Автоклавний газобетон (АГБ) має давню історію як будівельний матеріал у Сполучених Штатах, але інформація про нього була не систематизованою та не завжди доступною. Стаття описує історію розвитку цього універсального будівельного матеріалу в США та дає огляд поточного стану, майбутніх тенденцій та попиту в американській будівельній галузі. Хоча АГБ мав труднощі на ранніх етапах свого проникнення на американський ринок, будівельна галузь тепер усвідомлює важливість АГБ завдяки його ефективності, екологічності та унікальним перевагам, які він надає будівельним проєктам.
Зростаючий інтерес та стабільний попит на АГБ у США може зробити його основним будівельним матеріалом. Пошук нових технологій для підвищення продуктивності в будівельній галузі сприяє повторному виходу АГБ на американський ринок. Розвиток нормативної бази та створення посібників з проєктування з АГБ є необхідною умовою його успіху в США. Інженери та архітектори повинні мати достатню технічну інформацію, щоб впевнено обирати АГБ для будівельних проєктів. Ця стаття представляє огляд технічної інформації, яка була розроблена для АГБ у США.
Бізнес АГБ у США
Дві великі міжнародні компанії з виробництва АГБ, Ytong і Hebel, побудували нові модернізовані заводи з виробництва АГБ блоків та армованих панелей у США. Hebel в Адель, Джорджія, в 1995 році і Ytong в Хайнс-Сіті, Флорида, в 1997 році. Обидві компанії мали багаторічний успішний досвід ведення бізнесу АГБ в Європі та багатьох інших країнах світу. Тому здавалося очевидним, що великий будівельний ринок США легко прийме новий будівельний матеріал з усіма його перевагами, такими як відмінна теплоізоляція, звукоізоляція, забезпечення пожежної безпеки, екологічної безпеки та довговічності, а також швидкості будівництва.
Оскільки зростаючий ринок житла у США здавався найкращим цільовим ринком, обидві компанії побудували свої виробничі потужності АГБ з основним акцентом на виробництво АГБ блоків. Було дуже важко пробитися на цей дуже консервативний ринок, який був і залишається схильним до дерев'яного каркасного будівництва в більшій частині Північної Америки. Флорида, можливо, була винятком, оскільки бетонні масивні блоки (CMU) стали домінуючим житловим будівельним матеріалом для зовнішніх стін. Виробники АГБ зрозуміли, що це не був правильний цільовий ринок на той час, незважаючи на переваги матеріалу АГБ.
Згодом обидві компанії зосередилися на використанні армованих АГБ панелей для будівництва готелів, шкіл, звукоізоляційних стін та багатоповерхових житлових будинків, проте успіх був обмеженим. Незважаючи на те, що власники цих будівель та споруд високо оцінювали якість продукції АГБ, такі як звукоізоляція, теплоізоляція, пожежна безпека та швидкість будівництва, а також зниження викидів CO2 та інших екологічних показників, ці характеристики ще не були визнані будівельними нормативами, а маркетингові зусилля не змогли успішно донести ці чудові переваги.
ACCO, американський виробник АГБ, створив завод з виробництва панелей і блоків з акцентом на виробництво панелей на північ від Орландо, штат Флорида, який працював з 1999 по 2005 рік. Більшість обладнання було поставлено німецьким виробником заводів АГБ Wehrhahn.
Компанії виробники АГБ вклали значні інвестиції в розробку будівельних норм і стандартів для застосування АГБ блоків і панелей у Північній Америці.
Нові компанії АГБ, такі як Aercon, яка придбала завод Ytong у Флориді в 2002 році, а також Hebel Mexico в Монтерреї, Мексика, найстаріший виробник АГБ у Північній Америці, продовжували розвивати ринок АГБ до успішного сьогоднішнього стану.
Xella North America придбала колишній завод Hebel в Адель, штат Джорджія, в 2006 році, модернізувала та оновила виробництво АГБ блоків і панелей, але потрапила під вплив кризи на американському ринку нерухомості в 2008 році, що призвело до закриття заводу після впровадження багатьох успішних проєктів АГБ панелей на південному сході США.
Що створило сьогоднішню перспективну ситуацію для ринку АГБ у США?
