарту EN 13501-1. Стеновые конструкции обладают высокими пределами огнестойкости и классом пожарной опасности согласно ГОСТ 30403, поэтому практически не требуют применения средств огнезащиты для достижения нормируемых характеристик здания.

1.3 Точность изделий

Подавляющее большинство современных производителей выпускают изделия на импортных линиях, которые обеспечивают выпуск изделий с высокой точностью. Большинство из них выпускают изделия так называемой I категории, с допусками:

– по высоте: ± 1 мм;

– по ширине: ± 2 мм;

– по длине: ± 3 мм.

Точность изделий позволяет выполнять кладку не только на цементно-песчаном растворе (с толщиной швов 6–10 мм), но и на специальных цементных клеях (с толщиной шва 2–4 мм), а для ненесущих стен, в том числе, с использованием в качестве скрепляющих блоки составов полиуретановых клеев [3], что обеспечивает более высокую теплотехническую однородность стеновых конструкций. Аналогичной возможностью применения специальных полиуретановых клеев обладает и крупноформатная керамика, но в практике строительства зданий из керамических блоков полиуретановые клеи практически не применяются. Для выполнения кладки на специальных клеях изделия требуют дополнительной шлифовки, что увеличивает как время их производства, так и цену изделий. По этой причине очень небольшое количество заводов-производителей крупноформатной керамики производит процедуру шлифовки изделий.

1.4 Технологичность кладки и высокая производительность работ

Изделия имеют сравнительно небольшую плотность (в сухом состоянии от 400 до 600 кг/м3), изделия легко пилятся, штробятся, сверлятся. В настоящее время практически все производители предлагают специальные приспособления (штроборезы, каретки, угольники, рубанки, пилы ручные) для того, чтобы облегчить работу каменщиков. В совокупности набор этих инструментариев обусловливает высокую технологичность и производительность работ. Один блок размером 625×375×250 мм (Д×Ш×В) по объему заменяет примерно 30 кирпичей стандартного размера 250×120×65 мм. Каменщику при выполнении работ приходится выполнять меньше операций на подходы к поддону, подъем изделий, укладку, выравнивание, подбивание, нанесение строительного раствора. Ввиду всех перечисленных выше обстоятельств производительность работ при выполнении кладки из газобетонных блоков оказывает существенно выше по сравнению с кладкой из кирпича. Среди керамических изделий существуют крупноформатные камни, например, камни 14,9 НФ размером 260×510×219 мм (Д×Ш×Т), но допуски по геометрии таких изделий и их вес оказываются больше. Кроме того, многие технологические операции при кладке стен оказываются более продолжительными, а отрезание изделий и прорезание штроб и отверстий в стенах приходится выполнять с использованием специального электроинструмента.

1.5 Низкая стоимость изделий

Доступность сырьевых компонентов, а также сравнительно небольшие затраты энергоресурсов на производство газобетонных блоков по сравнению с керамическими изделиями, делает их производство менее дорогостоящим, а себестоимость изделий – более низкой. Как известно, при прочих равных условиях определяющим фактором при выборе материала для строительства дома является цена, и в этом отношении стеновые изделий из автоклавного газобетона марок по плотности D400–D600 имеют существенные преимущества по сравнению с силикатными изделиями и стеновыми изделиями из керамики (кирпич, крупноформатные камни).

Следует однако, отметить, что далеко не всегда низкая стоимость изделий определяет более низкие затраты на строительство, но об этом будет речь пойдет уже в следующем разделе, в котором покажем ограничения областей применения изделий стеновых из автоклавного газобетона.

2. Основные отрицательные потребительские свойства и ограничения

Как и любой другой тип строительных изделий, газобетонные блоки имеют свои ограничения по области их применения. Эти ограничения нельзя в полной мере назвать недостатками. Действительно, если продолжить сравнение газобетонных блоков с кирпичными изделиями, то следует указать на то, что прочность газобетона окажется существенно ниже керамического или силикатного кирпича. Но в этом случае не следует из него возводить несущие или самонесущие стены той же высотности и этажности, что и из силикатного кирпича, например, марки М200. Однако если требуется построить трехэтажное здание с несущими стенами, то стеновые изделия из автоклавного газобетона вполне могут быть использованы в данном случае при соответствующем расчетном обосновании по прочности и устойчивости.

