3 Технико-экономическое обоснование применения инновационных

материалов в строительстве

3.1Характеристики инновационного строительного материала,

крупноформатный поризованный керамический камень

Керамический камень - это крупноформатное керамическое изделие номинальной толщины 140мм и более, предназначенное для устройства кладок. Размеры керамических камней могут составлять от 2,1НФ до 14,ЗНФ, где НФ - нормальный формат кирпича (250х 120x65)мм. Поризованный керамический камень получают путём добавления в глину опилок, которые выгорают при обжи­ге и формируют пористость камня.

Крупноформатный поризованный керамический камень является современным конструкционно-теплоизоляционным материалом, то есть сочетает в себе функции несущего и теплоизоляционного слоёв.

Основными преимуществами крупноформатных поризованных керамических камней являются:

- малый объёмный вес. Плотность крупноформатных поризованных керамических камней составляет около 800 кг/м³, что позволяет уменьшить вес сте­ны и снизить нагрузки на фундамент;

-достаточно высокая прочность поризованной керамики. Крупноформатные поризованные керамические камни имеют марки по прочности на сжатие Ml25, Ml00 и М75, что позволяет возво­дить из них несущие стены зданий средней этажности (до 10 этажей);

-низкая теплопроводность поризованной керамики. Воздушные пузырьки, входящие в структуру материала, обеспечивают его высокую теплоизоляцион­ную способность, что способствует снижению затрат на отопление и позволяет в ряде случаев возводить однослойную стену из крупноформатных поризованных керамических камней без применения каких-либо дополнительных теплоизоля­ционных материалов;

-достаточно высокая морозостойкость поризованной керамики. Крупноформатные поризованные керамические камни имеют марку по морозостойкости F50, что соответствует требовани­ям ГОСТ 530-2012 и аналогично морозостойкости керамического кирпича;

-быстрота и экономичность строительства достигается за счёт относительно больших габаритов поризованных керамических камней. Так, один керамиче­ский камень формата 10,7НФ заменяет более десяти кирпичей обычного формата, а керамический камень формата 14,ЗНФ - более четырнадцати кирпичей обычного формата. Это позволяет существенно увеличить скорость строительства, снизить расход раствора и трудозатраты на возведение стены;

-экологичность. Поризованная керамика изготавливается путём обжига природной глины и не выделяет в процессе производства и эксплуатации токсичных веществ;

-высокая паропроницаемость, которая позволяет удалять излишнюю влагу из стен. За летний период времени стена испаряет большее количество влаги, чем накапливает зимой, что обеспечивает отсутствие накопления избыточной влаги в годовом цикле эксплуатации;

-пожарная безопасность. Крупноформатные поризованные керамические камни относятся к негорючим мате­риалам (группа горючести НГ);

-крупноформатные поризованные керамические камни имеют пазогребневое соединение вертикальных стыков, что позволяет обеспечить высокую точность возведения стен, обеспечить теплотехническую однородность кладки, снизить расход кладочного раствора;

-звукоизоляционные свойства крупноформатных поризованных керамиче­ских камней достигаются благодаря их мелкопористой ячеистой структуре. Ин­декс звукоизоляции воздушного шума межквартирных перегородок, выполнен­ных из керамических камней размером 250x250x219мм, составляет R_w= 52дБ.

Крупноформатные поризованные керамические камни Porikam™ выпускаются заводом «Амстрон» по ГОСТ 530-2012 «Кирпич и камень керамические».

Крупноформатные поризованные керамические камни предназначены для кладки наружных и внутренних стен, а также перегородок. Завод «Амстрон» выпускает следующие типо­размеры крупноформатных поризованных керамических камней Porikam™:

-камень поризованный керамический рядовой 2,1НФ;

-камень поризованный керамический рядовой 7НФ;

-камень поризованный керамический с пазогребневым соединением 10,7НФ рабочего размера 380мм;

-камень поризованный керамический с пазогребневым соединением 10,7НФ рабочего размера 250мм;

-камень поризованный керамический с пазогребневым соединением 14,ЗНФ рабочего размера 510мм;

-камень поризованный керамический с пазогребневым соединением 14,ЗНФ рабочего размера 250мм;

-камень поризованный керамический с пазогребневым соединением перего­родочный 6,7НФ;

-камень поризованный керамический с пазогребневым соединением перего­родочный 4,5НФ;

-доборныепоризованные камни с пазогребневым соединением (с одной стороны) рабочего размера 125мм длиной 250, 380 и 510мм.

