Коэффициент температурного расширения газобетона

Обновлено: 01.05.2024

В последние годы ячеистые бетоны стали прорывом на рынке стройматериалов, потому что такой, как у них теплопроводности от тяжёлого бетона добиться невозможно. В малоэтажном строительстве стали использовать не только блоки, но и монолиты из пено- и газобетона, из которых получаются долговечные и тёплые стены. Но в связи с обратной зависимостью теплопроводности и прочности, они не способны противостоять слишком большим нагрузкам. Это не только вес вышерасположенных конструкций, но и вырывные усилия, которые воздействуют на стену или потолок при навешивании тяжёлых предметов. Решить эту проблему помогут анкера для газобетона, разнообразие которых и будет представлено в статье.

Анкер для газобетона — что это такое

В переводе с немецкого термин «anker» означает «якорь». Такое название дали метизным изделиям, предназначенным для фиксации какой-либо конструкции к основанию. Это самостоятельный крепёж, имеющий распорную часть, которая при образовании соединения меняет свою форму и размеры. Так же он может иметь манжету, за счёт которой тело анкера удерживается в правильном положении, а не проваливается в просверленное отверстие.

Существует три основных разновидности анкеров, принципиально различающихся способом закрепления:

За счёт силы трения, когда стенки анкера плотно прижимаются к основанию (клиновые).
За счёт разной формы отверстия в основании, и увеличивающегося тела анкера (распорные).
За счёт заполнения отверстия жидким, впоследствии затвердевающим компонентом (химические анкера для газобетона).

Изготавливаются анкеры из металлов и их сплавов, а так же полимерных волокон: капрона, нейлона, полиэстера, полиамида.

Характеристика анкера для газобетона

Анкерный болт по газобетону относится к разряду механического крепежа и может иметь разнообразный внешний вид. Однако суть крепления это не меняет: почти всегда за редким исключением предварительно высверливается отверстие заданной глубины и диаметра. В него забивается металлическая гильза с нарезанными клиньями или насечкой, в неё вкручивается сердечник, за счёт которого и происходит распирание клиньев или изменение формы гильзы.

Подобные анкера способны держать солидные нагрузки, что позволит повесить на стенку из газобетона блок кондиционера, бойлер или спутниковую тарелку. Важно только правильно соотнести их вес с размерами и характеристиками крепежа. Механический анкер для газоблока имеет весомый недостаток - высокую стоимость. Она зависит от размеров анкера и может достигать 900-1000 рублей за штуку.
Кроме того, клинья распирают блок изнутри, создавая тем самым подвергающиеся нагрузкам локальные зоны, способствуют появлению в них волосяных трещин. Если в них, как и в крепёжное углубление, будет попадать влага, структура газоблока при замерзании может разрушаться.
В этом плане более надёжен химический анкер для газобетона, цена которого может оказаться намного ниже. Под него тоже нужно высверливать отверстие, но вместо металлического цилиндра в него погружается реагент в капсуле - либо выдавливается из тубы посредством монтажного пистолета.
Сердечник устанавливается в ещё пластичную массу, после застывания которой намертво фиксируется в заданном положении. При этом клей не только не создаёт локализованных нагрузок, но ещё и делает стенки отверстия более прочными.

Извлечь уже затвердевший анкер без разрушения блока невозможно. Если его и вырвет под слишком большим весом, то вместе с куском стены. Соответственно, хим анкер для газобетона используется однократно, тогда как механический крепёж можно без проблем демонтировать.

Виды анкеров

Газоблоки активно используются не только в частном строительстве, но и в многоэтажном. Во втором случае они служат заполнением пролётов железобетонного каркаса, так что решать, какие анкера применить для газоблока, может понадобиться и владельцам квартир. Осуществлять выбор следует исходя из величины нагрузок, которые соединению придётся выдерживать. Есть ведь разница, что крепится к стене: мауэрлатная балка, элементы вентилируемого фасада или кухонные шкафчики.

Анкера для газобетона и пенобетона часто выполняются из полимерных материалов. Они представляют собой либо втулку с широкой резьбой или спиральными рёбрами, либо раскрывающийся механизм, благодаря которому блокируется обратное выдёргивание. Такой крепёж иногда бывает и забивным, но чаще вкручивается Г-образным ключом или отвёрткой.

