Данные для проектирования домов из газобетонных блоков

Продукция изготовителей газобетонных блоков должна соответствовать нормам и требованиям ГОСТ 31359-2007 «Бетоны ячеистые автоклавного твердения» и ГОСТ 31360-2007 «Изделия стеновые неармированные из бетонов ячеистых автоклавного твердения».

Исходные данные для проектирования приняты по нормативным документам:
- ГОСТ 31359-2007 «Бетоны ячеистые автоклавного твердения»
- СНиП II-22-81* «Каменные и армокаменные конструкции»
- СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»
- СТО 501-52-01-2007 «Проектирование и возведение ограждающих конструкций жилых и общественных зданий с применением ячеистых бетонов в Российской Федерации».

При расчетах нагрузок, возникающих в конструкциях из блоков, по действующим нормам проектирования следует использовать среднюю плотность кладки, которая рассчитывается с учетом влажности блоков 10%, а также толщины и плотности материала швов.

Материал и толщина шва	Плотность кладки D1, кг/м3, в зависимости от марки D
	400	500
клей γ=1800 кг/м3, δ = 2 ± 1 мм	450	560
раствор γ=1800 кг/м3, δ = 12 ± 2 мм	520	630

Взаимодействие газобетона с металлами

Автоклавный ячеистый бетон (газобетон) по химическим свойствам близок к обычному тяжелому бетону. Как и другие минеральные материалы на известковых и цементных вяжущих, во влажном состоянии газобетон дает слабую щелочную реакцию (рН = 9 – 10,5). Из-за высокой пористости и сравнительно низкой щелочности он не защищает стальную арматуру от коррозии так же хорошо, как плотный бетон. Поэтому арматура и крепежные металлические элементы, непосредственно контактирующие с ячеистым бетоном, должны быть предварительно защищены от коррозии каким-либо из существующих способов. В случае конструктивного армирования стен прутковой арматурой, закладываемой в штрабы, заполненные клеем или мелкозернистым бетоном, арматура может быть признана защищенной от коррозии слоем клея/бетона. Во внутренних частях зданий с сухим и нормальным режимами эксплуатации стальные элементы могут использоваться без антикоррозионной защиты.

Усадка газобетона при высыхании

Усадка при высыхании определяется при изменении влажности бетона от 35% до 5% по массе и составляет менее 0,3 мм/м. Именно такая усадка происходит при снижении влажности блоков от отпускной до равновесной, устанавливающейся через 1–2 года по окончании строительства. При высушивании до влажности ниже 2% и далее усадка бетона блоков значительно возрастает и для перехода влажности от 5% до 0% составляет около 2 мм/м. Это свойство нужно учитывать при кладке дымоходов, сушильных камер и подобных им конструкций, подвергающихся длительному воздействию сухого горячего воздуха.
Расчетные деформации усадки для кладки – 4х10^–4 (п. 3.26* СНиП II-22)

Тепловое расширение газобетона

Коэффициент линейного расширения кладки из газобетонных блоков α_t составляет 8х10^-6/°С (для сравнения: α_t кирпича керамического 5х10^-6/°С, бетона тяжелого 1,0х10^-5/°С, стали 1,2х10^-5/°С).

Теплоемкость газобетона

Удельная теплоемкость газобетона в сухом состоянии составляет 0,84 кДж/кг°С. В условиях эксплуатации при влажности 4–5% теплоемкость составит 1 – 1,1 кДж/кг°С.

Воздействие газобетона на окружающую среду

Газобетон имеет ту же реакционную способность, что и обычный тяжелый бетон. Это искусственный камень, ведущий себяв естественных условиях как инертное вещество.

В размолотом состоянии газобетон может быть использован в качестве сорбента.

Газобетон является конструкционно-теплоизоляционным материалом и предназначен для кладки как несущих, так и ненесущих стен и перегородок. Высокая точность размеров позволяет вести кладку на тонкослойных клеевых смесях со средней толщиной шва 2±1 мм. Использование мелкозернистого клея не только повышает теплотехническую однородность кладки и увеличивает расчетные сопротивления кладки до 30% (в действующих нормах проектирования увеличение прочности при кладке на клею не отражено), но и ведет к общему снижению затрат на строительство.
Прочностные расчеты кладки из стеновых газобетонных блоков должны выполняться в соответствии с действующими нормативными документами, в частности СНиП II-22 и СНиП 52-01, СТО 501-52-01.

Расчет несущей способности кладки

Кладка из газобетонных блоков должна вестись на клею или строительном растворе марки не ниже М50.

Марка блоков по средней плотности	Сжатию R, МПа	Осевому растяжению, Rt		Растяжению при изгибе, Rtb		Срезу по неперевяз. сечению Rsq	Начальный модуль деформаций кладки, E0, МПа
		по неперевяз. сечению (рис. 1)	по перевяз. сечению (рис. 2)	по неперевяз. сечению	по перевяз. сечению (рис. 3)
D500 В3,5	1,4	0,08	0,16	0,12	0,25	0,16	1960
D400 В2,5	1,0						1400
D350 В2,0	0,8						1120

Рис. 1. Растяжение кладки по неперевязанному сечению, Рис. 2. Растяжение кладки по перевязанному сечению Рис. 3. Растяжение кладки при изгибе по перевязанному сечению

Расчетный модуль деформации кладки должен приниматься равным:
1. При расчете конструкций по прочности для определения усилий в кладке Е = 0,5 х Е₀;
2. При определении кратковременных деформаций кладки от продольных и поперечных сил Е = 0,8 х Е₀.
Относительная деформация кладки из блоков с учетом ползучести ε = 3,5 х σ/Е₀, где σ – напряжение, при котором определяется ε.

