Зимнее строительство коттеджа из газосиликатных блоков
Трудно спорить с тем фактом, что сегодня признаки глобального потепления сказываются на всех сферах человеческой деятельности. Но, глобальное потепление, помимо негативного, имеет еще и позитивное влияние, к примеру, расширение температурно-временных интервалов для строительства коттеджей. При учете использования современных технологий и строительных материалов, процесс возведения домов, особенно малоэтажных, постепенно переходит в категорию внесезонных работ. Конечно, такое строительство возможно только при грамотном обеспечении мер предосторожности.
Возможности строительства из автоклавного газосиликата и автоклавного газобетона в средней полосе России.
Самыми температурозависимыми работами при строительстве дома из газобетона или пеноблоков являются работы по устройству фундамента и кладки несущих стен. По сведениям Немецкого объединения бетонной и строительной промышленности (DBV - Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V) цементные кладочные растворы, бетонные смеси обычных рецептур оказываются полностью бесполезными при температуре около – 10°C. Понижение активности вяжущего качества бетонных смесей и цементных растворов традиционной рецептуры происходит по мере понижения температуры, и набора, прочность растворов возрастает по мере повышения температуры. Это качество сделало кладочные работы сезонными, как и само строительство дома из пеноблоков.
В виду сезонности работы профильных специалистов – каменщиков и бетонщиков, а также внушительных издержек строительной индустрии при вынужденном простое из-за погодных условий, работы над методиками и способами зимнего строительства проводятся в различных странах не одно десятилетие, но результаты были получены только сегодня, когда производство изобрело модифицированные противоморозные добавки для цементных и бетонных смесей. В России строительные работы при низких температурах обуславливаются действием СНиП 12-04-2002, СНиП II-22-81 и Пособием по проектированию армокаменных и каменных конструкций к СНиП II-22-81. Эти работы также рассмотрены в научных трудах «Определение механических характеристик зимней каменной кладки с противоморозными химическими добавками» и «Прогнозирование прочности каменной кладки с противоморозными химическими добавками» Титаева В.А и других авторов.
Одновременно с этим необходимо признать, что ни ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», ни существующие базовые СНиП II-22-81, СНиП 12-04-2002, СНиП 12-01-2004, Пособие по проектированию армокаменных и каменных конструкций (к СНиП II-22-81), ВСН-159-81 (Инструкция по использованию добавок в цементных растворах при строительстве жилых и общественных зданий в зимних и летних условиях) и т.д., не являются актуальными для строительства малоэтажных зданий в зимний период. Варианты возведения фундаментов домов и кладки стен до 4-х этажей способами «замораживания», изложенными в СНиП 12-04-2002, Пособии по проектированию армокаменных и каменных конструкций, и т.д., «электроподогрева», «термоса», являются доступными с финансовой стороны, обеспечивают стабильность и долговечность конструкции дома только:
- в случае выполнения кладочных работ из газосиликатных или автоклавных газобетонных блоков способом замораживания тонкого 1.5-2 миллиметрового слоя клеевого состава. При процессах оттаивания, схватывания и наборе прочности может наблюдаться небольшая усадка в сравнении с так называемой толстошовной кладкой пеноблоков или кирпича на цементно-песчаном растворе. Но риск возникновения трещин в виду усадочных напряжений остается достаточно высоким, поэтому кладка «замораживанием» остается только специфической российской строительной процедурой и в ЕС не используется;
- при кладке стен способом электроподогрева. В этом случае в швы вкладываются электроды. Данная процедура весьма затратная, а с точки зрения технического выполнения очень сложная, и при тонких швах выполнима больше теоретически, чем практически;
- при кладке способом «термоса», основанной на утеплении стен в период схватывания раствора. Эта методика сходна с методиками зимней кладки, которые применяются в европейских странах, хотя практически не используется в странах ЕС.