Це, безумовно, зусилля виробників АГБ, таких як Aercon у Хейнс-Сіті, Флорида, і Hebel Mexico у Монтерреї, Мексика, а також монтажники АГБ, такі як Thermacrete, LLC у Чикаго та AACPS, LLC у Флориді, які багато років наполегливо просували переваги продукції АГБ і збудували безліч успішних проєктів з використанням АГБ по всій території США.
Крім того, зміна та вдосконалення будівельних норм, що вимагають підвищеної стійкості до сильних вітрів через урагани, пожежної безпеки через лісові пожежі та інші пожежні події, підвищення теплоізоляційних характеристик через зростання вартості енергії та екологічні вимоги, а також вимога зниження викидів CO2, нарешті створили середовище, в якому переваги продуктції АГБ визнаються, і матеріали застосовуються по всій території США.
Анжело Кодуто, керівний директор AACPS, LLC:
Можливості для АГБ посилилися, а попит зріс через низку змін на будівельному ринку. Зростання вартості та доступності традиційних будівельних матеріалів створили негайний попит на проєкти з використанням АГБ. Це підтверджується збільшенням наших поточних продажів, а також численними запитами на нові проєкти з використанням продукції АГБ.
Універсальні переваги АГБ стимулювали експоненціальне зростання наших ринків у всіх регіонах США та Карибського басейну, а продажі на Північному Заході та в Каліфорнії значно зросли.
Архітектори, які шукають екологічно чисті будівельні матеріали, що здатні протистояти пожежам і енергоефективні, а також здатні протистояти природним небезпекам, таким як урагани та землетруси, почали рекомендувати своїм клієнтам автоклавний газобетон.
Девелопери та підрядники в багатьох постраждалих від пожеж регіонах на Заході та Північному Заході США відмовляються від традиційних дерев'яних продуктів на користь будівництва з використанням АГБ з міркувань вартості, доступності та безпеки, як зазначає Роберт Коффелт, президент Allied Masonry and Northwest AAC, Bend, штат Орегон. Його будівельна компанія протягом останніх десяти років постачала будівельні блоки та армовані вироби з АГБ в регіон і спостерігала значне збільшення продажів. Ці регіони постраждали від численних великих пожеж, підвищення вартості традиційних пиломатеріалів та доступності традиційних матеріалів спонукають ці ринки до вибору АГБ. Allied Masonry and Northwest AAC охоплюють: Вашингтон, Орегон, Юту, Айдахо та Північну Каліфорнію.
На фото деякі об'єкти з вищезазначених штатів, у яких компанія Коффельт виконувала мурування з АГБ та інші будівельні роботи
Наразі ринок забезпечується двома виробничими підприємствами, які пропонують повний спектр продукції, включаючи армовані панелі для стін, підлоги та покрівельних конструкцій, а також усі необхідні розміри блоків. Заводи також пропонують тонкі облицювальні панелі, які допомогли розширити ринок у сегменті протипожежного захисту. Тонкі панельні вироби можна застосовувати для модернізації існуючих житлових і комерційних будівель, розташованих у численних пожежонебезпечних районах США.
Зростання попиту на продукцію та розвиток ринку свідчать про необхідність збільшення обсягів виробництва. Існує кілька регіонів, які б підтримали це починання та значно знизили витрати на транспортування.
Північноамериканський ринок від Колорадо до Нью-Йорка обслуговує AACPS, LLC.
Для багатьох об'єктів компанія постачала АГБ блоки та армовані панелі
Поточний стан ринку автоклавного газобетону у США
Aercon нещодавно оновив своє обладнання, щоб краще відповідати потребам виробництва панелей з АГБ. Початково встановлену технологію Ytong з похилим піддоном було замінено на технологію з рівним піддоном від Aircrete Europe, голландського виробника заводів АГБ, і виробництво нещодавно відновилося.
Новий виробник АГБ – AAC East, LLC – нещодавно розпочав виробництво блоків і панелей АГБ у Беннетсвілі, Південна Кароліна – система Wehrhahn Tilt Cake.
Зростаючий попит на продукцію з АГБ, зокрема панелі, призвів до дефіциту продукції на ринку США, тому необхідно терміново створювати додаткові виробничі потужності.
Пожежна безпека стала пріоритетом по всій території США, особливо в таких регіонах, як Каліфорнія, Колорадо та інших західних штатах, де все частіші випадки лісових пожеж знищили багато будівель і споруд. Галузь зрозуміла, що системи та облицювання протипожежних стін з АГБ – переважно армовані панелі товщиною 2”, 3” і 4”, а також блоки – є найкращим будівельним матеріалом для ремонту та реконструкції.
