Екологічна характеристика енергозбережних технологій з використанням стінового матеріалу – ніздрюватого бетону

Постернак Ірина Михайлівна

к.т.н., доцент кафедри організації будівництва та охорони праці Одеська державна академія будівництва та архітектури

Постернак Сергій Олексійович

к.т.н., доцент; ПП «Композит», м. Одеса

Постернак Олексій Сергійович

студент спеціальності 192 «Будівництво та цивільна інженерія» Одеська державна академія будівництва та архітектури

Екологічна характеристика енергозбережних технологій з використанням стінового матеріалу – ніздрюватого бетону

Розвиток сучасних будівельних технологій у всіх технічно передових країнах спрямований на розроблення ефективних матеріалів, використання яких є економічно доцільним, дає змогу зменшити енергетичні затрати та витрату сировинних ресурсів.

Виробнича діяльність суспільства спрямована на те, щоб одержати максимум продукту з мінімальною кількістю незворотних витрат матеріалів, енергетичних втрат і часу та повинна передусім сприяти поліпшенню екологічної ситуації. Екологічна характеристика енергозбережних технологій охоплює: фактичну кількість використаної сировини; кількість спожитої енергії; тривалість виробничих процесів; виробництво продукту в результаті реалізації технологічних процесів, матеріальні та енергетичні витрати, витрати часу.

До пріоритетних напрямів належать технології, основані на використанні техногенної сировини. Сучасні будівельні матеріали та технології будівництва на їхній основі повинні задовольнити такі вимоги: низький коефіцієнт теплопередачі зовнішніх стін; теплова інертність стіни; конструкція стін повинна створювати можливість дифузії водяної пари; гідроізоляція має виключати ризик зволоження стін та інших елементів будинку; низька енергоємність; мала вага будинку; низька ціна і нескладний спосіб монтажу.

Вартість будівельних матеріалів іі виробів становить 50…65% повного обсягу будівельно-монтажних робіт. Уміння оцінувати фізико- технічні властивості та енергоефективність будівельних матеріалів і раціональне їх використання у будівництві допомагає вибрати сучасні матеріали на основі техніко-економічного аналізу з урахування експлуатаційних вимог, зменшення матеріальних та енергетичних затрат.

Упроваджуючи будівельний енергетичний менеджмент (енергоефективність) [1,2], фахівці можуть отримувати повніші відомості, з одного боку, про енергозатрати при виготовленні будівельних виробів, а з іншого – про споживання енергії в будівлях, тобто освоюють концепцію енергетичної ефективності. Підставою для проектування енергоощадних будівельних технологій є моделювання енергоємності будівельних процесів на всіх стадіях реалізації інвестицій.

У сучасному будівництві переважає така конструкція зовнішніх стін, в якій розділено функції термічної ізоляції і несучої здатності. Такий розподіл зумовлений різними властивостями матеріалів: матеріали з добрими теплоізоляційними властивостями мають малу міцність (теплоізоляційні матеріали); матеріали з високою конструкційною міцністю і щільною структурою добре проводять тепло (стінові матеріали).

Ніздрюваті силікатні вироби (газо- та піносилікати) поділяють на:

• теплоізоляційні, середньою густиною до 500кг/м³, що застосовують для утеплення будівельних конструкцій (стін, покриттів), теплових установок (печей, котлів);


• конструкційно-теплоізоляційні середньою густиною 500…900 кг/м³, міцністю 2,5…7,5 МПа – у конструкціях зовнішніх стін у вигляді великих стінових блоків та панелей.

Для мурування несучих стін малоповерхових будинків застосовують дрібні офактурені блоки середньою густиною 600…700 кг/м³ з конструкційно-теплоізоляційного піно- та газосилікату.

Ніздрюватий бетон – це легкий бетон з великою кількістю (до 85% від загального об’єму бетону) дрібних та середніх повітряних комірок розміром до 1…1,5 мм. Пористість ніздрюватим бетонам надається:

а) механічним способом, коли тісто, що складається із в’яжучого, дрібного піску, води та приготованою піною; після затвердіння одержують пористий матеріал, який називають пінобетоном;

б) хімічним способом, коли в’яжуче вводять спеціальні газоутворювальні добавки. В результаті цього в тісті в’яжучої речовини проходить реакція газоутворення, воно спучується і стає пористим. Затверділий матеріал називають газобетоном.