В Германии, являющейся лидером в производстве автоклавных ячеистых бетонов, и ряде других европейских стран, бетонные работы по возведению фундаментов при низких температурах регламентированы требованиями DIN 1045-3 (Betonieren im Winter), DIN 1053-1 (Mauerwerk, Teil 1: Berechnung und Ausfuhrung - Каменная кладка, Часть 1: Проектирование и строительство). Эти технические требования разработаны Немецким институтом по стандартизации NormenausschuB Bauwesen (NABau) и Строительным комитетом по стандартам (NABau). Данные нормативно-правовые акты исключают замораживание/оттаивание бетонных смесей и кладочных растворов, нарушающих структурные связи и значительно снижающих прочностные характеристики кладочных швов, бетона. Также запрещено применять в качестве затворной воды - антифризы и кислотные соли хлорида натрия, которые приводят к разрушению кристаллов замерзающей воды.
Правилами DIN 1045-3 и DIN 1053-1 устанавливают величины максимальных низких температур для работы с обычными кладочными и бетонными растворами: - 5 °C для кладочных растворов, и - 3 °C для фундаментных бетонов. Нормативны также устанавливают временные интервалы стабильности температур, которые обеспечивают схватывание и твердение растворов (цементно-песчаных смесей). Но, одновременно с этим, стандарты допускают выполнение кладочных и бетонных работ при температурах до и даже ниже – 10°C, при условии наличия жесткого планирования работ и применения специальных зимних рецептур кладочных растворов и бетонов с добавлением противоморозных добавок.
Важно: Возведение дома при низких (отрицательных) температурах в настоящее время не влияет на эксплуатационные качества фундамента и несущих стен, но только при условии грамотного планирования работ и применения зимних рецептур кладочных растворов и бетонных смесей, а также выполнения дополнительных мероприятий по теплозащите фундамента или же кладки на период схватывания и твердения раствора. Проверенные в Европе технологии зимнего строительства, позволяют отказаться от отечественных способов кладки стен методом «замораживания» и дорогого, технически очень сложного электроподогрева швов фундамента/кладки.
Планирование строительства при низких температурах
Рекомендации DBV - Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V по строительству зимой регламентируют плохие погодные условия для осуществления кладочных и бетонных работ, которые можно определить по климатическим показателям:
- - температура в 7.00 часов утра минимум минус 10 градусов;
- - выпавшие осадки за 24 часа в период от 7.00 часов накануне до 7.00 часов дня выполнения работ - минимум 30 миллиметров;
- - высота снежного покрова на момент 7.00 часов утра в день строительства - минимум 20 см;
- - промерзание почвы - минимум 80 см;
- - ветер - минимум 8 по шкале Бофорта. При переводе на традиционные показатели, это 17,2 м/с до 21,9 м/с или же 63-75 км/ч;
- - если осуществление строительных работ, ограничено исходя из соображений безопасности строителей.
Одновременно с этим, наличие одного или нескольких признаков плохих условий НЕ ИСКЛЮЧАЕТ полностью возможности выполнения работ по устройству фундамента или выполнению кладки, а устанавливает дополнительные меры предосторожности, соблюдение которых гарантирует надежность фундамента и стен при дальнейшей эксплуатации. DBV также рекомендует проводить жесткое планирование регламента предстоящих работ по бетонированию фундамента и осуществлению кладки стен, отталкиваясь от прогнозов погоды на тот временной интервал, который определен технологическими качествами используемых кладочных растворов и бетонных смесей для затвердения. Для фундаментных бетонов этот показатель составляет не менее 10 суток, для кладочных растворов - 5-7 суток.
Зависимость мер предосторожности от температурного диапазона
Температурный диапазон: Выше + 5 градусов
Стандартные мероприятия: обычные для фундаментных и кладочных работ с применением бетонных смесей
Меры предосторожности: Отсутствуют
Температурный диапазон: От + 5 до – 3 градусов
Стандартные мероприятия: Отслеживание минимальных температур ночью;
Применение по возможности специальных зимних рецептур кладочных и бетонных растворов;
Планирование работ из расчета увеличенного времени схватывания и набора прочности цемента.