В то же время, если речь идет об условиях крепления внутренних и наружных каменных слоев многослойных стен или крепления слоя теплоизоляции к основанию, то более плотные материалы, безусловно, обеспечат более надежные условия крепления и это обстоятельство будет объективно отражать конкурентные преимущества более плотных, по сравнению с изделиями из автоклавного газобетона, каменных или бетонных строительных изделий.

Достаточно широко и подробно ограничения по области применения изделий из автоклавного газобетона рассмотрены в работах [1, 4].

2.1 Влажностный режим стеновых конструкций

В Интернете, при обсуждении негативных качеств газобетонных изделий,распространены следующие убеждения:

1. газобетон «боится» воды (гидрофилен),

2. газобетон «сосет» воду из воздуха (гигроскопичен).

Действительно, если блоки поместить в воду, то влага с течением времени заполнит собой все или практически все воздушные полости, коих может быть до 90 % по объему изделий [38]. Фактическая влажность изделий по массе может достигать 100 %. Это означает, что, например, для изделий марки по плотности D 500 (со средней плотностью порядка 500 кг/м3) фактическая плотность изделий повысится до 1000 кг/м3.

По этой причине блоки не рекомендуется применять во влажных и мокрых помещениях. Повышенная влажность изделий отрицательно скажется как на их теплофизических характеристиках (теплопроводности), так и механических (прочности). Уменьшится также и их долговечность. Последнее обстоятельство обусловлено тем, что начиная с некоторой критической влажности изделий, при которой будет происходить заполнение водой не только мелких капилляров, но и крупных пустот, последующее замораживание изделий будет приводить к появлению многочисленных трещин, выбоин, сколов и, в конечном итоге, к расслоению изделий на отдельные фрагменты. В этом убеждают не только исследования отдельных авторов [5], но и результаты натурных обследований объектов, в помещениях которых в течение длительного срока наблюдается высокая влажность внутреннего воздуха и отсутствует защита внутренних поверхностей стен из газобетонных изделий. В основном такие разрушения наблюдались на производственных объектах, а также на объектах некоторых животноводческих хозяйств с повышенной влажностью.

Справедливости ради следует отметить, что в подавляющем большинстве случаев изделия из газобетонных блоков применяются в помещениях с сухим и нормальным режимом эксплуатации помещений (большинство помещений жилых зданий и зданий общественного назначения) и описанные выше явления, связанные с переувлажнением в процессе эксплуатации стеновых конструкций, выполненных кладкой из газобетонных блоков, крайне редки. Для жилых и общественных зданий с сухим и нормальным режимами эксплуатации помещений переувлажнение отдельных участков стен может происходить в результате замачивания стен снаружи, например, при ненадлежащем водоотводе с кровли, повреждении водосточных труб, воронок, карнизов, нарушении гидроизоляции в местах сопряжения покрытий со стенами, а также на парапетах. В этом случае также может наблюдаться локальное повреждение переувлажненных участков стен.

Еще одной потенциальной причиной для возникновения условий по переувлажнению стеновых конструкций в нижней части стен является отсутствие цоколя требуемой высоты, выполненного из бетона или полнотелого керамического кирпича. Именно по этой причине производители в альбомах технических решений [6] рекомендуют первый ряд кладки из газобетонных блоков начинать с уровня 500 мм выше уровня земли. При невыполнении данного условия в периоды оттепелей неубранный с отмостки снег может приводить к переувлажнению блоков нижнего ряда кладки. Кроме того, высокий цоколь уменьшает риск попадания грунтовой воды по капиллярам материалов, из которых выполнен цоколь здания.

Для предохранения стеновых конструкций от грунтовой влаги в них устаивают гидроизоляционные слои, препятствующие доступу влаги из грунта в конструкции.

