+7 (495) 287-02-96

31.07.2015

Опыт применения особо легких полистиролбетонов для энергосберегающих и экономичных ограждающих конструкций зданий

Опыт применения особо легких полистиролбетонов для энергосберегающих и экономичных ограждающих конструкций зданий

В.А. Рахманов, председатель совета директоров группы компаний «Юникон», член-кор. РААСН, проф.,

В.И. Мелихов, зам. генерального директора АО «ВНИИжелезобетон» по научной работе, канд. техн. наук,

А.В. Юнкевич, генеральный директор АО «ВНИИжелезобетон», инженер


В 90-х годах ВНИИжелезобетоном на основе проведенных научно-исследовательских работ был разработан принципиально новый эффективный строительный материал - полистиролбетон, представляющий собой особо легкий бетон на основе портландцемента, заполнителя в виде вспененных гранул полистирола и воздухововлекающих добавок.

Полистиролбетон является уникальным строительным теплоизоляционно-конструкционным материалом, оптимальным образом сочетающим высокие теплоизоляционные свойства полистирольного пенопласта и конструкционные качества легкого ячеистого бетона.

Сравнение физико-механических характеристик полистиролбетона и ближайшего к нему аналога - ячеистого бетона одинаковых плотностей показывает существенные преимущества полистиролбетона: большую в среднем в 2,5 раза прочность, повышенную на 3-5 ступеней марку по морозостойкости, пониженное в 1,5 раза водопоглощение и меньшую на 18-25% теплопроводность.

В армированных полистиролбетонных конструкциях, например, надпроемных перемычках плотностью 250-550 кг/м3, стальная рабочая арматура не требует защитных покрытий. Данный материал имеет высокие показатели по звукоизоляции, воздухонепроницаемости, долговечности, легко обрабатывается (пилится, штробится), биостоек, не повреждается грызунами.

В 1999 г. ВНИИжелезобетоном впервые в отечественной и зарубежной практике был разработан стандарт на особо легкий полистиролбетон плотностью 150-600 кг/м3 (ГОСТ Р 51263-99), что создало условия для его массового использования в энергосберегающих ограждающих конструкциях зданий.

К настоящему времени с применением этого материала в России (в основном в Москве и Московской обл.) построено порядка 1 тыс. энергосберегающих зданий различной этажности и назначения, в том числе многоэтажных жилых - до 25 этажей, общей площадью более 8 млн. м2.

При этом накоплен положительный опыт производства полистиролбетона в основном в виде сборных изделий заводского изготовления (стеновые блоки, плиты, надпроемные перемычки) и их применения при строительстве зданий. Разработаны ограждающие конструкции зданий (наружные стены, утепляемые покрытия и перекрытия) с использованием полистиролбетона (система «Юникон»), институтом создана и на заводе ЗАО «ЮНИКОН-ЗСК» (Москва) освоена эффективная заводская технология и оборудование для изготовления полистиролбетонных изделий, а также разработан комплекс нормативно-технической документации для проектирования и строительства энергосберегающих жилых и общественных зданий.

На основе обобщения накопленного за прошедшие 12-15 лет передового опыта производства полистиролбетонных изделий, проектирования и массового строительства энергосберегающих зданий с их применением, а также результатов новых всесторонних углубленных исследований свойств материала была выявлена возможность стандартизации полистиролбетона с повышенными на 15-25 % физико-механическими характеристиками, что было отражено в переработанном новом национальном стандарте ГОСТ Р 51263-2012 на полистиролбетон, введенным в действие с 1 июля 2013 г., позволяющим более эффективно использовать этот перспективный материал в строительстве.

Для определения и нормирования расчетной теплопроводности материала ВНИИжелезобетон с участием специалистов НИИСФ РААСН, ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко и МНИИТЭП в 2010 г. провели испытания образцов полистиролбетона, используемого при изготовлении стеновых блоков на заводе ЗАО «Юникон-ЗСК», и (для сравнения) автоклавного ячеистого бетона - газобетона стеновых блоков, изготовленных по технологии «YTONG».

Результаты этих испытаний, приведенные в табл. 1, показали возможность снижения значений теплопроводности полистиролбетона марок по средней плотности D175-D350 на 6-13% по сравнению с нормируемыми по ГОСТ Р 51263-99, что нашло отражение в новом ГОСТ Р 51263-2012.

Таблица 1

Результаты теплотехнических испытаний особо легких бетонов

Наименование материала блоков (изготовитель) Марка по средней плотности Теплопроводность в сухом состоянии, λo, Вт/м°С Расчетное массовое отношение влаги в материале, % Расчетные коэффициенты теплопроводности, Вт/м'С
WA WБ λA λБ

Полистиролбетон (ЗАО «ЮНИКОН-ЗСК», Москва)

D175

0,060

3,0

4,0

0,066

0,067

D200

0,064

3,0

4,5

0,068

0,071

D250

0,072

3,0

5,0

0,077

0,080

D350

0,095

3,5

6,0

0,105

0,112

D500

0,125

4,0

8,0

0,135

0,150

Автоклавный газобетон «YTONG» (ЗАО «Кселла-Аэроблок-Центр», Можайск)

D350

0,115

(0,084)

-

9,1

-

0,138

(0,103)

D500

0,130

(0,12)

-

10,4

-

0,157

(0,147)

Примечания:

1. Расчетные теплотехнические характеристики материалов определялись по рекомендациям СП 23-101-2004.