Центральні штати США також ухвалили рішення щодо застосування протипожежних конструкцій з АГБ. Зокрема, Чикаго та околиці вже з 1990-х років дуже успішно використовують системи стінових панелей АГБ для протипожежних стін та облицювання. І тут знову витрати на фрахт через велику відстань до нинішніх виробників АГБ залишаються проблемою.
На жаль, наразі на південному сході розташовано лише два виробники АГБ – у Флориді та Південній Кароліні, а також один виробник у Монтерреї, Мексика, який постачає АГБ на ринок США. Велика відстань транспортування до районів, де потрібна продукція з АГБ, є дуже дорогою, і хоча в багатьох випадках все ще є економічно ефективною, нові виробничі потужності АГБ в західній частині США та на Середньому Заході, ймовірно, були б дуже успішними у створенні сталого майбутнього ринку АГБ.
Ринок АГБ на південному сході та вздовж східного узбережжя США, де були створені перші заводи з виробництва АГБ, схоже, продовжує успішний шлях останніх років, хоча попит ринку, ймовірно, незабаром перевищить виробничі потужності двох нинішніх заводів з виробництва АГБ у Хейнс-Сіті, штат Флорида, та в Беннетсвілі, штат Південна Кароліна.
Позитивні перспективи для автоклавного газобетону
Як зазначалося, було декілька спроб вивести автоклавний газобетон на ринок США, але всі з помірним успіхом. Дві основні причини, чому будівельний матеріал з такими значними перевагами не набув широкого поширення на будівельному ринку США, були:
-
Велика розгалуженість ринку через значні розміри США порівняно з європейськими країнами. Для того щоб АГБ став легкодоступним, зрозумілим для спільноти AEC (архітектори, інженери, підрядники) і, отже, часто використовувався інженерами та архітекторами в будівельних проєктах, необхідна низка виробничих потужностей, розкиданих по всій території країни.
-
Відставання будівельної галузі США в інвестуванні в нові будівельні матеріали та технології. Ще однією причиною, що перешкоджала процвітанню АГБ, було відставання будівельної галузі США у впровадженні нових технологій, і на те були певні вагомі причини. Серед них:
- Небажання будівельної галузі інвестувати в нові технології через низьку рентабельність.
- Небажання вивчати нові матеріали.
- Звичка будівельної галузі до використання традиційних матеріалів.
- Острах змінювати методи роботи через побоювання проблем на будівельному майданчику.
- І, головне, домінуюча культура, яка вважає будь-які зміни занадто складними.
Автори вважають, що зараз саме час активно використовувати АГБ у США та запровадити новий будівельний матеріал, який значно перевершує ті, що переважно використовуються наразі.
Ми вважаємо, що настав час для потужного повторного введення АГБ на ринок США. Ще один вагомий крок, щоб зробити АГБ обраним матеріалом у США. Чому? Пандемія сприяє необхідності ширшого використання нових технологій і матеріалів через астрономічне зростання вартості традиційних матеріалів і методів будівництва. Лише у 2020 році, і саме через пандемію, будівельна галузь впровадила більше нових технологій за один рік, ніж це б відбулося зазвичай за кілька років. Але пандемія – не єдина причина необхідності новіших, більш ефективних і надійних технологій.
Будівельна галузь США є досить масштабною, її обсяг досяг 1,9 трильйона доларів США в 2021 році, і очікується значне зростання до 2030 року. Хоча будівельний ринок включає п'ять основних секторів: комерційний, промисловий, інфраструктурний, енергетичний та комунальний, освітній та житловий, саме житлове будівництво є домінуючим, становляючи більше половини будівельної галузі. Типи проєктів у цьому секторі включають односімейні та багатоквартирні будинки, які найбільш підходять для будівництва з АГБ. Розвиток цього сектору протягом прогнозованого періоду буде підтримуватися увагою уряду до будівництва доступного житла в країні. Житлове будівництво отримало користь від експансивної грошово-кредитної політики протягом останніх двох років, коли іпотечні ставки знизилися до нових мінімумів, що сприяло зростанню попиту на житло.