Меры предосторожности:
Мониторинг температур;
Заготовка утепляющих материалов либо приобретение нагревателей;
Применяют по возможности предварительно нагретые бетонные смеси и кладочные растворы.
Температурный диапазон: От - 3 до – 10 градусов
Стандартные мероприятия:
Мониторинг минимальных температурных значений ночью и днем;
Применение зимних рецептур кладочных и бетонов растворов;
Планирование работ с учетом погодных условий.
Меры предосторожности:
Обязательный мониторинг температурных изменений на ближайшее время. В расчет берутся как минимум ближайшие 10 дней при забивке фундамента, и 5-7 дней при проведении кладочных работ;
Применяют так называемую накрывную теплоизоляцию для самого фундамента и прилегающей почвы, деревянную или утепленную опалубку, а также теплоизоляцию только что уложенных рядов кладки, превентивную защиту от холода специальными воздушными нагревателями;
Используют теплые кладочные растворы, горячие бетонные смеси, повышающие температуру затворной воды. Также применяют сухие смеси с температурой не ниже 10°C;
Эксплуатируются исключительно кладочные растворы и бетонные смеси зимних рецептур с противоморозными добавками.
Температурный диапазон: Ниже – 10 градусов
Традиционные мероприятия:
Пристальное слежение за температурным режимом с использованием термометров на объекте;
Использование зимних рецептур кладочных и бетонных растворов с добавлением противоморозных компонентов;
Планирование работ с учетом негативных погодных условий.
Меры осторожности:
Отслеживание прогнозов погоды по температурным показателям, количеству осадков, влажности, силе ветра по шкале Бофорта (Beaufort);
Работы не проводятся ранним утром до момента, пока температура не поднимется выше – 10 градусов минимум на 2-3 деления;
Кладочные работы завершаются за час-два до предположительного снижения температуры воздуха до отметки – 10°C;
Предусматривают проведение утепления фундамента на срок от 10 дней и только что уложенной кладки на время от 5-7 суток, за время которого раствор приобретает прочность не менее 30-40% от проектных показателей;
Применяют специальные горячие бетоны для фундаментов с предварительным разогревом почвы, если она промерзла;
Используют только теплые кладочные растворы с противоморозными компонентами;
При заледенении (покрытия инеем) поверхности кирпичного ряда, его разогревают паром, не используя при этом солей хлорида натрия.
Временной промежуток утепления кладки или фундамента определяется исходя из требований, установленных стандартами DIN 1045 и DIN 1053 по минимальной прочности на сжатие для готовых конструкций, а также схем зависимости приобретения прочности противоморозных добавок бетонных и кладочных смесей, в зависимости от температуры окружающей среды.
Зависимость срока набора прочности противоморозного фундаментного бетона (снизу) и кладочного раствора (сверху) от показателей температуры (по сведениям российских и европейских исследований: отчеты Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V и «Прогнозирование прочности каменной кладки с противоморозными химическими добавками» Титаева В.А).
Важно помнить, что при кладке стен блоками газосиликата и автоклавного газобетона на тонкий слой противоморозного с пластифицирующими добавками клеевого состава, прочность швов возрастает в разы быстрее, чем на представленных выше графиках. Это происходит потому, что поверхность ячеистого бетона с низкими показателями теплопроводности служит гидроаккумулятором, обладающим хорошими теплозащитными качествами, впитывая воду, которая выделяется из кладочной смеси, и отдавая эту воду назад в клеевой состав по мере того, как происходит высыхание кладки. Это поддерживает процессы гидратации клинкера.
Влага, фокусирующаяся при сжатии под агрегированными частицами цемента и армирующими элементами в случае применения межрядного армирования, и выделяемая через каналы кладочного шва на границу поверхности газосиликата/газобетона.
Выполнение мероприятий по обеспечению надлежащих условий схватывания и набора прочности кладочных и бетонных растворов в зимний период.
