Розвиток виробництва автоклавного газобетону (АГБ) у Великобританії
Блоки з автоклавного газобетону широко використовуються у Великобританії, а сам матеріал є одним із найбільш вживаних як для житлового будівництва, так і для інших типів споруд. Перший завод з виробництва АГБ був побудований у 1951 році за 50 км на захід від Лондона і використовував золу-винесення як основну сировину. Вибір місця розташування заводу був здійснений з урахуванням зв'язку з основною сировиною, поруч з електростанцією, яка працювала на вугіллі. Оскільки зола є відходом вугільних електростанцій, близькість до основної сировини надавала додаткові економічні переваги.
На сьогодні в Великобританії працює 10 заводів з газобетону, і більшість з них на золі. Останніми роками електростанції, що працюють на вугіллі, почали закривати або переводити на більш екологічні види палива, і кількість свіжої золи, придатної для виробництва АГБ, різко зменшилась. Тому виробники почали розглядати можливість переходу на використання піску або гібридної технології, яка дозволяє використовувати як пісок, так і золу.
Обсяг ринку газобетону в Великобританії становить від 2 до 2,5 мільйонів кубічних метрів. Газобетонні блоки переважно використовують в низькоповерховому будівництві, тому ринок змінюється в залежності від кількості будинків, що зводяться протягом одного року. Найчастіший тип будівельних конструкцій із застосуванням газобетонних блоків - це багатошарова конструкція зовнішніх стін, з керамічною цеглою у зовнішньому шарі. За оцінками експертів, блоки з АГБ займають понад 50% частки ринку матеріалів, які використовуються для кладки внутрішніх стін багатошарових конструкцій.
Багатошарова конструкція зовнішніх стін
Багатошарова конструкція зовнішніх стін - це тип огороджувальних конструкцій при зведенні будинків у Великобританії, який обумовлений численними зовнішніми та екологічними факторами. Клімат завдає найбільшиого впливу на вибір проектних рішень конструкції стін. У 1940-50-х роках будівельники стали переходити від одношарових стін із керамічної цегли до багатошарових конструкцій, де кладка формується з двох рядів з порожниною між ними. При цьому зовнішня кладка переважно виконується із цегли шириною 102 мм, потім формується порожнина шириною 50 мм, і далі виконується кладка внутрішньої стіни із АГБ товщиною 100 мм (мал. 1). Така конструкція змогла вирішити проблему промокання стін, яка виникала через сильний вітер з дощем. Раніше порожнини між стінами залишалися без заповнення, але були пов'язані між собою для забезпечення необхідного опору бічному вітровому тиску. Навіть сьогодні цегла або природний місцевий камінь залишаються найпопулярнішими матеріалами для зовнішньої обробки стін.
Мал. 1. Типова багатошарова конструкція зовнішньої стіни з внутрішньою порожниною
Так само, як і в інших частинах Європи, розмір газобетонного блоку обраний через необхідність відповідати стандартним розмірам цегли, яка має розміри: довжина 215 мм, висота 65 мм. Стандартна ширина шва становила 10 мм. Ці розміри призвели до того, що найпопулярніший розмір газобетонного блока, який використовується і сьогодні, має довжину 440 мм, тобто довжина 2 цеглин плюс 10-міліметрова товщина кладки. Висота блока складає 215 мм, тобто висота 3 цеглин та 2 кладочних швів. Таким чином, з'єднання двох паралельно зведених стін може бути виконане на однаково розташованих рівнях, щоб протистояти бічному вітровому тиску. У перші роки свого застосування газобетонні блоки використовували у якості легкої заміни важким бетонним блокам з густиною від 1500 до 2000 кг/м3. Зазвичай густина вироблених газобетонних блоків коливалася в діапазоні від 600 до 700 кг/м3.
Оскільки найбільш поширеною товщиною блока є 100 мм, один газобетонний блок зазвичай важить від 7 до 8 кг, що становить приблизно від третини до половини ваги блоків інших типів. Звісно, матеріал завдяки своїй популярності став улюбленим серед каменярів. Легкість, з якою можна обробляти матеріал, забезпечила подальшу ефективність будівельного процесу. Протягом останніх 50 років найпопулярнішим блоком на британському ринку залишається блок із густиною приблизно 600 кг/м3 при товщині блоків 100 мм.