2. В скобках указаны значения показателей ячеистого бетона нормированные в ГОСТ 31359-2007, в том числе для расчетной теплопроводности при условной равновесной влажности - 5%.

Как видно из данных табл. 1, результаты тепло-технических испытаний автоклавного газобетона плотностью D350 не удовлетворяют требуемым показателям λo по ГОСТ 31359-2007, что свидетельствуют о заниженности последних, а значения λБ при WБ = 9,1% выше на 34% по сравнению с нормированными в указанном стандарте для расчетной эксплуатационной влажности 5%, которая меньше в 1,82 раза по сравнению с влажностью для условий эксплуатации «Б».

Сопоставление наиболее важных для проектировщиков нормируемых физико-механических характеристик (прочность, морозостойкость, расчетная теплопроводность) полистиролбетона и ячеистого бетонов в диапазоне 250-500 кг/м3, наиболее широко применяемых в наружных стенах зданий, приведено в табл. 2.

Таблица 2

Сопоставление нормируемых физико-механических характеристик ячеистого бетона и полистиролбетона

Характеристики

Ячеистый бетон (ГОСТ 25485-89, СП 50.13330.2012)

Полистиролбетон (ГОСТ Р 51263-2012)

Марка по средней плотности

D400

D500

D250

D300

D400

D500

Класс прочности на сжатие

ВО,5; ВО,75

ВО,75; В1

ВО,5

ВО,75

ВО,75

В1

В1,5

В2

Марка по морозостойкости

-

F15-F35

F100

F150

F150

F200

Теплопроводность для условий эксплуатации «Б», Вт/(м"С)

0,15

0,2

0,080

0,073

0,096

0,083

0,124

0,150

Примечание. Для полистиролбетона плотностью D250 и D300 приведены характеристики по прочности и теплопроводности: в числителе - получаемые по обычной технологии, в знаменателе - по спецтехнологии.


Следует отметить, что сопоставление нормируемых характеристик полистиролбетона и автоклавного ячеистого бетона по ГОСТ 31359-2007 не может быть выполнено, так как в этом стандарте классы по прочности, марки по средней плотности и морозостойкости материала взаимно не увязаны и не приведены значения расчетной теплопроводности для условий эксплуатации «А» и «Б».

При разработке ВНИИжелезобетоном нового ГОСТ на полистиролбетон особое внимание было уделено возможности дополнительного улучшения на 12-15 % прочностных и теплоизоляционных характеристик материала плотностью D175-D350, используемого при заводском изготовлении блоков для наружных стен и теплоизоляционных плит. Такие показатели были достигнуты при изготовлении изделий по спец- технологии, предусматривающей использование заполнителя улучшенного качества, оптимизацию состава полистиролбетона при обеспечении пониженного коэффициента вариации его прочности - Vm ≤ 12 %. Указанные характеристики, стандартизированные в ГОСТ Р 51263-2012, приведены в табл. 3.

Таблица 3

Расчетные коэффициенты теплопроводности теплоизоляционно-конструкционного полистиролбетона, изготовленного по спецтехнологии для сборных изделий

Класс или марка по прочности

Марка по средней плотности

Расчетные коэффициенты теплопроводности, Вт/(м°С), при условиях эксплуатации

А

Б

М3,5

D175

0,055

0,056

В0,35(М5)

D200

0,060

0,061

ВО,5

D225

0,065

0,066

ВО,75

D250

0,071

0,073

В1

D300

0,080

0,083

В1,5

D350

0,088

0,092

Примечание. Для коэффициентов теплопроводности расчетное массовое отношение влаги в материале соответствует данным табл. 2 ГОСТ Р 51263-2012.

Наиболее массовое применение полистиролбетон получил в Москве и Московской обл. Для практического применения в Центральном регионе России полистиролбетона по системе «Юникон» ВНИИжелезобетоном с привлечением МНИИТЭП, ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко и НИИЖБ были разработаны Рекомендации по проектированию (2002 г.) и Нормали типовых деталей и узлов (2005 г.).

В настоящее время на основе данных нового ГОСТ на полистиролбетон, натурных прочностных и теплотехнических испытаний фрагментов полистирол- бетонных ограждающих конструкций, с учетом СП63.13330.2012иСП 15.13330.2012, разработанных НИИЖБ и ЦНИИСК, выпущены новые нормативные документы - СТО 86549669-001 -2012 и СТО НОСТРОЯ 142-2013 по проектированию и строительству зданий с ограждающими полистиролбетонными конструкциями усовершенствованной более эффективной строительной системы «Юникон-2».