Каждый производитель предлагает свои решения, и далее вы можете ознакомиться, какие есть анкера по газобетону.

Химические

О существовании химических анкеров знают далеко не все - этот крепёж для строительства является инновационным. В технической литературе можно встретить и другие его названия: вклеивающий анкер, жидкий или химический дюбель для газобетона, инжекционная масса. Впервые такой крепёж стали применять в горнодобывающей промышленности, для крепления конструкций к рыхлым породам. Позднее технология заняла свою нишу и в строительстве, так как затвердевающие составы обеспечивают наиболее надёжную фиксацию на низкопрочных и поризованных основаниях.

Кроме тубы с клеем и шпилек, производители предлагают в комплект все сопутствующие приспособления для монтажа: дозаторы, смесители, приборы для сверления, ерши для зачистки отверстий, скребки. Изготовитель же определяет, как пользоваться химическим анкером для газобетона, и указывает данную информацию на упаковке.
Составы жидких анкеров подбираются под конкретные задачи. У каждого производителя свой список применяемых веществ, но в любом случае, кроме синтетических смол и отвердителя в смеси содержится цемент и мелкодисперсионный песок. В зависимости от их процентного содержания и температуры окружающей среды, время затвердевания массы может варьироваться от пары часов до полных суток.
Принцип использования отверждаемой массы состоит в том, чтобы зафиксировать металлический стержень в нужном положении. Смолы образуют монолит, который и удерживает в основании элемент крепления. Таковым может служить обычный резьбовой болт или даже кусок рифлёной арматуры – смотря что, и куда надо крепить.
Так как составы двухкомпонентные, их активные вещества идут в отдельных упаковках и смешиваются непосредственно перед выполнением крепления. В продаже можно увидеть три основных варианта упаковки:
1. ампула с двумя капсулами;
2. два картриджа;
3. один картридж, имеющий внутри два отделения.
Соответственно, для каждого типа упаковки требуется индивидуальный дозатор. Если это ампулы, их диаметр должен соответствовать диаметру высверливаемого отверстия. При их использовании следует обеспечивать точность сверления, но контролировать процесс заполнения отверстия нет необходимости. Смешение компонентов из капсул происходит в момент вкручивания шпильки.
В случае с двумя картриджами ингредиенты дозируются за счёт спирального вкладыша, который и обеспечивает перемешивание. Это профессиональный вариант, удобный для выполнения больших объёмов работ. Для домашнего пользования лучше применять вариант с одним картриджем с двумя отделами. В этом случае компоненты смешиваются при выдавливании смеси монтажным пистолетом.

Минус у анкеров в картриджной упаковке один: сложно контролировать заполнение отверстия, в результате чего масса начинает стекать по стене. Чтобы таким образом не перерасходовать материал, можно использовать сетчатую втулку, специально предназначенную для равномерного распределения клея.

Плюсы и минусы химических креплений

В целом, достоинства и недостатки жидких анкеров можно сформулировать так:

Преимущества

Минусы

Герметичность отверстия, в которое установлен крепёж.
Отсутствуют распорные нагрузки.
Простота исполнения.
Высокая прочность крепления.
Высокая несущая способность соединения.
Устойчивость к агрессивному воздействию и влажности.
Срок эксплуатации более 50 лет.
Отсутствие токсичности.
Аналогичный газобетону коэффициент температурного расширения.

Необходимость ждать, пока состав затвердеет.
Не всегда есть возможность выполнять крепления при отрицательных температурах.
Небольшой срок хранения, даже если упаковка не вскрыта. При вскрытии она должна сразу использоваться.
Высокая цена.

Основными поставщиками химических анкеров являются известные европейские компании: немецкий Fischer, швейцарский Mungo, финский Sormat, Hilti из Лихтенштейна. Кому-то их цена может показаться высокой. Например, анкера Хилти для газобетона стоят порядка 1050 рублей за 300-граммовую упаковку, однако она ведь используется не для единственного крепления.