Ненесущие конструкции

Значительное количество продукции из газобетона используется в многоэтажном домостроении при устройстве наружных ограждений каркасных зданий. В этом варианте газобетонные стены делаются с поэтажным опиранием на перекрытия. Несущей способности блоков классов по прочности В2,0 и В2,5 для восприятия вертикальных нагрузок оказывается более чем достаточно (при правильном устройстве деформационного шва между кладкой и вышележащим перекрытием).
Однако такие стены, особенно при большой этажности зданий, должны проверяться на устойчивость к горизонтальным нагрузкам (ветровой напор и отсос, кратковременные нагрузки от опирания на стены находящихся в помещении людей). В общем случае, газобетонные стены должны закрепляться к вертикальным несущим конструкциям в двух уровнях по высоте этажа.

Теплотехнические характеристики наружных ограждений определяются исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий, а также из условий энергосбережения.
Проектирование тепловой защиты жилых и общественных зданий с круглогодичной эксплуатацией должно вестись из условий энергосбережения.
Для Санкт-Петербурга нормативно рекомендовано приведенное сопротивление теплопередаче наружных стен R_req = 3,08 м² °С/Вт. При этом фактические значения сопротивлений должны приниматься не менее R_req(min) = 1,94 м² °С/Вт.
Для зданий сезонной эксплуатации, которые периодически используются в холодный период года, тепловая защита должна назначаться из санитарно-гигиенических и комфортных условий. Для Санкт-Петербурга требуемое сопротивление теплопередаче наружных стен составляет R_comfort = 1,32 м² °С/Вт. (для обеспечения температурного перепада Δ_tn к концу наиболее холодной пятидневки в пределах 4°С).
Для загородных строений, используемых как дачи и дома отдыха в выходные дни:
R_comfort = 1,32 м² °С/Вт;
Для жилых зданий, эксплуатируемых постоянно:
Rnorm > 1,94 м² °С/Вт

Марка блоков по средней плотности	Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии*, Вт/м°С		Коэффициент теплопроводности в условиях эксплуатации Б* (СПб и Лен.область), Вт/м°С
	λ50%	λ90%	λБ50%	λБ90%
D400	0,095	0,105	0,117	0,129

*λ_50% - средний коэффициент теплопроводности (используется при расчетах теплопотерь из условий энергосбережения);
λ_90% - коэффициент теплопроводности с обеспеченностью 0,9 (используется при расчетах температурного перепада из санитарно-гигиенических и комфортных условий).

Теперь о том, какими теплозащитными характеристиками обладает кладка, выполненная из газобетонных блоков.
1. При расчете стены по условиям энергосбережения берем в качестве расчетной среднюю теплопроводность газобетона при эксплуатационной влажности. Для жилых зданий Санкт-Петербурга и газобетона марки по средней плотности D400 получаем такие значения: расчетная влажность 5%, расчетная теплопроводность 0,117 Вт/м°С (ГОСТ 31359-2007 «Бетоны ячеистые автоклавного твердения»).
2. Коэффициент теплотехнической однородности кладки по полю стены (без учета откосов и зон сопряжения с перекрытиями) примем равным 1. Разные расчетные модели показывают, что при кладке на тонком клеевом шве 2±1 мм коэффициент теплотехнической однородности может снижаться до 0,95-0,97, но лабораторные эксперименты и натурные обследования такого снижения не фиксируют. В любом случае – в инженерных расчетах погрешностью в пределах 5% принято пренебрегать. 3. Теплоизоляция зон сопряжения с перекрытиями и оконных откосов – это отдельные конструктивные мероприятия, с помощью которых можно добиться повышения теплотехнической однородности до величин даже больших единицы.

Толщина кладки, мм	Сопротивление теплопередаче, м2 °С/Вт
150	1,32 (при λ90%)
200	1,87
250	2,30
300	2,72
375	3,36
400	3,58

Как видно из таблицы, уже при толщине 150 мм стена из газобетона D400 удовлетворяет требованиям, предъявляемым к стенам жилых зданий из условий комфортности проживания. А при толщинах 250 мм и более может использоваться как однослойная наружная стена жилых зданий, удовлетворяющих требованиям энергосбережения.

Воздухопроницаемость

При проектировании тепловой защиты большое внимание должно уделяться также воздухопроницаемости стен и защите их от переувлажнения. Неконтролируемая воздухопроницаемость («продувание») может свести на нет все усилия по «утеплению» стены. При устройстве многослойных утепленных стен неконтролируемая воздухопроницаемость возникает часто вследствие случайных ошибок при производстве работ либо становится результатом конструктивных просчетов.
Однослойная газобетонная стена столь проста (и в проектировании, и в строительстве), что риск случайных и сознательных ошибок при ее устройстве стремится к нулю. Если хотя бы с одной стороны стена отделана «мокрым» способом – опасность продувания практически исключается.