Напомним, что активность гидратации цементного клинкера напрямую зависит от времени протекания необходимых реакций, а также температуры кладочного раствора. Хотя в случае с модифицированными противоморозными добавками, график снижения активности смещается по времени в сторону увеличения продолжительности реакции, а точка замерзания раствора, напротив, снижается по температурной шкале.
Одновременно с этим важно добиться максимального времени температурной стабильности раствора, наиболее эффективного с точки зрения протекания процесса гидратации. В условиях низких температур, этот показатель достигается благодаря использованию теплых кладочных растворов и применению теплоизолирующих оболочек для только что положенных рядов кладки. Температурные показатели кладочного раствора точно определяется по формуле:
Tр = 0,1 Tц + 0,2 Tв + 0,7 Tн
где:
Тв – температура затворной воды;
Тц – температурный показатель вяжущего;
Тн – температурный показатель наполнителя.
Для сухих смесей и кладочных растворов формула выглядит так:
Tр = 0,8 Тсм + 0,2 Тв
Из неё видно, что сухие смеси до приготовления раствора необходимо выдерживать в теплом или принудительно разогретом до температуры 20-25 градусов помещении, с использованием затворенной воды температурой не ниже 60-70 градусов. В результате, это даст среднюю температуру раствора более 30 градусов.
Необходимо также учитывать естественные потери тепла при проведении работ в условиях низких температур, которые могут составлять предел от 0.5 до 3 градусов за каждые 15 минут. Конкретные показатели потерь зависят от температуры воздуха на улице, а это значит, что планировать порции раствора необходимо за небольшой временной промежуток, примерно в 15-20 минут.
Стены из газосиликата и газобетона нужно укрывать от дождя и утеплять при низких температурах, что позволит сохранить оптимальный режим температур для гидратации цемента в течение длительного промежутка времени, особенно с учетом тепловой энергии, выделяемой при экзотермической реакции, проходящей во время твердения цемента.
Для утепления применяют доступные теплоизоляционные материалы: соломенные маты и т.д., а при небольших отрицательных температурах можно использовать полиэтиленовую пленку, формирующую воздушные зазоры между кладкой и ограждающей оболочкой.
Для фундамента лучше всего применять готовые горячие составы бетона или делать смеси самостоятельно, добиваясь температурных показателей свежеприготовленного бетона не ниже + 10 градусов. Фундамент следует формовать в утепленных или деревянных опалубках, накрытых теплоизолирующими матами на срок минимум 10 дней.
Таблица.
Сопротивление теплопередаче воздушных прослоек по нормативам DIN EN ISО 6946 в м2/КВт.
Толщина прослойки Направление потока тепла
Вверх По горизонтали
5 0,11 0,11
7 0,13 0,13
10 0,15 0,15
15 0,16 0,17
Противоморозные клеевые составы для кладки блоков из газосиликата и газобетона.
Основным компонентом, ограничивающим использование кладочных растворов при низких температурах, выступает затворная вода и посему ее содержание в смеси должно быть снижено до объемов, достаточных для гидратации цемента. Наряду с этим снижение водоцементного отношения значительно ухудшает подвижность раствора, что является неприемлемым для тонкошовной кладки с большой поверхностной площадью. Оптимизируют водоцементное отношение применением, так называемых фракционированных песков с округлыми зернами. Эти пески имеют меньшую поверхность, а следовательно потребность в жидкости для смачивания. Помимо песков также используют метод формирования смеси из различных по размеру фракций песков, что значительно снижает необходимый объем воды.
Чтобы увеличить подвижность клеевого состава используют пластифицирующие добавки (диспергаторы, суперпластификаторы). Это позволяет снизить необходимый объем затворной воды, одновременно обеспечив плотное заполнение полученной смесью поверхности блоков, в том числе и пустоты между армирующими элементами и блоками. Пластификаторы также повышают прочность кладочного раствора.
Для снижения объемов выдавливаемой весом верхнего ряда блоков воды, в клеевые смеси вводят специальные водоудерживающие добавки, параллельно с этим обеспечивая интенсивность процессов гидратации при помощи использования ускорителей твердения и набора прочности.