До основних переваг використання ніздрюватого бетону в будівництві можна зарахувати такі:

• енергоефективність неавтоклавний пінобетон або газобетон порівняно з автоклавним дає змогу досягти істотної економії електроенергії під час його виробництва й експлуатації споруд з його використанням;


• екологічна чистота нетоксичний, під час нагрівання не виділяє шкідливих речовин, що властиво пінопластам та мінеральній ваті; забезпечує сприятливий мікроклімат у приміщенні.

Зокрема, за власними дослідженнями з конструкційно- теплоізоляційним неавтоклавним пінобетоном [3-5]:

Встановлено вплив кількості мінерального наповнювача та його дисперсності на механічні характеристики пінобетону. Застосування мінерального наповнювача дозволяє змінювати ці характеристики в досить широких межах і тім самим більш повно використовувати потенційні властивості пінобетону, зокрема змінювати R до 270%, R_b до 266% і E_b до 82%. Також вивчено коефіцієнт теплопровідності і відносні деформації усадки пінобетону з урахуванням зміни наповнювача та розраховані поліноміальні залежності для їхнього обчислення, при цьому обидві характеристики перебувають у межах нормативних значень. Аналіз напружено-деформованого стану і характер руйнування пінобетонних стінових елементів показав, що спочатку руйнування носить локальний характер. Надалі, з ростом навантаження, відбувається дуже швидке об'єднання тріщин і як наслідок руйнування стінових елементів, що пояснюється високою структурно-механічною однорідністю й відносно невисокою міцністю пінобетону, які можна регулювати за допомогою зміни наповнювача. Експериментально обґрунтовано, що несуча здатність (до 75%) і коефіцієнт α (до 16%) залежать від кількості наповнювача та його дисперсності, по яких розраховані поліноміальні залежності. При цьому значення експериментальних і нормативного коефіцієнта α відрізняються до 22%. Запропоновано диференційований коефіцієнт α для розрахунку несучої здатності стінових елементів на дію стискаючої поздовжньої сили, виконаних із конструкційно-теплоізоляційного неавтоклавного пінобетону в залежності від кількості та дисперсності наповнювача.

Список використаних джерел:

1. Постернак И.М., Постернак С.А. Сохранение объектов культурного наследия Одессы с учетом энергоменеджмента. Збереження історичної забудови центра Одеси шляхом включення до основного списку Всесвітньої спадщини ЮНЕСКО: матеріали ІІІ і ІV Міжн. наук.-практ. конференцій, м. Одеса 2–4 грудня 2015 р. та 15–16 грудня 2016р., Одеса: Астропринт, 2016. С. 220–223.


2. Постернак И.М., Постернак С.А. Энергоменеджмент в градостроительной реконструкции исторической застройки Одессы. ОСББ: досвід, виклики, перспективи: матеріали Міжн. наук.-практ. конференції, м. Тернопіль, 30.01.2017 р.; Тернопільський нац. технічний ун-т ім. І. Пулюя. Тернопіль: ТНТУ, 2017. С. 30–31.


3. Постернак И.М., Постернак С.А. Неавтоклавный пенобетон – эффективный стеновой материал. Будівництво, реконструкція та відновлення будівель міського господарства: матеріали ІІ Міжн. наук.-техн. інтернет - конфер. м. Харків, ХНАМГ, С. 131 – 134.


4. Постернак И.М. Влияние наполнителя на коэффициент α для расчета несущей способности стеновых элементов из КТ НПБ// Коммунальное хозяйство городов: науч.-техн. сб., Вып.63. - К.: Техника, – С. 101 – 104.


5. Постернак И.М. Несущая способность конструкционно- теплоизоляционного неавтоклавного пенобетона с учетом изменения структуры// Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі: зб. наук. праць, №12. Рівне, УДУВГП, – С. 276 – 279.