IV.Теплоизоляционный пенобетон в малоэтажном строительстве

Для возведения однослойных наружных стен одноэтажного дома с легким деревянным перекрытием целесообразно применять мелкие блоки из пенобетона марки D700. При этом толщина стен по новым требованиям должна составлять не менее 0,8м. Стены из легких бетонов для снижения материалоемкости требуют дополнительной теплоизоляции из эффективных теплоизоляционных материалов. Это вполне обоснованное утверждение натолкнуло на идею создания пенобетонных изделий с термовкладышем из пенополистирола и проведения патентного поиска в этой области.

В условиях холодного климата России традиционные материалы (железобетон, кирпич, дерево) в однослойной ограждающей конструкции не обеспечивают требуемое значение термического сопротивления. Оно может быть достигнуто только в многослойной стеновой конструкции, где в качестве утеплителя применяется эффективный теплоизоляционный материал. Идея расположения утеплителя внутри стены довольно старого происхождения. Еще с середины прошлого века в России применяли трехслойные кирпичные стены, используя в качестве заполнителя мох, торф, опилки.

Практический интерес представляет трехслойная стена из ROSSER-блоков (рис.4.1). Колодцевая кладка представляет собой трехслойную конструкцию. Толщина первого слоя – внутренней несущей стены – определяется лишь прочностными требованиями; толщина теплоизоляционного слоя диктуется теплофизическими требованиями; назначение третьего (лицевого) слоя – защита утеплителя от внешних воздействий.

По сути своей трехслойная стена из блоков с воздушным зазором является вентилируемым фасадом, только роль облицовки здесь выполняют не листовые или плитные материалы, а каменная наружная стенка. Лицевая стена из облицовочных ROSSER-блоков должная обладать не только высокой механической прочностью и стойкостью к воздействию климатических факторов, но и декоративной и архитектурной выразительностью без оштукатуривания фасадных поверхностей. Вентиляционный зазор способствует высыханию утеплителя, гарантируя высокое качество теплоизоляции. Высокие требования должны предъявляться к теплоизоляционному материалу, так как в данном случае ремонтно - восстановительные работы невозможны. Основными из этих требований являются устойчивость к деформациям и влагоустойчивость.

В условиях г.Якутска достаточно высокую популярность в устройстве наружной теплоизоляции стен строящихся или уже существующих каменных зданий приобретает утепление фасада с оштукатуриванием (штукатурные фасадные системы), так называемый «мокрый» способ. Устройство наружной теплоизоляции стен со штукатурной имеет целый ряд достоинств: точка росы сдвигается в теплоизоляционный слой, что исключает выпадение конденсата на внутренней поверхности стены; при применении стекло- и минераловатных плит, благодаря волокнистой структуре и соответственно хорошей паропроницаемости теплоизоляционных материалов, конденсации влаги внутри стен не происходит, использование разнообразных декоративных штукатурок и красок придает зданию современный привлекательный вид; сохраняется внутренняя полезная площадь здания. Эти достоинства могут быть достойно оценены, если в СМР использовать современные профессиональные изоляционные материалы и проверенные методы их применения. Например, компания Saint-Gobain Isover предлагает теплоизоляционные материалы из стекловолокна и минеральной ваты при устройстве наружной теплоизоляции толщиной 50-150мм, что по теплотехническим параметрам (термическое сопротивление теплоизоляции составляет 1,11-3,75 удовлетворяет требованиям СНиП для более «мягкого» климата центральных областей и Сибири. Это обстоятельство вынуждает строительные предприятия Якутии использовать для наружной теплоизоляции более легкие и доступные пенополистирольные плиты марки D25. При этом ППС-плита устанавливается с применением клеевого состава, дюбеля с тарельчатой головкой, армирующей стеклосетки, грунтовки и фасадной штукатурки. Надежность такой системы зависит только от качества использованных материалов и СМР.

Прежде всего, теплую стенку рациональнее возвести из эффективных блоков с термовкладышами из пенополистирола заводского изготовления.

Обычный трехслойный бетонный строительный блок состоит из лицевого слоя, бетонных строительных слоев и расположенного между ними теплоизоляционного слоя, причем указанные строительные слои соединены перемычками, пронизывающими теплоизоляционный слой и выполненными в виде металлических и пластмассовых прутков, расположенных под углом в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

На сегодня эффективными общепризнанными стеновыми ограждениями являются комплексные слоистые конструкции, позволяющие в полной мере использовать функциональные свойства конструкционных, теплоизоляционных и облицовочных материалов. В годы широкого освоения районов Крайнего Севера потребовалось строительство большого числа благоустроенных жилых поселков в кратчайшие сроки. В этих условиях наиболее рациональным вариантом явилось применение полносборных высоко транспортабельных зданий заводского изготовления. Основу таких зданий в зарубежном и отечественном строительстве составляют каркасные деревянные конструкции с утеплителями из эффективных теплоизоляционных материалов и различными облицовками.