Преимущества зимнего строительства
В межсезонье стоимость автоклавных газосиликатных блоков снижается примерно на 10-12% за 1 метр кубический, что приравнивается к сумме в 350 рублей. С учетом использования 6.4 блоков в одном квадратном метре и 16 блоков в одном кубическом метре, наиболее подходящего для однорядной кладки типоразмера 625х250х400 миллиметров газосиликатного блока марки YTONG и показателя плотности D400, а также 6.67 блоков в одном квадратном метре (13.3 блока в одном кубическом метре) типоразмера 600х250х500 миллиметров газоблока HEBEL (ЛЗИД) марки D500, показатель экономии на каждом квадратном метре стены составляет: 350/13.3х6.67=175.5 рублей для HEBEL (ЛЗИД) и 350/16х6.4=140 рублей для блоков YTONG.
При расходе 1 мешка клея на 1.2 метров кубических кладки (или 3 метрв квадратных при однорядной кладки из блоков YTONG марки D400 и 2.4 метров квадратных при однорядной кладки из блоков HEBEL (ЛЗИД) марки D500), и расходе противоморозной добавки при разных температурах на один 25-и кг. мешок клея, получаем дополнительные затраты - необходимую противоморозную добавку по цене 950 рублей за один 15-и кг мешок:
при кладке в температурных условиях от -5 до -10 градусов по 950/15х1=63 рубля на каждый мешок клеевой смеси или 63/3=21 рубль на один квадратный метр кладки из блоков YTONG и 63/2.4=26 рублей на один квадратный метр кладки из блоков марки HEBEL;
при кладке в температурных условиях от -10 до -15 градусов по 950/15х1.5=95 рублей на каждый мешок клеевой смеси или 95/3=31.6 рубля на один квадратный метр кладки из блоков марки YTONG и 95/2.4=39.5 рублей на один квадратный метр кладки из блоков марки HEBEL;
при кладке в самых низких температурных условиях от -15 до -20 градусов по 950/15х3=126 рублей на каждый мешок клеевой смеси или 126/3=42 рубля на один квадратный метр кладки из блоков под брендом YTONG и 126/2.4=52.5 рублей на один квадратный метр кладки из блоков под брендом HEBEL.
В результате при максимальных затратах на противоморозную добавку даже в условиях очень низких температур, экономия средств на одном квадратном метре в сравнении с летними работами составляет: для блоков YTONG 140-42=98 рублей, для блоков HEBEL 175.5-52.5=123 рубля. Для небольшого одноэтажного дома, размерами 6х9 метров и высотой стен в три метра, площадью однорядной кладки 162 метра квадратных (без учета оконных и дверных проемов), общая экономия средств составит 162х98=15870 рублей, если в строительстве использовались блоки YTONG и 162х123=19926 рублей, если при возведении дома использовались блоки HEBEL. Такая экономия с лихвой перекрывает затраты на приобретение теплоизолирующих матов для утепления фундамента и кладки.
Важно помнить, что в этих расчетах не учитывается экономия средств на оплату услуг профессиональных каменщиков, которые, как известно, в межсезонье работают по заниженным расценкам, а также привычное для зимнего периода уменьшение тарифов на грузоперевозки, в том числе спецтехникой - краном-манипулятором.
Помимо очевидных финансовых преимуществ зимнего строительства из автоклавных газосиликатных и газобетонных блоков следует учитывать:
доброжелательное отношение и активную консультативную поддержку поставщиков этого строительного материала, грузоперевозчиков в условиях малого количества заказчиков в холодное время года;
поставки только выдержанного газосиликата и газобетона, что позволяет максимально снизить риски брака при транспортировке;
отсутствие бездорожья на грунтовых дорогах, свободные автомагистрали;
отсутствие очереди на погрузку/разгрузку блоков.
Свойственное зимнему периоду «затишье» бизнеса, позволяет уделить строительству надлежащее внимание.