Крупноформатный поризованный керамический камень, может применяться в следующих конструкциях стен зданий, возводимых в несейсмических районах:

-в несущих и самонесущих стенах в малоэтажном и среднеэтажном строи­тельстве (до 10-и этажей);

-в наружной стене-заполнении в многоэтажном каркасно-монолитном строительстве высотой до 75м;

-в ненесущих перегородках в различных типах зданий.

Этажность зданий из крупноформатного поризованного керамического камня следует определять расчётом на прочность и устойчивость в соответствии с требованиями действующих нормативных документов.

Керамический поризованный камень рекомендуется использовать для кладки стен помещений с сухим и нормальным режимом эксплуатации. Допускается применение керамического поризованного камня для наружных стен по­мещений с влажным режимом эксплуатации при условии нанесения на их внут­ренние поверхности пароизоляционного покрытия. Применение для стен с мок­рым режимом, а также для наружных стен подвалов и цоколей не допускается.

Выбор конструктивного решения наружных и внутренних стен зданий, возводимых с применением крупноразмерных поризованных керамических кам­ней, производится исходя из этажности и объемно-планировочного решения здания с учетом ожидаемого уровня нагрузок на стеновые конструкции.

Крупноформатный поризованный керамический камень, как материал, эффективный с точки зрения теплотехнических свойств, следует использовать в первую очередь для кладки наружных стен отапливаемых зданий (жилых или общественных). Достаточно высокая прочность позволяет использовать поризо- ванные камни для кладки внутренних несущих и самонесущих стен, а высокие звукоизоляционные характеристики - для кладки внутренних перегородок.

При проектировании каменных и армокаменных конструкций из крупноразмерных поризованных керамических камней следует руководствоваться, наряду с настоящим альбомом, СП 15.13330.2012 «Каменные и армокаменные конструкции».

Наружные стены зданий, выполненные из крупноразмерных поризованных керамических камней, помимо прочности, должны удовлетворять требо­ваниям СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».

Крупноформатные поризованные керамические камни Porikam™ выпускаются заводом «Амстрон» по ГОСТ 530-2012 «Кирпич и камень керамические. Общие технические условия» и имеют среднюю плотность 800кг/м³, марки по прочности на сжатие М75, Ml00 и Ml25 и марку по морозостойкости F50. Пус-тотность всех типоразмеров камней составляет 48%.

Лицевой пустотелый одинарный керамический кирпич выпускается заводом «Амстрон» по ГОСТ 530-2012 «Кирпич и камень керамические. Общие техниче­ские условия» и имеет среднюю плотность 1400кг/м³, марку по прочности на сжатие Ml75 и марку по морозостойкости F50. Пустотность лицевого пустоте­лого керамического кирпича составляет 30%.

Все виды выпускаемых крупно поризованных керамических камней указаны в таблице 3.1.

Таблица3.1-Геометрические параметры физико-механические характеристики керамического кирпича и крупноформатных поризованных керамических камней

Маркировка и наименование	Схематическое изображение, Размеры (длина/ /ширина/высота), мм,	Марка по прочности на сжатие	Средняя плотность, кг/м3 / масса 1 шт	Марка по морозо­стойкости
1	2	3	4	5
Кирпич керамический лицевой, пустотелый формата 1НФ	250x120x65 мм	М 175	1400 кг/м3 2,9 кг	F50
Камень керамический рядовой формата 2,1НФ	250x120x140мм	-М 100 -М 125	800 кг/м3 3,7 кг	F50