Опыт строительства и значительный срок эксплуатации каркасных деревянных зданий (первый дом был построен в 1966 г.) в условиях Якутии позволяют выделить их некоторые недостатки и преимущества. Конкурентоспособность быстровозводимых деревянных домов по сравнению с кирпичными и блочными зданиями вызвана тем, что для них характерны высокая степень заводской готовности и сборности, а также комфортность проживания в них и низкие затраты на строительство дома. В первых массовых постройках были использованы клеефанерные панели с деревянным каркасом и утеплителем из пенопласта ФРП-1 и минваты. Наряду с повышенными теплозащитными показателями основные недостатки таких домов заключались в низкой огнестойкости деревянных конструкций. В случае применения пенопласта ФРП-1 наблюдается повышенное содержание фенола в жилых помещениях. Кроме того, циклическое возникновение (скопление влаги) в зимний период на границе «фанераутеплитель» приводило к расслоению наружной обшивки из фанеры.

Как показывает практика, в каркасных деревянных зданиях распространение пожара происходит по сгораемым конструкциям и пустотам в конструкциях. Отсюда следует, что повышение огнестойкости несущих и ограждающих конструкций должно достигаться снижением пожарной опасности используемых материалов и устройством огнезадерживающих конструкций из материалов группы НГ с внутренней стороны. Для деревянных конструкций это обычно достигается обработкой антипиренами или устройством огнезащиты из негорючих материалов (обычно гипсокартона).

Основное назначение ограждающих конструкций зданий, как известно, обеспечить нормальный тепловой режим помещений при возможных изменениях внешних климатических факторов. Ранее проведенными натурными исследованиями установлено, что в помещениях зданий с легкими ограждающими конструкциями в условиях Якутии летом отмечается существенный перегрев. Одной из основных причин перегрева является низкая теплоустойчивость ограждений, т.е. относительно невысокая способность «гасить» внешние температурные воздействия вследствие малой тепловой инерции легких ограждающих конструкций. Научной основой оптимизации теплотехнических свойств легких ограждающих конструкций послужил эффект повышения теплоустойчивости ограждений при сочетании утеплителей, которые впервые был обоснован в ИФТПС СО РАН. В проектировании слоистых конструкций теплотехнический расчет эффективной толщины ограждения не составляет трудности, поскольку имеется директивный норматив для значений их термического сопротивления в различных климатических условиях. Однако при этом не учитываются нестационарность теплопередачи, многослойность конструкций и взаимное расположение материалов в них. Оптимальное проектирование легких (теплоизоляционных) конструкций с учетом климатических факторов достигается при использовании теории теплоустойчивости, которая позволяет учитывать как статистическое, так и динамические свойства материалов.

С учетом практического опыта для проектирования легких слоистых конструкций, предназначенных для строительства в условиях резко континентального климата, характерного для районов, находящихся в криолитозоне (северной строительно-климатической зоне по СНиП 2.01.01), разработаны компьютерные программы «Yakutia». При этом учитываются дополнительные требования: невысокая стоимость используемых строительных материалов, технологичность строительных работ, минимальная вероятность образования гидроконденсата соответствие новым требованиям теплозащиты, оптимальная теплоустойчивость и коммерческая конкурентоспособность многослойной конструкции. При правильном подборе материалов по теплотехническим свойствам, оптимальном соотношении их по толщине и рациональном расположении в конструкции теплоустойчивость ограждения может быть повышен в 3-4 раза по сравнении с брусчатой стеной и трехслойной панелью.

Наиболее реальным материалом для сельского строительства является арболит на основе композиционного гипсового вяжущего вещества (КГВВ), содержащего портландцемент, гипс, молотый цеолит и суперпластификатор С-3 при следующем соотношении компонентов, масс.%: соответственно 22-30, 50-60, 18-20 и 2. В настоящее время решаются организационные вопросы производства КГВВВ на базе мини-завода сухих смесей в г.Якутске и проводятся лабораторные испытания опытных образцов арболита.

В качестве основной теплоизоляции предполагается использовать трудносгораемый (группа горючести Г1) пенопласт «Пенорезол-НТ» с пониженной токсичностью или традиционные теплоизоляционные материалы из стекло-, минваты, пенополистирола, пенополиуретана и др.

Предложенная конструкция наружной стены использована в строительстве сельской школы на 80 мест в селе Окоемовка Усть-Алданского района (2002 г.) и ряда индивидуальных домов и офисных зданий в г.Якутске.

На сегодня назрела острая необходимость переориентации существующих подходов в индивидуальном и индустриальном домостроении. Главной задачей ставится оказание научно – методической помощи индивидуальным застройщиком в широком спектре: от выбора или разработки проектов с учетом местных условий до оснащения дома современными системами жизнеобеспечения и энерго-, ресурсосбережения. В индустральном строительстве должны иметь приоритет системы, имеющие широкие возможности для реализации объемно – планировочных решений, многовариантное исполнение от максимально сборного (заводского изготовления) до полностью монолитного конструкций и позволяющие возводить объекты различного назначения: жилые дома любого уровня комфортности, общественные и административные здания, многоуровневые гаражи и др. Такие системы должны иметь патентную базу и постоянно совершенствоваться, а на их основе должна разрабатываться проектно - строительная документация с новыми решениями, что будет способствовать обширному применению системы инверсторами и проектными организациями.