Расход состава зависит от диаметра и глубины заполняемых отверстий. Например, для установки анкеров диаметром 8 мм сверлятся отверстия 10 мм стандартной глубиной 80 мм. На одно такое отверстие в норме уходит 4,14 мл состава. Значит, 300 грамм клея хватит для осуществления 72-х креплений. Такое количество может производиться, к примеру, при монтаже на газобетонные стены вентилируемого фасада.

Эпоксидные анкера собственного изготовления

При больших объёмах выполняемых работ затраты на химические анкера бывают довольно значительными, к тому же у них маленький срок хранения. Поэтому многие мастера предпочитают сделать жидкий анкер для газобетона самостоятельно - из эпоксидной смолы. Её характеристики вполне это позволяют, да и заводские составы чаще всего изготавливаются именно на такой основе.

Для смешивания берутся такие ингредиенты:

Смола ЭД-20;
Цемент (можно гипс), слегка разбавленный мелким песочком;
Отвердитель УП-583;
Пластификатор ДЭГ-1 (или ДБФ).

Порядок изготовления смеси такой. К смоле 1:10 добавляется пластификатор, тщательно перемешивается. Затем в состав вводится сухой наполнитель – не более 10% от общей массы жидкого содержимого. Отвердитель доливают в последнюю очередь, в пропорции 1:8. После перемешивания самодельный химический анкер надо сразу использовать, так как через пару часов он уже затвердеет. Готовить состав лучше небольшими порциями, наносится он с помощью флакона с дозатором или большого шприца.

Механические анкера - какие лучше использовать для газобетона

Механическим называется крепёж, для осуществления которого применяют резьбовые детали, фиксируемые за счёт навинчивания: болты, шпильки, саморезы, шурупы, гайки, штифты. То есть именно резьба в данном случае и обеспечивает надёжность соединения. По материалу изготовления такой крепёж можно разделить на две большие группы: полимерные и металлические. Попробуем разобраться, какие из них лучше и прочнее.

Пластиковые дюбели

К категории «пластиковый анкер для газобетона» можно отнести все дюбели, которые производятся из полимеров. По большому счёту, никто ведь и не вдаётся в подробности, из чего именно они сделаны – нейлона, полиэстера или полипропилена. Это уже тонкости производства, а нас интересуют исключительно «деловые качества» крепежа.

Простейший вариант – забивной дюбель типа GB. Он имеет спиралевидную геометрию утолщённых рёбер, которые обеспечивают плотную посадку в теле газоблока после того, как в него вкручивается саморез.
Производитель заявляет о его устойчивости к вырывающим нагрузкам до 90 кг, которую он может воспринимать сразу после монтажа. Такие дюбели можно применить для внутренних работ – например, для монтажа подвесного потолка (перекрытия ведь тоже бывают газобетонные), или навесить на стены полки.
Фасадные дюбели, которые используются для монтажа навесных конструкций, представляют собой комплект из удлинённой пластиковой гильзы с распорной зоной и длинного шурупа, который монтируется сквозь теплоизоляционный материал и брус. Такой анкер шуруп для газобетона выдерживает нагрузку минимум 107 кг. Именно столько заявляют производители подобного крепежа в качестве рабочей нагрузки.

На заметку: Пиковая нагрузка, при которой происходит разрушение соединения, всегда больше рабочей. У фасадного анкера Fischer для газобетона она составляет целых 194 кг, тогда как рабочая – всего 120 кг. Вот что значит пресловутое немецкое качество!

Многие из вышеупомянутых дюбелей называются универсальными, но как видите, несущая способность у них различается, как небо и земля. Поэтому при покупке крепежа обращайте на эти цифры особое внимание. В паспорте изделий обычно указывается вырывное усилие отдельно по кирпичу, и отдельной строкой по ячеистому бетону. Например, для нейлонового дюбеля Mungo MN-S оно соответствует 0,04 кН, что примерно равно 40 кг.

Металлические

И пластмассовые дюбели, и металлические относятся к категории механических, но далеко не всегда металл показывает лучшие результаты, чем пластик. Последний в основном используют для навешивания предметов на вертикальные поверхности. На перекрытиях лучше использовать анкерный болт для газобетона из нержавейки или латуни. На фасаде тоже, потому что не всякий пластик хорошо переносит минусовые температуры.

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.

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. ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

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.