Продолжение таблицы 3.1

1	2	3	4	5
Камень керамический рядовой формата 7НФ	250x250x219мм	-М 100 -М 125	800 кг/м3 11,9 кг	F50
Камень с пазогребневым соедине­нием керамический рабочего раз­мера 380мм формата 10,7НФ	250x380x219мм	-М 100 -М 125	800 кг/м3 16,6 кг	F50
Камень с пазогребневым соедине­нием керамический рабочего раз­мера 250мм формата 10,7НФ	380x250x219мм	-М 100 -М 125	800 кг/м3 16,6 кг	F50
Камень с пазогребневым соедине­нием керамический рабочего раз­мера 510мм формата 14,ЗНФ	250x510x219мм	-М75 -М 100 -М125	800 кг/м3 21,9 кг	F50
Камень с пазогребневым соедине­нием керамический рабочего раз­мера формата 14,ЗНФ	510x250x219мм	-М75 -М 100 -М125	800 кг/м3 21,9 кг	F50

Продолжение таблицы 3.1

1	2	3	4	5
Камень с пазогребневым соедине­нием керамический перегородоч­ный рабочего размера 120мм формата 6,7НФ	500x120x219мм	М 75	800 кг/м3 10,5 кг	F50
Камень с пазогребневым соедине­нием керамический перегородоч­ный рабочего размера 120мм формата 4,5 НФ	500х80х219мм	М 75	800 кг/м3 9,0 кг	F50

Коэффициенты теплопроводности кладки из пустотелого керамического кирпича и крупноформатных поризованных керамических камней на цементно­песчаном растворе в сухом состоянии Ао представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Коэффициенты теплопроводности кладки

Маркировка и наименование в соот­ветствии с ГОСТ 530-2012	Размеры (длина/ /ширина/высота), мм	Плотность кладки в су­хом состоя­нии, кг/м3	Теплопроводность кладки в сухом состоянии Ао, Вт/м°С
1	2	3	4
КР-л-пу250x120x65/1 НФ/175/1,4/50 Кирпич керамический лицевой, пусто­телый (с щелевидными пустотами) формата 1НФ	250x120x65	1400	0,43

Продолжение таблицы 3.2

1	2	3	4
КМ-р 250x120x140/2,1НФ/100/0,8/50 КМ-р 250x120x140/2,1 НФ/125/0,8/50 Камень керамический рядовой фор­мата 2,1 НФ	250x120x140	1090	0,21
КМ-р 250x250x219/7НФ/100/0,8/50 КМ-р 250x250x219/7НФ/125/0,8/50 Камень керамический рядовой фор­мата 7НФ	250x250x219	950	0,18
КМ-пг 380мм/10,7НФ/100/0,8/50 КМ-пг 380мм/10,7НФ/125/0,8/50 Камень с пазогребневым соединени­ем керамический рабочего размера 380мм формата 10,7НФ	250x380x219	850	0,16
КМ-пг 250мм/10,7НФ/100/0,8/50 КМ-пг 250мм/10,7НФ/125/0,8/50 Камень с пазогребневым соединени­ем керамический рабочего размера 250мм формата 10,7НФ	380x250x219	890	0,19
КМ-пг 510мм/14,ЗНФ/75/0,8/50 КМ-пг 510мм/14,ЗНФ/100/0,8/50 КМ-пг 510мм/14,ЗНФ/125/0,8/50 Камень с пазогребневым соединени­ем керамический рабочего размера 510мм формата 14,ЗНФ	250x510x219	850	0,16
КМ-пг 250мм/14,ЗНФ/75/0,8/50 КМ-пг 250мм/14,ЗНФ/100/0,8/50 КМ-пг 250мм/14,ЗНФ/125/0,8/50 Камень с пазогребневым соедине­нием керамический рабочего разме­ра 250мм формата 14,ЗНФ	510x250x219	890	0,19

При проектировании зданий и сооружений рекомендуется использовать следующие марки крупноформатных поризованных керамических камней:

-для возведения наружных несущих и самонесущих стен рекомендуется использовать камни с пазогребневым соединением керамические рабочего размера 510мм формата 14,ЗНФ, камни с пазогребневым соединением керамиче­ских рабочего размера 380мм формата 10,7НФ и камни поризованные керамиче­ские формата 2,1НФ. Толщина кладки несущих и самонесущих стен определяет­ся силовым и теплотехническим расчётами;

-для возведения наружной стены-заполнения в каркасно-монолитных зда­ниях без дополнительного утепления рекомендуется использовать камни с пазогребневым соединением керамические рабочего размера 510мм формата 14,ЗНФ;

-для возведения наружной стены-заполнения с дополнительным утеплени­ем рекомендуется использовать камни с пазогребневым соединением керамиче­ские рабочего размера 250мм форматов 14,ЗНФ и 10,7НФ, а также камни пори­зованные керамические формата 2,1НФ. Толщина кладки стены-заполнения оп­ределяется теплотехническим расчётом;

-для возведения внутренних несущих стен в малоэтажных зданиях (до 3 этажей) рекомендуется использовать камни керамические рядовые форматов 2,1НФ и 7НФ, камни с пазогребневым соединением керамические рабочего раз­мера 250мм форматов 10,7НФ и 14,ЗНФ;

-для возведения внутренних несущих стен в зданиях средней этажности (до10-и этажей) рекомендуется использовать камни с пазогребневым соединением керамические рабочего размера 380мм формата 10,7НФ и рабочего размера 510мм формата 14,ЗНФ, камни керамические рядовые (250x250x219)мм формата 7НФ, а также камни керамические рядовые формата 2,1 НФ;

-для возведения внутренних ненесущих межквартирных перегородок ре­комендуется использовать камни с пазогребневым соединением керамические рабочего размера 250мм формата 14,ЗНФ и камни с пазогребневым соединением керамические рабочего размера 250мм формата 10,7НФ.для возведения внутренних ненесущих межкомнатных перегородок реко­мендуется использовать камни с пазогребневым соединением керамические ра­бочего размера 120мм формата 6,7НФ и камни с пазогребневым соединением керамические рабочего размера 80мм формата 4,5НФ.

Для защиты кладки наружных стен зданий, выполненных из крупноразмерных поризованных керамических камней, применяются следующие способы:

-облицовка кирпича керамического лицевого пустотелого КР-л-пу 25Ох 120x65/1НФ/175/1,4/50 по ГОСТ 530-2012 производства завода «Армстрон»;

-многослойная гидрозащитная штукатурка толщиной (6-10) мм (базовый штукатурный слой, армированный стеклотканевой сеткой, с покрытием защитно-декоративным слоем);

-устройство навесного вентилируемого фасада.

При выполнении кладки из крупноформатных поризованных керамических камней необходимо применять кладочные растворы по ГОСТ 28013-98 «Растворы строительные. Общие технические условия» марок по прочности на сжатие: М50, М75, Ml00, Ml50. Применение для кладки прочных растворов обуславливается наличием больших пустот в камне и тонких стенок, при этом раствор работает не только на сжатие, но и на срез по контуру стенок камня.

Растворная смесь должна обладать подвижностью и водоудерживаю­щей способностью, обеспечивающими возможность получения ровного рас­творного шва, а в затвердевшем состоянии иметь равномерную плотность и необходимую прочность. Рекомендуемая подвижность раствора (глубина погру­жения стандартного конуса) –(7-8) см. Рекомендуемая толщина растворного шва - 12мм.

Выполнение кладки на малоподвижных непластичных растворах не допус­кается.