1 Розмір ринку будівництва, тенденції та прогнози в США за секторами – комерційний, промисловий, інфраструктурний, енергетичний та комунальний, інституційний та житловий ринковий аналіз, 2022-2026 (Сторінок: 59, Опубліковано: 30 червня 2022 р., Код звіту: GDCN0948MR)
Будівельна галузь повинна звернути увагу на нові технології, щоб стати більш продуктивною та конкурентоспроможною. Хоча в минулому будівельна галузь відставала, серед підрядників зростає інтерес до впровадження технологій, які можуть допомогти їм скоротити терміни будівництва, ефективніше використовувати робочу силу, вирішувати свої унікальні ризики та надавати їм конкурентну перевагу на висококонкурентному ринку. І якщо вони приймуть прогресивні технології, будівельні компанії матимуть більше можливостей, що допоможе їм приймати кращі рішення, підвищувати продуктивність, покращувати безпеку на будівельному майданчику та знижувати ризики.
Тим не менш, для повної інтеграції АГБ на ринок США галузь повинна бути готова надавати необхідну інформацію та навчати, щоб матеріал процвітав по всій країні. Галузь АГБ не тільки повинна співпрацювати з підрядниками, субпідрядниками та мулярами для навчання щодо використання продуктів АГБ, але також забезпечити адаптацію виробництва, проєктування та застосування АГБ для ринку США.
Продукція з автоклавного газобетону
Виробничий процес дозволяє створювати основні будівельні компоненти:
- Блоки (неармовані)
- Панелі (армовані сталлю)
- Перемички (армовані сталлю)
Блоки використовуються при будівництві несучих і не несучих стін, тоді як панелі в основному використовуються для покрівельних і підлогових плит, а також зовнішніх стін і внутрішніх перегородок.
Застосування блоків з автоклавного газобетону у будівництві житлового будинку
Особливості та переваги автоклавного газобетону
Автоклавний газобетон – це легкий штучний камінь з однорідною ніздрюватою структурою. Ніздрювата структура схожа на губку і містить мільйони повітряних пор розміром від 0,1 до 1,0 мм. Саме завдяки цій структурі матеріал досягає своєї легкості та всіх супутніх високих експлуатаційних якостей. Структура пор АГБ безпосередньо впливає на всі фізичні властивості матеріалу. Пори, присутні в автоклавному газобетоні, можна розділити за розміром на мікропори (< 1 мм) і макропори (0,1–1,0 мм) або, як їх ще називають, відповідно структурні та штучні пори. З загальної пористості або об’єму пор приблизно 35% припадає на мікропори, а решта 65% – на макропори.
Як показано на рис. 1, АГБ приблизно в 10 разів кращий за звичайний важкий бетон щодо теплопровідності, і це пов’язано виключно зі структурою пор. Як наслідок, встановлено переваги автоклавного газобетону щодо теплопровідності, теплоізоляції, теплової інерції, вогнестійкості, морозостійкості та звукоізоляції.
Жоден будівельний матеріал не має всіх цих переваг при одночасній надлегкій вазі, що призводить до більших розмірів виробів, які можна вигідніше транспортувати та встановлювати. Час будівництва додатково скорочується завдяки легкості різання та формування матеріалу на будівельному майданчику. Хоча для роботи з армованими панелями потрібне спеціальне обладнання, це доволі прості недорогі підйомні пристрої, які не призводять до значних капітальних витрат. Крім того, матеріал дуже зручний у роботі, оскільки його можна пиляти, цвяхувати та свердлити, як дерево, за допомогою ручних інструментів.
Підсумовуючи, автоклавний газобетон має характеристики, які роблять його добре пристосованим до ринку США з його постійним пошуком шляхів до енергозбереження, довговічності та швидкості будівництва. Переваги використання автоклавного газобетону численні, що робить його очевидним вибором для житлового та комерційного будівництва.
Рис. 1: Залежність теплопровідності від густини (адаптовано з Legtaski, L.A. 1994)
Технічна та конструкторська інформація
Дослідження матеріалів та конструкцій з автоклавного газобетону в США розпочалися наприкінці 1980-х років на імпортних блоках та панелях. Однак після відкриття власних виробничих підприємств наприкінці 1990-х років стало очевидно, що потрібні додаткові дослідження американського газобетону. Глибокі дослідження проводилися в Університеті Алабами в Бірмінгемі та Університеті Техасу в Остіні, зосереджені на фізичних властивостях та структурній поведінці сталево-армованих елементів. Ці дослідження стали основою для розробки стандартів ASTM та технічних комітетів ACI.