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 КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ГАЗОБЕТОНА

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 м 2 °С/Вт. При этом фактические значения сопротивлений должны приниматься не менее R_req(min) = 1,94 м 2 °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 м 2 °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 м 2 °С/Вт;
Для жилых зданий, эксплуатируемых постоянно:
Rnorm > 1,94 м 2 °С/Вт

*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.

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.

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).

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.

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)

В таблице представлены значения коэффициента линейного расширения строительных материалов (КТЛР) и некоторых металлов при температуре до 100°С. Размерность коэффициента расширения в таблице — м/(м·°С) или 1/град (К -1 ).

В таблице рассмотрены: алюминий Al, медь Cu, сталь, гранит, базальт, кварцит, песчаник, известняк, стеновой кирпич, клинкерный кирпич, силикатный кирпич, легкобетонные камни, газобетонные блоки, бетон, железобетон, цементный раствор, известковый раствор, сложные штукатурки, дерево, параллельно волокнам, стекло.

Из указанных строительных материалов наиболее низким коэффициентом теплового линейного расширения обладает клинкерный кирпич (его КТЛР равен 3,5·10 -6 1/град), а также древесина, штукатурки, стеновой кирпич и базальт. Следует отметить, что высокий коэффициент теплового расширения свойственен металлам таким, как алюминий, медь или сталь. Например, коэффициент линейного расширения алюминия равен 24·10 -6 1/град, что в 2 раза больше, чем у стали.

Коэффициент теплового линейного расширения показывает на сколько (относительно размера тела) удлинится материал при увеличении его температуры на 1 градус.

Чтобы вычислить увеличение линейных размеров материала за счет теплового расширения, необходимо умножить значение температурного коэффициента линейного расширения на линейный размер материала и на разность температур в градусах Цельсия или Кельвина. Например, стеновой кирпич (КТЛР= 0,000006 град -1 ) длиной 240 мм при нагревании на 100 градусов удлинится на 0,144 мм.

По значениям коэффициентов теплового расширения в таблице видно, что указанные строительные материалы и металлы имеют положительный коэффициент линейного расширения, то есть увеличивают свои размеры (расширяются) при нагревании.

Прочность автоклавного и неавтоклавного газобетонов характеризуют классами по прочности на сжатие, определяемыми по ГОСТ 10180, ГОСТ Р53231.

Для газобетонов установлены ГОСТ 31359 следующие классы: В0,35; В0,5; В0,75; В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20.

Плотность газобетона нормируется марками по плотности D (Д), определяемыми по ГОСТ 27005. По показателями средней плотности назначают следующие марки газобетонов: D 200; D 250, D 300, D 350, D 400, D 450, D 500, D 600, D 700, D 800, D 900, D 1000, D 1100, D 1200.

Стабильность показателей газобетонов по плотности и прочности на сжатие характеризуется коэффициентами вариации, которые определяются в соответствии с требованиями СН 277, ГОСТ 27005 и ГОСТ Р53231. Средние значения коэффициентов вариации газобетонов не должны превышать: по плотности 5%; по прочности на сжатие – 15%.

Для учета российского зимнего фактора назначают и контролируют следующие марки газобетона по морозостойкости в циклах замораживания-оттаивания после водонасыщения: F 15; F 25; F 35; F 50; F 75; F 100, определяемые по ГОСТ 25485 или ГОСТ 31359.

Назначение марки газобетона по морозостойкости проводят в зависимости от режима эксплуатации конструкции и климатического района.

Показатели классов по прочности на сжатие и марок по морозостойкости в зависимости от марок по плотности приведены в таблице 3.2.

Нормативные сопротивления газобетонов сжатию, растяжению и срезу приведены в таблице 3.3, расчетные сопротивления – в таблице 3.4.

Значения начального модуля упругости Е _b при сжатии и растяжении для газобетонов с влажностью 10±2% (по массе) принимаются по таблице 3.5.

При соответствующем экспериментально обосновании допускается учитывать влияние не только класса газобетона про прочности и его марки по плотности, но и состава и вида вяжущего, а также условий изготовления и твердения газобетона, при этом допускается принимать другие значения Е _b .

Коэффициент линейной температурной деформации газобетонов а _bt при изменениях температуры от минус 90 о С до плюс 50 о С установлен равным а _bt =8,0*10 -5о С -1 .

