Инновационная технология возведения стеновых конструкций из газобетонных блоков на полиуретановый клей

Кладка из газобетонных блоков автоклавного твердения применяется при возведении наружных и внутренних стеновых ограждающих конструкций современных зданий, как высотных многоквартирных, так и малоэтажных частных. Однако при возведении стен из мелкоштучных газобетонных изделий (блоков) требуется применение цементных растворов (скрепляющих блоки в кладке друг с другом), в качестве которых обычно используются либо цементно-песчаные растворы, либо тонкослойные цементные клеи.

В связи с тем, что теплопроводность цементных растворов, применяемых для склеивания блоков в кладке, значительно выше теплопроводности ячеистого бетона марок по плотности D400–D600, наличие цементных швов в кладке приводит к образованию так называемых «мостиков холода». Таким образом, швы кладки обусловливают дополнительные потери тепловой энергии, которые при использовании тонкослойных клеев могут достигать 10 %, а при использовании цементно-песчаных растворов – 30 % дополнительных затрат тепловой энергии по сравнению с массивом из ячеистого бетона. Дополнительные потери тепловой энергии приводят к необходимости увеличения расчетной мощности системы отопления и как следствие, увеличению расхода в здании тепловой энергии на отопление в течение отопительного периода.

По этой причине, для дальнейшего совершенствования кладки из газобетонных блоков требуется разработка скрепляющих кладку составов, характеризующихся низкими значениями теплопроводности. Одним из вариантов улучшения теплоизоляционных свойств кладки из газобетонных блоков является использование в кладке однокомпонентных полиуретановых клеев, теплопроводность которых значительно ниже теплопроводности блоков из автоклавного газобетона.

 

Применение ячеистобетонных блоков автоклавного твердения

Кладка из газобетонных блоков автоклавного твердения применяется при возведении несущих, самонесущих и ненесущих (рисунок 1) наружных и внутренних стеновых ограждающих конструкций современных зданий, как высотных многоквартирных, так и малоэтажных частных. Изделия из автоклавного газобетона обладают относительно невысокой теплопроводностью (по сравнению с другими типами конструкционно-теплоизоляционных изделий), что определяет их достаточную эффективность для обеспечения требований по теплоизоляции наружных стен зданий. Однако при возведении стен из мелкоштучных газобетонных изделий (блоков) требуется применение цементных растворов (скрепляющих блоки в кладке друг с другом), в качестве которых обычно используются либо цементно-песчаные растворы, либо тонкослойные цементные клеи.

Рисунок 1. Конструктивные решения стен с применением ячеистобетонных блоков автоклавного
твердения

 

Наличие цементных швов в кладке приводит к образованию так называемых «мостиков холода», т.к. теплопроводность цементных растворов, применяемых для склеивания блоков в кладке, значительно выше теплопроводности ячеистого бетона марок по плотности D400 – D600. Таким образом, швы кладки обусловливают дополнительные потери тепловой энергии, которые при использовании тонкослойных клеев могут достигать 10%, а при использовании цементно-песчаных растворов – 30% дополнительных затрат тепловой энергии по сравнению с массивом из ячеистого бетона. Все эти дополнительные потери энергии приводят к необходимости увеличения расчетной мощности системы отопления и как следствие, увеличению расхода в здании тепловой энергии на отопление в течение отопительного периода.

По этой причине, для дальнейшего совершенствования кладки из газобетонных блоков требуется разработка скрепляющих кладку составов, характеризующихся низкими значениями теплопроводности, обеспечивающих при этом требуемую адгезию между блоками и не ухудшающими другие важные показатели ограждающих конструкций, такие как прочность, трещиностойкость, огнестойкость и пр.

Одним из вариантов улучшения теплоизоляционных свойств кладки из газобетонных блоков является использование в качестве скрепляющих отдельные блоки в кладке однокомпонентных полиуретановых клеев.

Возведение каменной кладки на пенополиуретановых клеевых составах позволяет исключить мокрые процессы на строительной площадке и примерно в два раза увеличить производительность кладочных работ по сравнению с общепринятой технологией, когда кладка производится на цементных клеевых составах или растворах.

В последние 10 лет в европейских странах полиуретановый клей приобретает все большую популярность в качестве скрепляющего состава для кладки стен из крупноформатных керамический камней . Проведено сравнительно большое количество исследований. Авторы исследований отмечают для данного типа кладки высокую производительность работ, удовлетворительную прочность, улучшенные теплоизоляционные свойства (за счет устранения «мостиков холода»), повышенную трещиностойкость. Следует, однако, выделить, что применение полиуретанового клея в качестве замены цементному раствору возможно только применительно для кладки из крупноформатных блоков, характеризующихся высокой точностью геометрических размеров, т.е. для шлифованной керамики. Стоит отметить, что практически отсутствуют исследования по применению кладочных составов на основе полиуретановых составов для кладки стеновых конструкций из газобетонных блоков, что связано, по всей видимости, с ограниченным выпуском данного типа изделий в Европе.