На одном из строящихся в зимнее время объектов снег через незаполненные оконные проемы попадал в помещения, оттаивал, стекал под уложенный на полу утеплитель (экструдированный пенополистирол), увлажняя постепенно нижний ряд блоков, а при повторном появлении заморозков приводил к разрушению нижнего ряда кладки примерно на 1/3 ее толщины.

По этой причине при проектировании наружных стен зданий из газобетонных блоков следует применять их для помещений с сухим (с влажностью внутреннего воздуха до 50 %) и нормальным (с влажностью воздуха свыше 50 до 60 %) режимами эксплуатации (в интервале температур 12–24 ºС); при строительстве – четко соблюдать все требования проектной документации, дабы предотвратить все пути возможного замачивания изделий в процессе эксплуатации; при эксплуатации – следить за техническим состоянием элементов зданий, предназначенных для удаления влаги с крыши, а также для защиты строительных конструкций от увлажнения.

Если материал находится в правильных условиях эксплуатации и не происходит его переувлажнения в результате допущенных при строительстве или эксплуатации ошибок или нарушений, то следует признать, что боязнь того, что газобетон «боится» влаги или что он «сосет» влагу изнутри сильно преувеличена. Если в помещениях наблюдается сухой и нормальный режим эксплуатации и произведена отделка стен изнутри (стены оштукатурены, на них наклеены обои), то критического увлажнения стен, как правило, не происходит. К тому же большинство современных обоев имеет одно или несколько полимерных покрытий, которые в совокупности с клеем для обоев создают достаточно эффективный пароизоляционный барьер, который в значительной степени ограничивает поток водяного пара через стеновое ограждение изнутри, образующийся в результате установления в зимний период эксплуатации разности парциальных давлений водяного пара изнутри и снаружи стеновых конструкций.

На одном из объектов с наружными стенами из газобетонных блоков, строительство которого продолжалось вплоть до конца осени, при включении в здании отопления наблюдалось интенсивное появление влаги (протечки) из систем вентиляции. Появление протечек было обусловлено тем, что при включении системы отопления происходило интенсивное осушение наружных и внутренних стен. В помещениях наблюдалась очень высокая влажность внутреннего воздуха (более 70 %). Влажный воздух из помещений поступал в систему вентиляции, где в зоне расположения холодного чердака конденсировался с появлением большого количества воды, которая стекала по стенкам вентиляционных каналов обратно в помещения. В той или иной степени этот процесс продолжался в течение нескольких недель и мог увеличиться, если в помещениях еще продолжали производиться какие-либо мокрые технологические процессы. При этом при осмотре здания со стороны улицы на наружной штукатурке местами наблюдались мокрые пятна и высолы.

2.2 Перетопы в первые годы эксплуатации

Другой важной проблемой, связанной с высокой влажностью изделий из автоклавного газобетона, является ухудшение их теплотехнических характеристик. Известно, что теплопроводность любых материалов зависит от степени их увлажнения. Замещение воздуха в порах и капиллярах материала водой приводит к ухудшению его теплоизоляционных характеристик (увеличению теплопроводности).

Когда проектируется новое здание, инженер определяет, в том числе, расчетное (проектное) энергопотребление и мощность системы отопления. В этом случае он пользуется расчетными теплотехническими характеристиками применяемых при проектировании (а впоследствии, и при строительстве) строительных материалов и изделий. Основным теплотехническим показателем строительных материалов и изделий является теплопроводность. Как было показано выше, в сухом состоянии теплопроводность может иметь одни значения, а во влажном – другие (более высокие). Поэтому существует теплопроводность в сухом состоянии (при нулевой влажности) и расчетная (эксплуатационная) теплопроводность, которая учитывает некоторую, отличную от нуля, влажность изделий. В нашей стране в соответствии с действующими нормами по тепловой защите теплопроводность определяется для некоторых условий эксплуатации, условно разделенных на 2 класса – условия эксплуатации «А» и условия эксплуатации «Б».