При наличии данных о минералогическом составе цемента и заполнителей, рецептуре смеси, влажности газобетона и т.д. разрешается принимать другие значения а _bt , обоснованные экспериментально.

Начальный коэффициент поперечной деформации газобетонов (коэффициент Пуассона) V принимается равным 0,2, а модуль сдвига газобетонов G – равным 0,4 соответствующих значений Е _b , указанных в таблице 3.5.

Усадка при высыхании газобетонов, определяемая по ГОСТ 25484 (приложение 2), не должна превышать 0,5 мм/м.

Коэффициенты теплопроводности и паропроницаемости газобетонов приведены в таблице 3.6.

Отпускная влажность изделий и конструкций не должна превышать (% по массе):

· 25 – для газобетонов, изготовленных на основе песка;

· 30 – для газобетонов, изготовленных на основе сланцевой золы;

· 35 - для газобетонов, изготовленных на основе кислой золы-уноса теплоэлектростанций.

Показатели таблицы 4.7 для конструкций конкретного производства и режима эксплуатации могут быть уточнены в экспериментальном порядке на основе натурных испытаний с 90%-ной обеспеченностью (приложение В).

Таблица 3.2 – Показатели классов по прочности и марок по морозостойкости для разных марок ячеистых бетонов по плотности.

В течение многих десятилетий и даже веков в строительстве отдавалось предпочтение кирпичу, как самому износоустойчивому, прочному и долговечному кладочному материалу. Никто и не оспаривает его достоинств, но при строительстве малоэтажного жилья совсем другие приоритеты. Вряд ли кому-то нужна «крепость» в прямом смысле слова. Главное, чтобы ограждающие конструкции как можно лучше сопротивлялись теплопередаче, с чем успешно справляются ячеистые бетоны. Коэффициент теплопроводности газобетона позволяет строить теплые комфортные частные дома без дополнительного утепления. При этом стены получаются достаточно прочные и долговечные со сроком эксплуатации от 100 лет и выше, срок эксплуатации до первого ремонта от 50 лет.

Достоинства и недостатки газобетона

Активное использование газоблоков в отечественном строительстве началось с середины 20 века, после того, как в Европе смогли создать бетонные панели с плотностью, сниженной до 300 кг/м³. При этом в нашей стране была наработана прогрессивная научно-техническая база по производству и применению газобетона. С началом перестройки была даже принята программа по созданию систем эффективного строительства из автоклавных ячеистых бетонов, и увеличения объёмов их производства путём строительства новых заводов-изготовителей.

В то время выпускали блоки только плотностью 600-700 кг/м³, но девиз программы гласил, что при 7-кратном увеличении количества выпускаемой продукции нужно стремиться к 2-х кратному снижению плотности, что автоматически влекло и снижение теплопроводности газоблока.

С развалом Советского Союза и закрытия многих производственных площадок весь опыт наших инженеров остался на бумаге. Уже в 2000х годах начинают открываться на территории России коммерческие производства с патентами и оборудованием западных компаний. Их число продолжает расти, а это значит, что продукция пользуется спросом и качество построенного из газобетона жилья оказалось на высоте. Именно поэтому теплопроводность и другие характеристики газоблока так интересуют потенциальных застройщиков.

Особенности материала

Технология его производства несколько схожа с получением силикатного кирпича: компоненты те же - только к цементу, песку и извести добавляются ещё ингредиенты, провоцирующие процесс порообразования. Это алюминиевая пыль или паста, а также сульфат и гидроксид натрия, взаимодействие которых запускает химическую реакцию с высвобождающимся кислородом.

При этом блоки не подвергаются прессованию, так как требуется получить не максимально плотные, а наоборот, воздухонаполненные изделия. Созревание бетона происходит в автоклавах – камерах, где он в течение 12 часов обрабатывается подаваемым под давлением высокотемпературным паром. Это обеспечивает ускоренное твердение камня и более высокую, чем при естественной гидратации прочность.

На заметку: В процессе автоклавирования в бетоне образуется новый минерал под названием тоберморит (силикат кальция), который встречается в составе камня базальтовых пород и портландцементе. При реакции с водой он принимает участие в связывании цемента, что позволяет получить более высокую прочность.