В конце 2011 года на территории одного из предприятий по выпуску стеновых неармированных изделий из ячеистого бетона автоклавного твердения был осуществлен тестовый эксперимент по изготовлению фрагмента стены из газобетонных блоков марки по плотности D500 на аэрозольный полиуретановый клей (далее по тексту, – ППУ-клей). Аэрозольный клей для склеивания блоков в кладке представляет собой быстротвердеющий готовый к применению однокомпонентный полиуретановый состав в баллоне, предназначенный для применения внутри и снаружи помещений.

 

Цели эксперимента

 

  1. Проверка возможности и технологичности производства работ по возведению кладки из газобетонных блоков на полиуретановый клей (вместо цементного клея или цементно-песчаного раствора).
  2. Оценка производительности работ и качества кладки.

 

По истечении трех суток с момента возведения экспериментального фрагмента, были проведены его контрольные замеры. Было сделано предположение, что после отверждения ППУ-клей в швах кладки может увеличиться в размерах, что приведет к деформированию кладки, нарушению ее плоскостности и вертикальности. Результаты контрольных замеров показали, что отклонения линейных размеров фрагмента до и после затвердевания клея не превысили погрешности измерений. Данное обстоятельство свидетельствует о том, что исходная толщина горизонтальных и вертикальных швов после отверждения однокомпонентного полиуретанового клея практически не изменилась.

Спустя трое суток после возведения экспериментального фрагмента была предпринята попытка механического разделения блоков. Попытки выбить блок из кладки с использованием резинового молотка приводили к разрушению газобетонных блоков по массиву кладки, но не по швам, что свидетельствовало о высокой адгезии полиуретанового клея с массивом из ячеистого бетона.

Расход полиуретанового клея при проведении эксперимента составил: 1 (один) баллон на 1,25 м3 кладки. При данном расходе ППУ-клея кладка оказалась экономически более целесообразной по сравнению с кладкой на цементном клее.

С целью более точной оценки производительности работ по монтажу фрагментов стен из газобетонных блоков на ППУ-клей (монтажную пену) и проверки технологичности выполнения данного вида монтажных работ, на асфальтированном покрытии были выложены 4 (четыре) экспериментальных фрагмента кладки из блоков различной толщины (100, 200, 300 и 375 мм). Объем каждого испытуемого фрагмента составил не менее 1,4 м3 (рисунки 2, 3). В отличие от тестового эксперимента, проведенного в помещении, монтажные работы по возведению 4-х крупноформатных фрагментов проводились на открытой местности.

На основании полученных экспериментальных данных были разработаны рекомендуемые значения расхода ППУ-клея при кладе блоков толщин:

  • 375 мм – 1 баллон на 1 м3 кладки;
  • 300 мм – 0,8 баллона на 1 м3 кладки;
  • 200 мм – 0,75 баллона на 1 м3 кладки;
  • 100 мм – 0,75 баллона на 1 м3 кладки.

 

Рисунок 2. Фрагмент кладки из ячеистобетонных блоков автоклавного твердения толщиной 200 мм на
ППУ-клею
Рисунок 3. Фрагменты кладки из блоков толщиной 375 и 200 мм

 

Выводы по результатам эксперимента

  1. Кладка стен из газобетонных блоков на полиуретановый клей технологически возможна и экономически целесообразна.
  2. Толщина горизонтальных швов кладки составила не более 1 мм (в среднем 0,7 мм).
  3. После затвердевания полиуретанового клея геометрические размеры вложенного фрагмента стены не изменились; изменение габаритных размеров кладки не превысили погрешности измерений.
  4. Прочность сцепления полиуретанового клея с блоками из автоклавного газобетона значительна; попытки механического разделения блоков между собой оказались нерезультативными.

 

При проведении эксперимента были выявлены некоторые недостатки кладки на ППУ-клее, а именно:

– при кладке стен отсутствует возможность выравнивания блоков в горизонтальной плоскости. В результате, в углах стен из-за разно высотности сопрягающихся участков стеновой конструкции, образуются перепады. Из-за перепада блоки работают не на сжатие, а на изгиб, что может негативно сказаться на прочности и деформативности кладки;

– при сильных порывах ветра (свыше 5 м/с) наблюдалось частичное или полное скатывание нанесенного ППУ-клея с поверхности блоков; данное обстоятельство следует учитывать при работе на открытой местности.

В целом, несмотря на выявленные недостатки, возможность устранения которых была доказана при проведении последующих технологических испытаний, эксперимент оказался положительным.

ППУ-клей оказался пригоден для склеивания отколовшихся от блока при транспортировке и выгрузке фрагментов (отколов); отколотые в процессе разгрузки изделий, а также при монтаже кладки, углы могут быть быстро восстановлены путем нанесения ППУ-клея на место скола и прикладывания (возвращения на место) отколотого фрагмента к основному блоку (не рекомендуется, однако, при большом количестве сколов, использовать восстановленную таким образом кладку для возведения стеновых конструкций).