На початку 21 століття професійні організації в США через роботу технічних комітетів створили платформу для розробки технічної конструкторської інформації, адаптованої до виробництва автоклавного газобетону в США. Американський інститут бетону (ACI), Американське товариство випробувань і матеріалів (ASTM) та Спілка мулярів (TMS) взяли на себе провідну роль у розробці технічної інформації у вигляді стандартів та керівництв з проєктування будинків та споруд з АГБ.
Комітет ACI 523 очолив розробку технічної інформації та керівництв щодо структурного проєктування та деталізації армованих панелей. ASTM розробило чотири стандарти для специфікації, випробування та використання неармованих і армованих елементів АГБ. Неармована кладка з АГБ розглядалася TMS. У 1997 році був створений підкомітет ACI 523A як частина комітету ACI 523 «Ніздрюватий бетон» для зосередження виключно на АГБ. Підкомітет наполегливо працював над керівництвом з проєктування для АГБ. Керівництво було затверджено комітетом 523 і опубліковано в 2009 році [ACI 523.4R-09, Керівництво з проєктування та будівництва з використанням панелей автоклавного газобетону].
Недавня публікація Fudge, Fouad і Klingner (2019) детально описує передумови для розвитку структурного проєктування в США.
Екологічність автоклавного газобетону
Автоклавний газобетон є зразковим будівельним матеріалом, оскільки він виробляється з природних матеріалів, які легко доступні. Завдяки своїй легкій вазі, автоклавний газобетон має значну перевагу в енергоспоживанні при транспортуванні, порівняно з матеріалами з більшою густиною, такими як бетон або цегла. Відходи АГБ під час будівництва мінімальні, оскільки деталі можна різати до точних розмірів за допомогою стандартних ручних інструментів. АГБ є дуже довговічним матеріалом і його можна легко переробляти після утилізації. Оскільки він виготовлений з інертних матеріалів, АГБ не впливає негативно на якість повітря у приміщенні. Проте, найважливішим є енергозбереження, завдяки чудовим тепловим властивостям матеріалу.
Крім того, виробництво автоклавного газобетону вимагає відносно невеликої кількості сировини на кубічний метр продукції, а саме у п’ять разів меншу, ніж інші бетонні будівельні вироби. Його висока ресурсна ефективність призводить до низького впливу на навколишнє середовище на всіх етапах його життєвого циклу. І дуже важливо - автоклавний газобетон повністю підлягає вторинній переробці.
Виробництво АГБ потребує менше енергії, ніж всі інші кам’яні вироби, тим самим зменшуючи використання викопного палива та пов’язані з ним викиди вуглекислого газу. Використовується технічна вода, і ні вода, ні пара не викидаються в навколишнє середовище. У процесі виробництва не утворюються токсичні гази.
Найкраще застосування АГБ: Bayside Oaks Townhomes, Indian Rocks Beach, Флорида
Висновки
Очікується, що використання автоклавного газобетону пошириться зі збільшенням кількості виробничих підприємств і зростанням знань та ширшим знайомством з матеріалом. Матеріал має доведену ефективність і велика кількість інформації доступна у американській вітчизняній та зарубіжній літературі, щоб надати спеціалісту та користувачу достатній рівень впевненості.
Технології готові змінити будівельну галузь. Нові та перспективні технології демонструють потенціал для зниження ризиків, підвищення продуктивності та збільшення прибутковості будівельних проєктів. Враховуючи видатні характеристики АГБ у поєднанні з позитивними перспективами будівельної галузі, цілком ймовірно, що АГБ повернеться та підкорить ринок США. Однак для забезпечення успіху продукція з ав оклавного газобетону повинна адаптуватися до потреб ринку США.
Неминуче, що автоклавний газобетон швидко отримає визнання, як новий будівельний продукт у США, через зростаючу важливість енергозбереження (як енергозбереження, що забезпечується теплоізоляцією, так і кількості енергії, необхідної для виробництва матеріалу). Зростання вартості деревини та посилення екологічних проблем також зіграють свою роль у зростаючому інтересі до АГБ. Наявність технічної конструкторської інформації та стандартів для автоклавного газобетону слугуватиме інструментом для подальшого просування та розширення використання матеріалу.
Загалом, перспективи галузі АГБ у США виглядають дуже позитивно!