По этой причине преимущество на стороне автоклавного газобетона, и обсуждая его характеристики, мы по умолчанию будем вести речь именно о нём.

Плюсы и минусы - информационная таблица

Представляем таблицу с перечнем положительных свойств газобетона и его недостатков:

Достоинства	Недостатки
Низкий коэффициент теплопроводности газоблока. Зависит от марки изделия по плотности, но в среднем составляет 0,14 Вт/м*С, что втрое меньше, чем у керамзитобетона и в 6 раз – чем у полнотелого кирпича.	Применяемость. Характеристики, безусловно являющиеся достоинствами материала, можно рассматривать и как недостатки. В частности, из-за относительно невысокой прочности ограничена применяемость поризованного бетона в многоэтажном строительстве. Здесь их используют только для заполнения пролётов несущих каркасов из железобетона.
Теплоемкость газобетона. Цифра характеризует количество тепла, необходимого, чтобы нагреть материал на 1 градус. При условии влажности, не превышающей 5-6%, теплоемкость газобетона d400 составляет не более 1,10 кДж/кг, в абсолютно сухом состоянии - до 0,84, как и у кирпича.	Повышенная чувствительность к влаге. Наличие открытых пор делает камень гигроскопичным, а это требует принятия мер для защиты стен от воздействия паров и насыщения водой. Этот недостаток легко нивелируется за счёт правильного структурирования стенового пирога.
Сопротивление теплопередаче газобетона d500 (среднее значение). Чем выше цифра, тем лучше слои материала сопротивляются отдаче тепла. Составляет 2,67 м²С/Вт при толщине стены 300 мм. Для примера, у кирпичной стены в два кирпича эта цифра составляет всего 1,09 м²С/Вт.	Трещиностойкость. Газобетон – материал довольно хрупкий, и сильно реагирует на перепады температуры и влажности. В результате возникающих напряжений появляются трещины, которые хоть и не ослабляют прочность кладки, но портят её внешний вид. Именно поэтому для ячеистобетонной кладки предусматривают наружное утепление – а не потому, что теплоизоляционные свойства газобетона не позволяют без него обойтись. Примечание: Однако трещины могут появляться и из-за недостаточно жёсткого основания. Поэтому фундаменты для газобетонных домов всегда нужно проектировать в монолите.
Геометрия блоков на самом высоком уровне. Погрешности в параметрах составляют не более 2 мм, что позволяет производить монтаж на тонкий слой клея. При наличии у блоков пазогребневых соединений, вертикальные клеевые швы и вовсе отсутствуют.	Морозостойкость. Чем ниже прочность бетонного камня, тем меньше циклов заморозки и оттайки он выдерживает. Газобетон D600 соответствует классу прочности В2,5, что обеспечивает только 25 циклов. Но это распространяется только на незащищённый от увлажнения материал - а в таких условиях даже и кирпич не всегда служит дольше.
Трудоёмкость и скорость возведения стен. Благодаря малому весу и крупному формату блоков, в процессе кладки не приходится пользоваться грузоподъёмными механизмами. Работа продвигается быстро, 1 м² кладки в час – это в 4 раза быстрее, чем с использованием кирпича.	Ограничения по выбору материалов для утепления и внешней отделки. Чтобы дать пару беспрепятственно проходить через кладку, не конденсируясь в её толще, коэффициент паропроницаемости каждого следующего слоя в направлении от стены к улице должен быть более высоким.
Экологичность. Больше всего поборников экологичности волнует радиоактивность материала, которая в общепринятой норме составляет 370 Бк/кг. Фон газобетона далеко не дотягивает до этой цифры и составляет чуть больше 50 Бк/кг. У того же кирпича в зависимости от вида глины он варьируется в пределах 126-840 Бк/кг.	Необходимость в специальном крепеже. Стены из пористого бетона имеют слабую устойчивость к вырывающим нагрузкам. По этой причине повесить тяжёлый предмет на обычные дюбель-гвозди невозможно. Нужны более дорогие спиральные, распорные или забивные дюбели.
Огнестойкость. Поризованный бетон имеет класс пожарной устойчивости К0 – как не представляющий опасности. Показатель REI (предел огнестойкости) составляет 4 часа при толщине стен более 20 см. Именно столько времени они выдержат воздействие открытого огня без деформации. При этом газобетон не выделяет токсичных веществ.	Слабая адгезия. Очень гладкая поверхность блоков снижает сцепляемость бетона со штукатуркой. Делать насечки бучардой, как в случае с тяжёлым бетоном, здесь нежелательно, проще всего использовать грунтовки с кварцевым наполнителем.
Затраты на фундамент. Достаточно высокие, если учесть, что кладка из ячеистого материала чувствительна к подвижкам основания, и надо обязательно заливать монолит. Но высокое сопротивление теплопередаче газобетона позволяет уменьшать толщину стен - а это реальная экономия на количестве бетона.
Затраты на кладочный материал. Несмотря на то, что клеевая смесь обходится вдвое дороже аналогичного количества обычного ЦПС, за счёт более низкого расхода (в 5-6 раз) получается немалая экономия.
Простота обработки. С газобетонными блоками легко работать, так как их можно пилить и штробировать ручным инструментом. Камню несложно придать нужную форму, что позволяет быстро изготовить доборный элемент и выкладывать стены радиусной формы.
Стоимость. Всё, конечно, относительно. Однако по цене кубометр газобетонных блоков в три раза дешевле кирпича и более чем в 5 раз – пиломатериала.