Скорость набора раствором в швах кладки прочности зависит от температуры твердения. Средние значения прочности растворов на портландцементах, твердеющих при различной температуре, в % от их прочности в возрасте 28суток при температуре твердения 20 ± 3 °С, приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Средние значение прочности растворов на портландцементах

Возраст,сут	Прочность раствора, %, при температуре твердения, °С
	1	5	10	20	30	40	50
1	1	4	6	13	23	32	43
2	3	8	12	23	38	54	76
3	5	11	18	33	49	66	85
7	15	25	37	55	72	87	100
14	31	45	60	80	92	100	-
21	42	58	74	92	100	-	-
28	52	68	83	100	-	-	-

Для кладки стен из крупноформатных поризованных керамических камней при отрицательных температурах должны применяться растворы с химиче­скими противоморозными добавками. При этом необходимо руководствоваться указаниями СП 15.13330.2012, раздел 10.

Для уменьшения теплопотерь рекомендуется использовать лёгкие растворы с повышенными теплоизоляционными свойствами (с плотностью менее 1500кг/м³) на лёгких пористых заполнителях марки по проч­ности не ниже М50. С этой же целью рекомендованы к применению готовые су­хие растворные теплоизоляционные смеси различных марок и производителей. Теплопроводность такого раствора сравнима с теплопроводностью керамическо­го камня, т.е при использовании тёплого кладочного раствора в сочетании с крупноформатными поризованными керамическими камнями стена получается практически однородной с точки зрения теплотехнических характеристик.

Для армирования кладки несущих и самонесущих стен из поризованных керамических камней необходимо применять стальную арматуру, удовлетворяющую требованиям ГОСТ 5781-82 «Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций». Рекомендуется применение арматуры следую­щих классов: В500 (Вр-I) - для сетчатого армирования кладки; АЗ00 (А-Н), А400 (А-Ш) и В500 (Вр-I) - для анкеров и гибких связей.

При необходимости в качестве теплоизоляционного слоя рекомендуется применение эффективных утеплителей с коэффициентом теплопроводности для условий эксплуатации «А» Х_А = 0,035-0,046 Вт/м-°С, таких как:

- плиты базальтоволоконные полужесткие и жесткие средней плотностью

не менее 100 кг/м³ (например, марок Rockwool, Baswoolили других производителей);

-плиты стекловолоконные полужёсткие средней плотностью не менее 100 кг/м³ (например, марок URSA, Isoverили других иностранных и отечествен­ных производителей) с коэффициентом теплопроводности Х_А = 0,041-0,046 Вт/м-°С, относящиеся к негорючим материалам (группа НГ).

Использовать для утепления кладки из крупноформатных поризованных керамических камней плиты пенополистирольные ПСБ-С по ГОСТ 15588-86 не рекомендуется,пенополистирольные плиты обладают пониженным коэффи­циентом паропроницаемости, что может привести к накоплению влаги в толще стены.

В качестве наружного декоративно-защитного штукатурного покрытия рекомендуется применение систем фасадной теплоизоляции с тонким штукатур­ным слоем (толщиной 6-10мм), армированным щелочестойкой стеклотканевой сеткой, имеющих техническое свидетельство, разрешающее их применение на территории Российской Федерации.

Для обеспечения устойчивости облицовочного слоя толщиной 120мм из керамического кирпича в наружной стене-заполнении с дополнительным утеплением, обеспечения совместной работы несущего и облицовочного слоёв на действие ветровой нагрузки и повышения трещиностойкости стены предусмот­рено использование гибких связей (3-6)мм в следующих вариантах:

-базальтопластиковые или стеклопластиковые, не подверженные коррозии и практически не оказывающих влияние на теплотехнические характеристики наружных стен;

-стальные связи из нержавеющей стали из проволоки В500 (Вр-I) или из стержней АЗ00 (А-П), А400 (А-Ш), защищённых антикоррозионным покрытием.

Конструкция гибких связей не должна препятствовать деформациям обли­цовочного слоя от температурных воздействий. Гибкие связи следует устанав­ливать через 6 рядов лицевого кирпича (2 ряда крупноформатных блоков) в зда­ниях высотой до 5 этажей, и через 3 ряда лицевого кирпича - в зданиях большей этажности с шагом 750мм в горизонтальном направлении в шахматном порядке.