Ввиду того, что влажность большинства эксплуатируемых в наружных ограждениях материалов и изделий отличается от нулевой, расчетная теплопроводность изделий несколько отличается от теплопроводности в сухом состоянии и, чем влажность изделий выше, тем расчетная теплопроводность окажется выше теплопроводности того же материала или изделия в сухом состоянии.

От величины расчетной теплопроводности материалов и изделий, которые применяются в составе наружных ограждающих конструкций (стен, покрытий, чердачных перекрытий, перекрытий над подвалами и т.д.) зависят проектные значения мощности системы отопления и энергопотребления объекта в отопительный период. Соответственно, если расчетные характеристики изделий будут приняты неправильно, столь же неправильно будет запроектирована и система отопления.

При эксплуатации построенных зданий часто оказывается, что фактическое энергопотребление зданий, выполненных кладкой из газобетонных блоков с последующим оштукатуриванием стен или облицовкой их кирпичом выше расчетного (проектного).

При анализе нормативных документов оказывается, что в различных стандартах для изделий из автоклавного газобетона указываются различные расчетные значения теплопроводности (табл. 1).

Таблица 1. Сравнительные показатели теплопроводности и эксплуатационной влажности изделий из автоклавного газобетона марок D 400 и D 600 согласно ГОСТ 31359 и СП 50.13330

Теплотехнический показатель

ГОСТ 31359

СП 50.13330

D 400

D 600

D 400

D 600

Теплопроводность в сухом состоянии, λ0 [Вт/(мK)]

0,096

0,140

0,110

0,140

Массовое отношение влаги в материале, для условий эксплуатации А, ωА, %

4

4

8

8

Расчетное значение теплопроводности для условий эксплуатации А, λА [Вт/(мK)]

0,113

0,117

0,140

0,150

Массовое отношение влаги в материале, для условий эксплуатации А, ωБ, %

5

5

12

12

Расчетное значение теплопроводности для условий эксплуатации Б, λБ [Вт/(мK)]

0,160

0,183

0,220

0,260

Из таблицы 1 следует, что в СП 50.13330 для газобетона марок D 400 и D 600 массовое отношение влаги в материале отличается от аналогичного показателя, принятого в ГОСТ 31359. Если в СП 50.13330 массовое отношение влаги в материале для условий эксплуатации А принимается равным 8 % а для условий эксплуатации Б – 12 %, то в ГОСТ 31359, разработанном при участии заводов-производителей [1], массовое отношение влаги принимается равным 4 % для условий эксплуатации А и 5 % для условий эксплуатации Б. Соответственно, с учетом меньшего расчетного значения массового отношения влаги в материале, расчетные значения теплопроводности для изделий из автоклавного газобетона по ГОСТ 31359 оказываются ниже, чем по СП 50.13330. Таким вот образом расчетные значения теплопроводности по ГОСТ 31359 создают дополнительные конкурентные преимущества, так как чем меньше теплопроводность, тем меньшая толщина материала требуется для обеспечения требуемого сопротивления теплопередаче стеновой конструкции. Следовательно, у газобетона возникают экономические преимущества по сравнению с другими типами стеновых каменных материалов, для которых в Своде Правил и соответствующих ГОСТ или ТУ аналогичных расхождений не наблюдается.

Известно, что со склада завода-изготовителя на строительную площадку изделия поступают с влажностью (по массе) от 35 до 43 %. Не 8 %, не 12 %, и даже не 4 или 5 %, а около 40 %.

В процессе производства, после автоклавной обработки, влажность изделий может быть и выше. Однако по мере следования к упаковочной линии влажность изделий незначительно уменьшается. На упаковочной линии изделия сверху и с боковых сторон закрываются в полиэтиленовую пленку и поступают на открытый склад готовой продукции. На складской площадке поддоны устанавливаются в ряды, обычно в два или три уровня по высоте, и хранятся подобным образом от нескольких часов (в период сезонного спроса) до нескольких месяцев (в периоды отсутствия значительного спроса). Упакованные в пленку изделия могут немного подсохнуть, но в подавляющем большинстве случаев влажность их не падает ниже 35 %. И с такой влажностью изделия поступают на строительные объекты.

Как можно видеть из таблицы 1, реальная влажность изделий из газобетона оказывается выше и той которая обозначена в ГОСТ 31359 (табл. 1), и той, которая регламентирована в СП 50.13330 (Приложение Т). Соответственно, и расчетные значения теплопроводности для изделий окажутся выше, а это уже будет означать, что при заданной разности температур снаружи и изнутри стеновой конструкции выше окажутся и потери теплоты через стены. Поэтому в первые годы эксплуатации в домах, построенных из газобетонных блоков, наблюдается значительный перетоп. При перетопе тратятся дополнительные энергетические ресурсы, а, следовательно, возрастают эксплуатационные расходы на отопление таких зданий. По сути дополнительные затраты теплоты уходят на то, чтобы убрать лишнюю влагу из стен.

По истечении некоторого периода времени влажность изделий устанавливается в пределах 5–18 % (здесь, кстати, возникает вопрос, куда вся эта лишняя влага будет направляться, и что при этом будет происходить с отделочными слоями). Этот период может длиться один отопительный сезон, а может растянуться на годы. Скорость высыхания газобетонных изделий в кладке будет зависеть, с одной стороны, от условий и режимов эксплуатации, и от характеристик отделочных слоев, с другой стороны [7]. Чем выше окажется сопротивление паропроницанию наружного отделочного слоя, тем более длительное время будет происходить высыхание газобетона в кладке.

При этом наружная отделка стен из газобетонных блоков является обязательной, так как при отсутствии наружной отделки стены, выполненные кладкой из газобетонных блоков, обладают высокой сквозной воздухопроницаемостью, что приводит к дополнительным, так называемым инфильтрационным потерям теплоты в отопительный период года. Особенно заметными инфильтрационные потери теплоты оказываются в ограждающих конструкциях, выполненных из пазогребневых блоков с незаполненными вертикальными швами кладки. Лабораторные теплофизические испытания фрагментов кладки из газобетонных блоков с системой паз-гребень [8], проведенные в климатической камере, показали, что при отсутствии вертикальных швов кладки температуры, близкие к точке росы, в незаполненных швах кладки наблюдаются уже на расстоянии 75 мм от ее внутренней поверхности. Исходя из результатов проведенного исследования [8] сделан следующий основной вывод: отрицательные температуры в вертикальном шве паз-гребень без клея могут привести к конденсации водяных паров и, как следствие, к увеличению влажности газобетона, что в холодный период года может вызвать промерзание стены.

Следует отметить, что штукатурные слои рекомендуется наносить после затухания процесса усадки стен, который может длиться 0,5–1 года. Это сдерживает сдачу объектов в эксплуатацию и может привести к переувлажнению стен от атмосферных осадков.

В процессе хранения изделий на строительной площадке, а также при строительстве зданий, газобетонные изделия могут как подсохнуть, так и набрать некоторое дополнительное количество влаги, например, при воздействии косых дождей или замачивании кладки при производстве мокрых технологических процессов. В любом случае из-за повышенного содержания влаги в материале в первые годы эксплуатации будет наблюдаться перетоп, и он будет тем более значительным, чем больше влаги содержится в порах материала.

В дополнение к сказанному стоит отметить, что в Советском Союзе отпускная влажность ячеистобетонных изделий (блоков), изготовленных на основе песка, не должна была превышать 25 %. Именно такое значение отпускной влажности было регламентировано для ячеистобетонных изделий (газо-, пено- и газопенобетонов) в ГОСТ 21520 (п. 1.2.1.6). Однако, когда в нашей стране стали массово открываться современные заводы по выпуску стеновых изделий из автоклавного газобетона, оказалось, что иностранные линии, выпускающие изделия по литьевой технологии не могут выпускать изделия с такой отпускной влажностью. Именно тогда производителям и пришла идея вообще отказаться от ограничения отпускной влажности. В этой связи появился новый стандарт – ГОСТ 31360, который заменил ГОСТ 21520 в части изделий из ячеистого бетона автоклавного твердения. При этом ГОСТ 21520 остался действующим для аналогичных изделий, но не прошедших автоклавную обработку. Хотя по сути, это материалы одного класса и назначения, и по мере эксплуатации их расчетные теплотехнические показатели при одинаковом значении марки по плотности должны оказаться одинаковыми, так как у них близкие значения плотности, теплопроводности в сухом состоянии и паропроницаемости.

Это обстоятельство, безусловно, способствовало развитию автоклавных изделий. При этом заводы по выпуску неавтоклавных ячеистобетонных изделий практически полностью прекратили свое существование.

2.3 Неопределенная теплопроводность в сухом состоянии

Из данных, представленных в таблице 1, то можно видеть, что для изделий марки по плотности D400 даже в сухом состоянии значения теплопроводности в ГОСТ 31359 и СП 50.13330 имеют некоторое численное расхождение.

Дело в том, что в ГОСТ 31359 теплопроводность принята в полном соответствии с табличными значениями европейского стандарта EN 1745.

Сам по себе факт подобного копирования данных не является запрещенным. Однако в международных стандартах принята несколько иная трактовка заявленного и расчетного значений теплопроводности. Заявленное значение устанавливается заводом-изготовителем, а расчетное (проектное) значение определяется в соответствии с требованиями стандарта ISO 10456 путем умножения заявленных значений на коэффициенты корреляции по влажности, температуре и старению материала соответствующего слоя ограждающей конструкции. Для заявленных значений приводятся также справочные данные. В стандарте EN 1745 для них существуют 2 градации: с квантилями распределений Р=50 и Р=90.

При этом, согласно требованиям стандарта ISO 10456 в качестве заявленных (заводом-изготовителем) значений следует принимать значения с квантилью Р=90. Значения с квантилью Р=90 больше значений с квантилью Р=50 [1]. А это, безусловно, будет отрицательно сказываться на расчетном значении термического сопротивления слоя кладки (чем выше теплопроводность, тем ниже термическое сопротивление). Если сравнить численные значения теплопроводности изделий из автоклавного газобетона согласно таблицы 1 ГОСТ 31359 и табличные значения теплопроводности согласно стандарта EN 1745 при квантили Р=50, то можно наблюдать практически полное соответствие.

Единственное расхождение наблюдается для изделий марки по плотности D600. Объяснение этому расхождению находится исходя из того обстоятельства, что именно для этой марки изделий в СП 50.1333 (а ранее в СП 23-101-2004) значение теплопроводности в сухом состоянии (0,14 Вт/(мК)) оказывается меньше, чем принятое в стандарте EN 1745 (0,15 Вт/(мК)) даже с квантилью Р=50. Таким образом, при разработке ГОСТ 31359 были приняты наименьшие из всех возможных значений теплопроводности.

При объективном отношении к проведению испытаний, теплопроводность изделий в сухом состоянии может оказаться выше значений, указанных в ГОСТ 31359. Большинство производителей стараются для заданной марки изделий, например, марки изделий D400 сделать образцы как можно более плотными, чтобы можно было обеспечить требуемый класс изделий по прочности. Однако при этом ухудшаются теплотехнические характеристики изделий, так как чем выше плотность изделий, тем более высокой оказывается их теплопроводность. В этих условиях теплопроводность изделий в сухом состоянии может оказаться выше той, которая указана в ГОСТ 31359. В результате, производители обращаются в разные лаборатории пока не получают требуемого результата.

На этом основании можно сделать один единственный вывод. Значениями теплопроводности, представленными в ГОСТ 31359, пользоваться при проектировании нельзя. Они требуют тщательной проверки и корректировки. До проведения подобных исследований следует руководствоваться расчетными значениями теплопроводностей, представленными в справочном Приложении Т СП 50.13330.

Рассмотренное выше ограничение нельзя отнести непосредственно к изделиям, а скорее к стандартам, по которым производится выпуск стеновых изделий, но и пренебрегать данным расхождением тоже нельзя, так как от теплопроводности основного слоя стены зависят ее теплозащитные функции, потери тепловой энергии, мощность систем отопления, компенсирующих эти потери, и главное, параметры микроклимата в отопительный период эксплуатации зданий.