Перечень недостатков не так велик по сравнению с количеством преимуществ, да и те не столь существенны, чтобы быть помехой для постройки прочного, долговечного, а главное - тёплого жилого дома.

Сравнение теплопроводности газоблока с другими материалами

Коэффициент теплопроводности газобетонных блоков, как и любого другого материала, характеризует его возможность проводить тепло. Численно он выражается плотностью теплового потока при определённом температурном градиенте. Способность удерживать тепло зависит от влияния таких факторов, как:

степень паропроницаемости;
плотность материала;
способность усваивать тепло;
коэффициент водопоглощения.

Последнее особенно хорошо видно в представленной ниже таблице:

Марка газобетона по плотности	Теплопроводность газоблока в сухом состоянии (Вт/м*С)	Коэффициент теплопроводности газобетона при влажности до 6% (ВТ/м*С)	Теплоемкость газобетона (Вт/м²*С) за 24 часа	Паропроницаемость (мг/м ч Па)
d400	0,09	0,14	3,12	0,23
d500	0,11	0,16	3,12	0,20
d600	0,12	0,18	3,91	0,17
D700	0,14	0,19	3,91	0,16

Как видите, чем более плотная у бетонного камня структура, тем меньше он пропускает пара и больше тепла. Поэтому, выбирая материал для строительства дома, не стоит стремиться покупать блоки с запасом прочности без необходимости.

Чем обусловлена теплопроводность

Теплопроводность газобетонного блока во многом обусловлена структурой материала, который более чем на 80% состоит из заполненных воздухом пор. Воздух является лучшим утеплителем, благодаря его присутствию меняется характеристика бетонного камня. Влажность воздуха тоже оказывает влияние на показатели теплопроводности – они будут тем ниже, чем суше климат.

Примечание: При стабильно высокой влажности всё преимущество пористого материала может быть сведено к нулю, и его способность пропускать тепло станет такой же, как у кирпича. Поэтому в районах с климатически обусловленной высокой влажностью внешние ограждающие конструкции увеличивают в толщине.

Очень важно предварительно сделать теплотехнический расчет стены из газобетона – чтобы в итоге проживание в доме не оказалось некомфортным. При этом обязательно учитывают параметры применяемых для кладки блоков, округляя итоги в большую сторону до ближайшего показателя толщины.
Теплопроводность готовой стены может отличаться от теплопроводности газобетона d400, если, к примеру, блоки смонтировали не на клею, и на растворе. Затвердевшая пескоцементная стяжка имеет коэффициент теплопроводности 0,76 Вт/м*С – и это при расчётном коэффициенте газобетона этой марки 0,12 Вт/м*С!
Разница очевидна, и не надо быть великим специалистом, чтобы понять, что тепло будет уходить если не через блоки, то через их стыки. Вывод напрашивается сам: чем тоньше слой, тем лучше. А это возможно только при использовании тонкослойных клеёв.