Конструкція стін з використанням одношарової кладки
Використання одношарової кладки з газобетонних блоків дозволяє будувати споруди за короткий час, що є значною перевагою в поєднанні з такими якостями матеріалу, як легкість, міцність та виняткові теплові характеристики. У Великобританії зростає кількість прикладів, де зазвичай використовується кам'яна кладка товщиною 200 мм в поєднанні з зовнішньою теплоізоляцією. Вимоги до енергозбереження в чинних Будівельних нормах та правилах фактично не дозволяють використовувати однорідну конструкцію стін із газобетону. Тим не менше, конструктивне рішення використання одношарової кладки з блоків з додатковим зовнішнім шаром теплоізоляції є економічно ефективним і дозволяє використовувати широкий спектр рішень щодо зовнішньої обробки, що робить його ідеальним для застосування в житловому чи комерційному будівництві.
Мал. 2. Одношарова кладка з газобетонних блоків
З середини 1970-х років ринок газобетону отримав додатковий поштовх до розвитку через посилення глобальних вимог до енергоефективності будівель, спричинений нафтовою кризою та різким зростанням цін на нафту. Були внесені зміни в будівельні норми з питань енергозбереження для зменшення втрат тепла від використання будівельних матеріалів. Параметр U (коефіцієнт теплопередачі) почав відігравати провідну роль у виборі будівельних матеріалів та конструкцій з них, максимальне значення коефіцієнта було прийнято як 1,0 Вт/м²К. Конструкції з внутрішньою порожниною з газобетону та зовнішньою кладкою з цегли змогли задовольнити цю вимогу, використовуючи 100-міліметровий внутрішній блок з газобетону, внутрішню порожнину та зовнішню кладку з цегли. Застосування інших видів теплоізоляційних матеріалів для таких конструкцій не було потрібним, і газобетон отримав ще один імпульс до зростання його застосування.
На початку 1980-х років відбувалося ще більше змін у регулюванні питань енергоефективності, і було затверджено нове максимальне значення показника U для стін на рівні 0,60 Вт/м²К. Це стало поштовхом до зниження густини блоків. Вимога досягнення значення U стала можливою за допомогою конструкції багатошарових стін із застосуванням цегли як зовнішнього шару та газобетону товщиною 115-130 мм (залежно від внутрішньої обробки). Внутрішня порожнина залишалася порожньою, і будівельники продовжували використовувати це рішення, яке було перевірено з експлуатаційної точки зору. Це стало ще одним прискорювачем поширення газобетону на наступні кілька років.
З плином часу вимоги нормативних документів до енергоефективності будівель продовжували затверджуватися. У розрахунках стали відігравати важливу роль показники кладочних швів. Значення максимального показника U стало рівним 0,45 Вт/м²К. Для відповідності будівельних конструкцій новим вимогам будівельники повернулися до товщини матеріалу у 100 мм. Але порожнину між шарами почали повністю заповнювати мінеральним теплоізолятором або поєднувати 50 мм теплоізолятора з 50 мм відступом (мал. 3). Така конструкція зовнішніх стін дозволяє досягти значення U в діапазоні від 0,18 до 0,25 Вт/м²К, при цьому загальна товщина такої багатошарової стіни залишається приблизно 300 мм і відповідає всім вимогам теплового захисту будівель.
Мал. 3. Типова багатошарова конструкція зовнішньої стіни з частковим заповненням
внутрішньої порожнини теплоізоляцією
У Великобританії для проектування малоповерхового житла нормативні документи визначають набір основних стандартних вимог і рекомендацій з використання матеріалів та конструкцій. У цих документах встановлені вимоги до міцності блоків для деяких типів будівель відповідно до європейських стандартів, які не потребують проведення структурних розрахунків. Виготовлена у Великобританії продукція відповідає вимогам цих документів.
Загальні основні структурні вимоги виглядають наступним чином:
- Для двоповерхової будівлі слід використовувати блоки з мінімальною міцністю на стиск 2,9 Н/мм²;
- Для трьохповерхових будівель міцність блоків, що використовуються на нижньому поверсі, повинна становити 7,3 Н/мм², для двох верхніх поверхів використовуються блоки з міцністю 2,9 Н/мм².
Отже, газобетонні блоки в Великобританії виготовляються з мінімальною міцністю на стиск 2,9 Н/мм², що дозволило знизити густину виготовленого газобетону. При цьому блоки більших діапазонів міцності використовуються на нижньому поверсі трьохповерхової будівлі. Наявність стандартних систем структурних розрахунків не забороняє проводити додаткові незалежні розрахунки, які можуть призвести до більш вигідного економічного рішення. Проте для проектування більшості малоповерхових будівель у Великобританії використовуються стандартні рекомендації по проектуванню, які вважаються найбільш економічно ефективними.