Защита от переувлажнения

Защита ограждающей конструкции от переувлажнения заключается в соблюдении двух условий:
1. За зиму внутри конструкции может сконденсироваться не больше воды, чем испарится за лето. Для однослойных стен в Европейской части России это условие выполняется всегда.
2. За зиму внутри конструкции может сконденсироваться не больше воды, чем принято в СНиП 23-02 для данного материала. Для однослойных стен жилых зданий в Европейской части России это условие выполняется всегда.
В случае, если стена проектируется с дополнительными слоями (плотная штукатурка, облицовка), целесообразно проверить выполнение вышеприведенных условий.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ГАЗОБЕТОНА

Огнестойкость

Кладка из газобетонных блоков – наиболее огнестойкая из однослойных конструкций. Пористая структура и высокие теплоизоляционные свойства защищают газобетонную кладку от повреждений, свойственных обычному бетону при интенсивном выделении и испарении воды. Поскольку жар огня проникает в конструкцию медленно, кратковременный сильный пожар приводит к возникновению сеточки усадочных трещин на поверхности кладки, не влияющих на несущую способность конструкции. Многочасовой пожар ведет к снижению влажности всей толщи кладки и развитию усадки до максимальных 2 мм/м.
Рост температуры сначала повышает прочность кладки, затем понижает до начальных значений (при нагреве до 700 °С). Дальнейший нагрев довольно быстро снижает прочность (до нуля при 900 °С).

Толщина стены, мм	Пределы огнестойкости
100	EI180
150	R120 EI180*
200 и более	REI240

* сертификат ССПБ.RU.ОП031.Н.00522, заключение №367-10.05-09

Звукоизоляция

Вопросы звукоизоляции особенно актуальны для стен, разделяющих смежные квартиры (или секции сблокированных одноквартирных домов). При проектировании таких стен важно предотвращать косвенную передачу звука через объединяющие элементы: несущие конструкции и пропуски инженерных систем. В общем случае межквартирные стены должны иметь поверхностную плотность не менее 400 кг/м2 или не быть однослойными.
Изоляция воздушного шума зависит главным образом от веса стены, а также от наличия упругих соединений по периметру стен.
В таблице внизу приведены индексы изоляции воздушного шума, достижимые при устройстве однослойных газобетонных стен из газобетонных блоков со шпаклевкой поверхности.

Толщина стены (мм) / Марка блоков	Индекс изоляции воздушного шума Rw (дБ)
100/D500	39
150/D500	44
200/D500	46
250/D400	45
300/D400	46
375/D400	47

Трещиностойкость (Армирование и деформационные швы)

Внешние воздействия (перепады температуры и влажности) вызывают объемные деформации в материале – тепловые расширение/сужение, влажностные усадка/набухание. Это приводит к возникновению внутренних напряжений в конструкциях. Газобетон имеет довольно низкое сопротивление растягивающим напряжениям, поэтому высыхание и понижение температур могут привести к образованию трещин. Причиной возникновения трещин может также стать недостаточная жесткость фундамента. Образующиеся волосяные трещины не влияют на несущую способность кладки, но могут испортить внешний вид отделанной поверхности и привести к локальной воздухопроницаемости стен.
При правильном проектировании и строительстве образования трещин можно избежать.
Для этого кладка разделяется на фрагменты деформационными швами или армируется. В качестве дополнительной защиты от трещин может быть использовано армирование отделочных слоев стекловолокнистой сеткой – эта мера предотвратит выход трещин на поверхность.
Расчетные армирование и температурно-усадочные швы должны назначаться в соответствии с требованиями СНиП II-22 «Каменные и армокаменные конструкции». Конструктивное армирование может быть целесообразным на границах проемов в нагруженных стенах; по длине конструкций, подвергающихся боковым нагрузкам (ветер, давление грунта для заглубленных стен), в ряде других случаев.
Для самонесущих стен, заполняющих ячейки несущего каркаса, целесообразней вместо армирования использовать более частое расположение деформационных швов.

Крепления

Газобетон пористый материал с невысокой прочностью при растяжении. Поэтому использование его в качестве основы для крепления навесного оборудования имеет свои особенности.

Крепеж применяемый в домах из газобетонных блоков

Литература:
- Руководство пользователя (пособие по работе с газобетонными блоками Aeroc)

Предыдущий материал: Инструменты необходимые для строительства дома из газобетонных блоков. >>>

Строительство дома из блоков:
- Газобетон. Правда и вымысел. >>>
- Фотоальбом: Строительство домов из газобетона, газобетонных блоков. >>>
- Строительство домов из газобетона (блоков). (альбом конструктивных узлов). >>>
- Смета на строительство дома из пенобетона и газобетона. Стоимость строительства дома из пеноблоков. >>>
- Проекты домов из ячеистого бетона (керамзитобетона, пеноблоков, газобетонных блоков, силиката) >>>