Для обеспечения выполнения Указа Президента России от 04.06.2008г. №8 89 об энергосбережении Постановлениями Правительства Москвы № 563-ПП (2009 г.) и № 900-ПП (2010 г.) и соответствующей Целевой программой для г. Москвы было предусмотрено для наружных стен проектируемых жилых зданий принимать приведенное сопротивление теплопередаче R0 не менее 3,5 (м2·°С)/Вт, и после 2016 г. - не менее 4,0 (м2·°С)/Вт. В 2011 г. Постановлением Правительства Москвы N° 583-ПП эти требования были отменены, однако в 2012 г. введены вновь (письмо от 07.10.12 г. №2 5-11- 3073/2-2 заместителя Мэра Москвы М.Ш. Хуснуллина).

Теплотехнические расчеты, подтвержденные НИИСФ РААСН, показывают, что для жилых зданий с кирпичным фасадом при применении по системе «Юникон-2» блоков, изготовленных по спецтехнологии из полистиролбетона плотностью D250, практически обеспечивается получение R0=3,5 (м2·°С)/Вт при толщине блоков 295 мм и R0=4,1 м2·°С) )/Вт при толщине блоков 375 мм.

Сравнительные показатели наружных стен из полистиролбетонных и ячеистых блоков, в том числе 3х-слойных, для жилых зданий с кирпичным фасадом, приведены в табл.4.

Таблица 4

Сравнительные показатели наружных стен жилых зданий их легкобетонных блоков

Показатели

Полистиролбетонные блоки

Ячеистобетонные блоки

«ВНИИжелезобетон» «ЮНИКОН-ЗСК» (г. Москва)

«Хебель» ЛЗИД (г. Липецк)

«Маза-Хенке» BONOLIT (г. Купавна)

Характеристики блоков:

D250

D400

D300

марка по средней плотности

расчетная теплопроводность для условий эксплуатации «Б», Вт/(м-°С)

0,073

0,15

0,13

(ГОСТ Р 51263-2012)

(СП 50.13330.2012)

(СП 23-101-2004)

спецтехнология

Характеристики стен:

без утеплителя

3х-слойная с утеплителем

без утеплителя

общая толщина, мм, в том числе:

440

520

540

640

блоки

295

375

200

500

утеплитель

-

-

200 (минвата D125)

-

фасадная кирпичная кладка

125

125

125

125

внутренняя облицовка

20 (ГВЛ)

15 (штукатурка)

15 (штукатурка)

приведенное сопротивление тепло¬передаче, (м2-“С)/Вт

3,45

4,10

3,30

3,00

удельная стоимость (данные 2013 г.), р/м2 %

3055

100,0

3303

108,1

3527

115,5

3860

126,4


При обеспечении новых повышенных теплозащитных требований к ограждающим конструкциям жилых домов и соцкультбыта использование систем «Юникон» и «Юникон-2» дает следующие преимущества:

  • снижается материалоемкость, вес и себестоимость монтажа ограждающих конструкций на 40-60 % и трудоемкость их монтажа на 30-90%;
  • снижается материалоемкость, стоимость несущих конструкций зданий (фундаментов, железобетонных стен, колонн) до 10 %;
  • сокращаются сроки монтажа ограждающих конструкций в 1,5-1,8 раза при обеспечении возможности круглогодичного производства работ;
  • за счет устройства «тонких» однослойных наружных стен из полистиролбетонных блоков плотностью D250 при толщине 295 мм увеличивается на 3-5% общие площади зданий на одинаковом пятне застройки.

На разработки института «ВНИИжелезобетон» по полистиролбетону и системе «Юникон» получено более 50 национальных патентов.

Работа института по внедрению особо легкого полистиролбетона при массовом строительстве энергоэффективных зданий награждена премией Правительства РФ по науке и технике (2009 г.), а также дипломом (2000 г.) и 3-мя медалями (2007 г. -2; 2011 г. - 1) Российской академии архитектурных и строительных наук (РААСН).

Импортозаменяющая отечественная технология строительства по системе «Юникон-2» энергоэффективных зданий с наружными стенами из однослойной блочной кладки из полистиролбетона по ГОСТ Р 51263-2012 опередила требования времени по энергосбережению и обеспечила высокую экономичность ограждающих конструкций, полностью отвечающих современным повышенным требованиям по ресурсосбережению в соответствии с Целевой программой города Москвы по энергосберегающему домостроению до 2020 г.


Пресс-служба
«ВНИИжелезобетон»

Возврат к списку

© 2004-2017 ВНИИЖЕЛЕЗОБЕТОН

+7 (495) 287-02-96, +7 (495) 221-76-22

111141, Москва, ул. Плеханова, 7

info@vniizhbeton.ru