На основании проведенных экспериментов было сделано предварительное заключение о том, что представленная технология возведения кладки стен из газобетонных блоков на полиуретановый клей технологически возможна и экономически целесообразна. Однако, для возможности ее воплощения в реальных проектах, требуется проведение серии необходимых испытаний, а именно:

– определение прочностных и деформационных показателей кладки;

– определение теплофизических параметров кладки (сопротивление теплопередаче);

– определение воздухопроницаемости кладки;

– определение огнестойкости кладки.

По результатам первого тестового эксперимента определен перечень необходимых испытаний и разработана программа испытаний, которая была реализована в последующие, с момента проведения первого эксперимента, полтора года. Результаты испытаний подробно представлены в работе.

 

Основные итоги

  1. Использование пенополиуретанового клея для скрепления газобетонных блоков в кладке стен технически осуществимо и экономически целесообразно.
  2. Экономическая целесообразность данного типа кладки обусловлена тремя составляющими:

– более высокой производительностью работ при монтаже кладки;

– более низкой стоимостью возведения 1 м3 кладки при существующем соотношении цен на полиуретановый клей и цементные составы;

– более высокими теплоизоляционными свойствами кладки на ППУ-клее по сравнению с кладкой на цементном растворе или тонкослойном цементном клею, следовательно, и более низкими потерями тепловой энергии в течение отопительного периода.

 

  1. Предел огнестойкости испытанной перегородки из газобетонных блоков (толщиной не менее 100 мм) марки по плотности D400 на ППУ-клею составил EI 150.

4. Средний предел прочности сжатию кладки из газобетонных блоков марки по плотности D400 на полиуретановом клее составил 13,1 кгс/см2; расчетное сопротивление кладки сжатию R 6,0 кгс/см2.

5. Полученное по результатам испытаний значение расчетного сопротивления кладки сжатию R (6,0 кгс/см2) численно соответствует расчетным сопротивлениям сжатию кладки из ячеистобетонных блоков автоклавного твердения на цементно-песчаном растворе марок: от М4 (5,5 кгс/см2) до М10 (6,5 кгс/см2) согласно данным таблицы 3 СП 15.13330 [14], а также таблицы 6.6 СТО 501-52-01 [15].

6. Нормативное сопротивление кладки сжатию Rн, рассчитанное на основании статистической обработки результатов испытаний, составляет 11,4 кгс/см2.

7. Кладку из газобетонных блоков на полиуретановом клее допускается использовать при возведении ненесущих внутренних и наружных стен зданий, в том числе при заполнении наружных проемов каркасно-монолитных зданий с поэтажным опиранием кладки на несущие монолитные перекрытия, при соответствующем расчетном обосновании.

 

При проведении испытаний были выявлены некоторые ограничения для предложенной технологии возведения кладки, а именно:

– испытаний, проведенных при центральном сжатии испытываемых фрагментов кладки, недостаточно для рекомендации данного типа кладки при возведении несущих стен зданий;

– кладка на ППУ-клее затруднена при работе на открытой местности в условиях сильных порывов ветра (свыше 5 м/с), т.к. при данных скоростях ветра пена, нанесенная на горизонтальную поверхность блоков в кладке, может скатываться до установки последующего (верхнего) ряда кладки.

Для получения однозначного вывода о возможности использования данного типа кладки при возведении несущих стен зданий, требуются дополнительные испытания, в том числе при внецентренном сжатии фрагментов кладки.

Кроме того, требуются разъяснения производителей по поводу возможности применения полиуретанового клея в кладке наружных стен зданий, сроках службы ППУ-клея в конструкциях стен, а также способах защиты клея от ультрафиолетового облучения и перепадов температур (зима – лето).

До получения данных о сроке службы полиуретанового клея в наружных стенах зданий, наиболее целесообразно его использование во внутренних перегородках с последующей отделкой стен (защищающей, в том числе, полиуретановый клей от прямого воздействия ультрафиолетовых лучей).

Основным преимуществом данного типа кладки является то обстоятельство, что теплопроводность полиуретанового клея, применяемого для скрепления газобетонных блоков в кладке стен, значительно ниже теплопроводности цементных клеев и растворов. По этой причине теплоизоляционные (теплозащитные) свойства данного типа кладки оказываются значительно выше (лучше) по сравнению с кладкой из блоков, выполненной на любом типе цементного клея, а тем более цементно-песчаного раствора со средней толщиной швов в кладке 10 мм (наиболее распространенного варианта возведения наружных стен из газобетонных блоков при строительстве многоквартирных жилых зданий).

 

Горшков А. С., Ватин Н. И. Инновационная технология возведения стеновых конструкций из газобетонных блоков на полиуретановый клей.

Обсудите технологию возведения стен из газобетонных блоков со специалистами и инженерами компании “Уютный Дом”. Получите бесплатную консультацию по любым технологиям, применяемым в современном малоэтажном строительстве. Форма обратной связи, телефоны и другую информацию смотрите на странице “обратная связь” нашего вебсайта.