Для проектування інших типів будівель спостерігається тенденція до переходу від британських стандартів до нового набору стандартів "Єврокод 6 - мурування". Основні типи конструкцій в Єврокод-6 схожі на британські. Наприклад, запропоновані в британських нормах одношарові та багатошарові типи мурування використовуються і в європейських нормативах. Крім того, особлива увага приділяється муруванню на тонкошаровий клейовий розчин.
Фундаментні газобетонні блоки
Газобетонні блоки використовуються десятиліттями в якості фундаментних блоків у Великобританії. Блоки, виготовлені на основі золи, особливо стійкі до промерзання ґрунту та впливу сульфатів від глинистих ґрунтів. Типові товщини фундаментних блоків виготовляються з урахуванням розмірів несучої кладки та, відповідно, мають товщину від 275 до 350 мм. (мал.4). Їх перевага полягає у зменшенні втрат тепла на стику підлоги та фундаменту.
Мал. 4. Використання фундаментних газобетонних блоків
Система збірних перекриттів
Системи збірних перекриттів з використанням T-подібних залізобетонних балок з заповненням газобетонними блоками є поширеними рішеннями для цокольних поверхів у більшості районів Великобританії. Вони особливо підходять для рухомих типів ґрунтів, або на ділянках глинистих ґрунтів, які дуже поширені в деяких частинах Великобританії і схильні до розтягування і просаджування. Відстань між центрами балок, як правило, становить 500 мм, а блоки довжиною 440 мм укладаються між ними.
Мал. 5. Заповнення міжповерхових перекриттів
Розділові стіни між секціями у суміщених будинках
Конструкції з газобетону використовувалися протягом понад 30 років у якості розділових стін між секціями у поєднаних будинках (таун-хаузах). Такі конструкції являють собою багатошарові стіни із застосуванням газобетону D 600 товщиною 100 мм та повітряної порожнини між ними, шириною 75 мм. Застосовують і одношарові стіни товщиною 215 мм з внутрішнім оздобленням штукатуркою. Але з посиленням акустичних норм формат розділових перегородок змінився.
З недавнього часу застосовуються оновлені конструктивні рішення, розроблені на основі використовуваних раніше конструкцій. Як правило, розділові стіни тепер складаються з двох рядів 100-мм газобетонних блоків густиною D600 з внутрішньою порожниною у діапазоні від 75 до 100 мм. В середині приміщень стіни оздоблені гіпсокартонними плитами. Найостаннішою тенденцією є заповнення порожнини мінераловатною ізоляцією для зниження теплових втрат.
Мал. 6. Розділові стіни між секціями будинків
Застосування тонкошарових розчинів
Протягом тривалого часу у Великобританії робилися спроби впровадження технології застосування тонкошарових розчинів. Їх використання можливе тільки за умови застосування газобетонних блоків з покращеними геометричними розмірами, які можуть виготовляти тільки сучасні газобетонні заводи. За оцінками експертів застосування тонкого шва для мурування блоків становить менше 1% від загального кількості об'єктів, що будуються. Основні складності впровадження тонкого шва у будівництві пов'язані з багаторічними усталеними традиціями ведення будівельних робіт.
Проте є приклади будівель, які були виконані за проектами, розробленим із застосуванням блоків покращеної геометрії та тонкошарового розчину, в тому числі конструкції «Passiv Haus» (Пасивний будинок). Конструкції, що використовують тонкошарові будівельні розчини довели, що вони забезпечують герметичність конструкцій, навіть до нанесення оздоблювальних покриттів, мають хороші акустичні характеристики і є оптимальним конструктивним рішенням із зменшеним тепловим мостом.
Мал. 7. Будівництво малоповерхового будинку із застосуванням тонкошарової технології кладки
Армовані газобетонні вироби
Протягом останніх років робилися численні спроби представити армовані газобетонні вироби на ринку Великобританії. Деякі виробники навіть виробляли такий матеріал, але застосування цих виробів мало дуже обмежений успіх. Насамперед це було обумовлено економічною складовою.
В останні роки проводилися експерименти із застосуванням «високих» блоків та було досягнуто значного успіху. Блоки, товщиною 100 мм та висотою 600 мм пропонується використовувати для зведення внутрішніх стін у багатошарових конструкціях.
Мал. 8. Приклад зведення будинку з використанням «високих» блоків
Висновок
Конструкції із застосуванням газобетонних блоків широко використовуються у Великобританії у житлових та інших типах громадських будівель. Блоки застосовуються як у несучих так і у ненесучих типах конструкцій. Цей матеріал дуже популярний у Великобританії та виробники прагнуть оптимізувати його використання у всіх частинах конструкції від фундаменту до даху.
Додаткову інформацію про використання АГБ у Великій Британії можна знайти на веб-сайт Британської торгової асоціації за адресою http://www.aircrete.co.uk.