2.4 Теплотехническая однородность стен

Производители часто заявляют о высокой теплотехнической однородности кладок из газобетонных блоков. Действительно, геометрия блоков, произведенных на современных линиях, позволила выполнять кладку из блоков не на цементно-песчаном растворе (далее – ЦПР), а на специальных клеевых цементных составах, при использовании которых толщина швов оказывается не 6–10 мм (как при использовании ЦПР), а 2–3 мм. Это обстоятельство, безусловно, положительно сказывается на уменьшении потерь теплоты через сквозные и несквозные теплопроводные включения. Однако, в кладке стен из блоков к теплопроводным включениям следует относить не только швы кладки.

Если детально проанализировать конструктивные решения, то к теплопроводным включениям следует отнести примыкания поперечных внутренних стен и колонн к наружным стенам, дверные и оконные перемычки армированные пояса, места примыкания дисков плит перекрытий к наружным ненесущим стенам, места опирания железобетонных плит на наружные несущие стены, места сопряжения цоколя к стенам, гибкие и жесткие связи, анкера для крепления слоя теплоизоляции и т.д. Наличие теплотехнических неоднородностей в стенах из газобетонных блоков значительно ухудшает их фактическое сопротивление теплопередаче [9].

Расчеты, выполненные для одного промежуточного этажа монолитно-каркасного здания, наружные ограждения которого заполнены кладкой из газобетонных блоков толщиной 375 мм и лицевого кирпича толщиной 120 мм, показывают, что коэффициент теплотехнической однородности оказывается не больше 0,61, а приведенное сопротивление теплопередаче оказывается меньше не только базового значения по таблице 3 СП 50.13330, но и нормируемого значения, установленного по формуле (1) СП 50.13330 с понижающим коэффициентом 0,63. При условном сопротивлении теплопередаче стеновой конструкции, выполненной кладкой из газобетонных блоков марки по плотности D400 толщиной 375 мм с лицевым слоем из облицовочного кирпича толщиной 120 мм, равном 2,99 м2K/Вт, приведенное сопротивление теплопередаче оказывается равным 1,81 м2K/Вт [10], что для климатических условий Москвы и Санкт-Петербурга меньше как требуемого значения сопротивления теплопередаче (2,99 м2K/Вт), так и минимально-допустимого (2,990,63=1,88 м2K/Вт). Аналогичные несоответствия выявлены авторами работы [11].

Предварительные расчеты показывают, что при толщине блоков 375 мм наружные стены жилых зданий без дополнительного утепления с коэффициентом теплотехнической однородности 0,61 удовлетворяют минимально-допустимым значениям сопротивлений теплопередаче только для районов с ГСОП < 4200 °С∙сут/год (для которых базовое значение требуемого приведенного сопротивления теплопередаче наружных стен жилых зданий составляет 2,87 м2∙K/Вт, а нормируемое: 0,63∙2,87=1,81 м2∙K/Вт).

На одном из строящихся при участии Проекта ПРООН-ГЭФ «Энергоэффективность на Северо-Западе России» объектов жилищного строительства, в кладке были использованы стеновые изделия (блоки) из автоклавного газобетона. Когда кладка стен была закончена, было принято решение дополнительно утеплить наружные стены. И не столько для того, чтобы повысить сопротивление теплопередаче наружных стен, сколько для того, чтобы закрыть многочисленные теплопроводные включения (рис. 1–5).


Рисунок 1. Теплопроводные включения в оболочке строящегося жилого дома: 1 – сопряжение балконной плиты с наружной стеной; 2 – сопряжение междуэтажного перекрытия с наружной стеной; 3 – оконная перемычка; 4 – сопряжение наружной стены с цоколем


Рисунок 2. Сопряжение балконной плиты с наружной стеной


Рисунок 3. Сопряжение междуэтажных перекрытий с наружной стеной


Рисунок 4. Оконная перемычка


Рисунок 5. Сопряжение наружной стены с цоколем

Продолжение во второй части: https://termocalc.ru/catalog/Steni/29