Это же касается и армирующего пояса из тяжёлого бетона. Чтобы он не оказался одним большим мостом холода, монтировать его лучше по несъёмной опалубке. Её роль исполняют газобетонные U-блоки, внутрь которых укладывается арматура и производится уже заливка обычного бетона.

Коэффициент теплопроводности газобетона: всё познаётся в сравнении

Низкая теплопроводность газобетонных блоков даёт возможность получить экономию не только за счёт уменьшенной толщины стен и ширины фундамента, но и снизить расходы на эксплуатацию дома. Ведь для поддержания комфортной температуры в помещениях будет тратиться гораздо меньше электричества или газа.

Как этого добиться, мы расскажем чуть позже, а пока предлагаем оценить теплопроводность газоблока в сравнении с другими материалами:

Как видите, теплопроводность газобетона в сравнении с группой популярных теплоэффективных материалов стен соответствует показателю древесины. Из кладочных материалов конкурировать с ним могут только пенобетон и полистиролбетон.

Виды теплоизоляции стен из газобетона

Если теплопроводность газобетона в большинстве случаев обеспечивает комфорт проживания в доме, зачем тогда утеплять стены? Выше уже было сказано, что поризованный материал необходимо защитить от перепадов температур и влажности. Но это лишь один аспект, второй заключается в стремлении снизить расходы на отопление помещений.

Для дачного дома, который в зимнее время практически не эксплуатируется, толщины стен в 200 мм более чем достаточно. Что касается жилья постоянного проживания, то имеет смысл сделать стены более толстыми. Теплопроводность газоблока 30 см будет при аналогичной плотности такой же, но уменьшится количество теплопотерь.

По этой причине, особенно в холодных регионах, для возведения стен берут более толстые блоки. Теплопотери дома из газобетона 375 мм снижаются ещё на треть, и стены получаются гораздо теплее тех нормативов, что применяются в официальном строительстве. При плотности 400 кг/м³ теплопроводность такой кладки составит 0,08 Вт/м*С, а сопротивление передаче тепла установится на уровне 3,26 м²*С/Вт.

Примечание: Чтобы получить точные цифры, необходимо произвести теплотехнический расчет газобетонной стены, с учётом среднезимних температур, характерных для данной местности. Приобретая типовой, или заказывая индивидуальный проект для будущего дома, заказчик вместе с рабочей документацией получает и такой расчёт.

Однако в частном строительстве многие предпочитают обходиться без проектирования. Для самостоятельного расчёта можно использовать онлайн калькулятор теплопотерь дома из газобетона.

Вот когда газобетонные стены однозначно нуждаются в утеплении:

При плотности блоков d500 и выше.
При толщине стены менее 30 см.
Когда газоблоками производится заполнение пролётов железобетонного каркаса.
Когда кладка производится не на клей, а на раствор.
При использовании неавтоклавных изделий более низкого качества.

В таком случае, автоматически возникает вопрос: чем утеплять?

Пенопластом (пенополистиролом)

В силу ячеистой структуры газобетон называют дышащим материалом, в среднем, его коэффициент паропроницаемости составляет 0,20 мг/м*ч*Па (это в 3,5 раза выше, чем у дерева поперёк волокон).

Чтобы пар не задерживался в толще бетона и не конденсировался в нём, утеплитель должен иметь ещё больший показатель паропроницаемости. У пенопласта, даже невысокой плотности, этот коэффициент намного ниже – порядка 0,023 мг/м*ч*Па, то есть пар он практически не пропускает.
Если утеплить ячеистобетонные стены пенопластом снаружи, сырость и грибок вам будут обеспечены. Уж если и использовать пенопласт в качестве утеплителя, то только изнутри. Там он будет препятствовать попаданию пара в стены, но для этого нужно, чтобы все стыки между плитами были хорошо герметизированы, и использовалась пароизоляционная плёнка.
Толщина утеплителя для блоков D400 толщиной 300 мм должна быть не менее 100 мм. Но если при этом стены не будут утеплены снаружи, влажность кладки с нормативных 6% увеличится до 12%.

Это значит, что в итоге теплопроводность газоблока окажется выше расчётной, ухудшив теплоэффективность стен в целом.

Читайте также: