Дом, стена монолитная из крупнопористого керамзитобетона

Крупнопористый беспесчаный капсулированный керамзитобетон — материал для строительства стен дома

Многослойная стена с эффективным минераловатным или полимерным утеплителем имеет ряд недостатков, на которые было указано в статье «Трехслойная стена с облицовкой кирпичом».

Популярным стеновым материалом для устройства однослойных несущих стен является газобетон. Газобетон — материал с уникальными свойствами.

Есть еще один материал, который позволяет создать однослойную несущую стену с необходимым сопротивлением теплопередаче — это крупнопористый керамзитобетон.

Крупнопористый керамзитобетон отличается от привычного нам керамзитобетона отсутствием в своем составе песка.

При изготовлении крупнопористого керамзитобетона гранулы керамзита при перемешивании с цементным молоком покрываются оболочкой вяжущего вещества. При последующей укладке в слое бетона, гранулы в местах соприкосновения между собой склеиваются в монолитную структуру, в которой между гранулами остаются крупные поры.

Вяжущий раствор создает скорлупу, увеличивающую прочность гранул заполнителя и бетонного монолита, Рис.1. Каждая гранула керамзита заключена в капсулу из застывшего цементного раствора. Иногда такой бетон называют еще капсулированным.

Крупнопористый беспесчаный бетон известен давно. Из него построены здравницы и дома в Крыму, многоэтажные экспериментальные дома в Заполярье, конструктивные части Асуанской плотины.

Заполнителем крупнопористого  бетона могут быть любые сыпучие материалы с размером частиц  5-50 мм.: щебень, речной гравий, гранулы пеностекла и т.п., даже сосновые шишки. Набирающие популярность пеллеты можно не сжигать, а капсулировать цементом и строить стены (идея автора, требующая проверки). 

На Рис. 2. недавно построенная церковь в г.Дубна Московской области. Стены церкви сделаны из крупнопористого керамзитобетона.

Этот материал позволяет получить однослойные, негорючие, легкие и теплые стены объемной массой 500–650 кг/м³ с прекрасной воздухопроницаемостью и долговечностью, экологической абсолютной чистотой.

Для приготовления крупнопористого керамзитобетона, пригодного для несущих стен дома высотой до 2-х этажей, необходимо использовать керамзитобетонный гравий насыпной плотностью 250-350 кг/м³, фракция гравия 10-20 мм. и цемент. Получаем легкий бетон объемной массой в сухом состоянии 450 – 650 кг/м³ и коэффициентом теплопроводности стены в пределах 0,15-0,25 Вт/м^оС. Толщина стены дома из такого материала для Московского региона составит 380-450 мм.

Крупнопористый керамзитобетон имеет коэффициент паропроницаемости 0,13-0,20 мг/м*ч*Па. Значения коэффициента паропроницаемости для наиболее распространенных материалов: пенополистирол – 0,03-0,05, железобетон – 0,03, обычный керамзитобетон – 0,09-0,14, кирпич обыкновенный глиняный – 0,11, кирпич керамический пустотелый – 0,14, бетон ячеистый (М 300) – 0,14-0,25 единиц.

Поскольку влага не проникает в гранулы керамзита, окруженные цементной капсулой,  а вода в крупных порах плохо удерживается, материал обладает уникально малым водопоглощением — не более 1-1,5%. Благодаря этому его теплопроводность  мало зависит от  условий влажности, чего нельзя сказать ни об одном аналогичном материале, а морозостойкость выше чем у других легких бетонов.

Материал обладает хорошей водопроницаемостью и может использоваться как дренирующее покрытие.

Малая способность крупнопористого керамзитобетона удерживать влагу делает его незаменимым материалом для возведения стен и перегородок в помещениях с высокой влажностью (бани, сауны, овощехранилища, подвалы и т.п.), а также для утепления покрытий, находящихся во влажных условиях — отмосток, полов по грунту и т.п.

Одним из главнейших свойств материала для строительства стен дома является воздухопроницаемость, определяющая комфортность жизни в помещениях. Если бетон имеет сопротивление воздухопроницанию около 20000 м²*ч*Па/кг, то крупнопористый керамзитобетон по этому параметру соответствует известняку-ракушечнику с R_и~6-10 м²*ч*Па/кг. Этим объясняется тот факт, что в домах со стенами из этого материала прекрасно дышится, сохраняется сухой микроклимат, деревянные детали в домах не гниют, такие стены – решение проблемы недостатка кислорода в жилье за счет воздухообмена через стены, которые «дышат».

Прочный, но достаточно хрупкий. По прочности на сжатие несколько уступает обычному керамзитобетону, но не уступает  газо- и пенобетону.

Годен для бескаркасного строительства коттеджей до 3-х этажей.

Материал позволяет эффективно решать не только проблему утепления но и звукоизоляции зданий.

Крупнопористый керамзитобетон для строительства применяется в виде готовых блоков или монолита. Его можно приготовить прямо на строительной площадке.  При устройстве монолитных конструкций требуется меньшая прочность и герметичность опалубки, чем для заливки обычного бетона.

Расход цемента также меньше, чем необходимо для обычного бетона, что существенно удешевляет стоимость такого бетона и изделий на его основе. Небольшой расход вяжущего для крупнопористых бетонов связан с распределением его только по поверхности частиц и обеспечением контакта в точке соприкосновения поверхностей зерен крупного заполнителя.

Широкому применению в практике строительства этого материала препятствуют определенная сложность технологии его приготовления: необходимость применения специальных бетоносмесителей, требуется более точная  дозировка ингредиентов, свежеприготовленная бетонная смесь не выносит транспортировки.

Кроме того, легкий керамзит, объемной плотностью до 350 кг/м³, выпускают не все заводы. Чаще всего на рынке предлагают керамзит большей плотности 450-550 кг/м³ и более. Использование более тяжелого керамзита приведет к росту теплопроводности керамзитобетона и необходимости увеличения толщины стены или дополнительного её утепления.

Альтернативой керамзиту может быть гранулированное пеностекло.

Особенности крупнопористого керамзитобетона в качестве стенового материала во многом схожи с газобетоном и другими легкими бетонами:

• при выборе отделки стен следует учитывать высокую паропроницаемость и воздухопроницаемость материала;
• для опирания тяжелых железобетонных перекрытий необходимо устройство монолитного железобетонного пояса;
• для повышения устойчивости к деформациям требуется армирование стен и повышенная жесткость фундамента;
• из-за низкого водопоглощения штукатурные составы и кладочные растворы необходимо модифицировать добавками для обеспечения адгезии к крупнопористому керамзитобетону;
• крепление к стенам различных конструкций требует применения специального крепежа;

Крупнопористый беспесчаный керамзитобетон используется для устройства монолитных стен дома. 

Монолитная стена в съемной переставной опалубке

Для заливки приготовленной на стройплощадке смеси керамзитобетона можно использовать съемную переставную опалубку, например, из досок или фанеры толщиной 8-12 мм. Керамзитобетонная смесь достаточно легкая и жесткая. Поэтому от опалубки не требуется такой прочности и герметичности, как для обычного бетона.

Для защиты опалубки от увлажнения и увеличения её долговечности, поверхность листов покрывают полиэтиленовой пленкой.

Противоположные стенки опалубки перед заливкой бетона скрепляют металлическими шпилькам или скобами с дистанционными распорками, которые задают толщину стены.

Для армирования стен лучше всего применять стеклопластиковые арматуру и сетку, так как крупнопористый бетон плохо защищает стальную арматуру от коррозии.

Монолитная стена в несъемной опалубке

Для устройства монолитных стен из крупнопористого керамзитобетона удобно использовать различные виды несъемной опалубки. Например, опалубку в виде кирпично-бетонной анкерной кладки.

Она представляет собой две параллельные кирпичные стены толщиной 0,5 кирпича, в пространстве между которыми укладывают крупнопористый керамзитобетон. Тычковые кирпичи выступают внутрь кладки в бетон в шахматном порядке через 2-4 ряда и являются своего рода анкерами, соединяющими бетон и кирпич в единую конструкцию (рис. 4).

Внутренюю стенку кладки иногда делают из перегородочных керамзитобетонных или гипсовых блоков шириной 100-200 мм.  Для соединения в единую конструкцию кирпичных стенок и бетона, вместо выступающих тычковых кирпичей, используют стекло- базальтопластиковые связи, металлическую кладочной сетку с антикоррозийным покрытием или петли из нержавеющей стали.

Расстояние по вертикали между связями не более 500-600 мм. Суммарная площадь сечения гибких стальных связей должна быть не менее 0,4 см² на 1 м² поверхности стены. Сечение полимерных связей устанавливается из условия равной прочности стальным связям.

Листы крепят на каркас из оцинкованного металлического профиля или деревянных брусков. Дерево при контакте с крупнопористым керамзитобетоном не увлажняется.

Каркас внутренней облицовки — опалубки соединяют с кирпичной кладкой наружной облицовки металлическими скобами из нержавеющей или оцинкованной стали. 

В качестве внутренней стенки несъемной опалубки удобно использовать влагостойкие гипсоволокнистые (ГВЛВ) или гипсокартонные (ГКЛВ) листы в два слоя, общей толщиной 20-30 мм. Для наружной стенки опалубки применяют цементно-стружечные плиты (ЦСП).

В этих вариантах внутренняя поверхность стены и фасад требуют минимальной подготовки для чистовой отделки.

Крупнопористый керамзитобетон обладает хорошей паропроницаемостью. Для исключения накопления влаги в стене необходимо, чтобы слой внутренней облицовки имел сопротивление паропроницанию выше, чем у наружной облицовки.

О причинах накопления влаги в стене и чем это грозит читайте в статье «Трехслойная стена с облицовкой из кирпича«.

В крупнопористом керамзитобетоне большое количество открытых пор делает стены из этого материала достаточно воздухопроницаемыми (продуваемыми). Наружные стены из керамзитобетона обязательно защищают от продувания снаружи и изнутри облицовкой материалами с низкой воздухопроницаемостью или толстым слоем штукатурки. 

Крупнопористый керамзитобетон готовят на стройплощадке непосредственно перед заливкой в опалубку. Для этого лучше использовать специальный смеситель-капсулятор. Неплохие результаты получаются и при использовании обычных бетономешалок с принудительным перемешиванием смеси движущимися лопастями.

Бетономешалки гравитационные, в которых перемешивание происходит за  счет падения смеси ингредиентов под действием собственного веса при вращения барабана, для приготовления крупнопористого керамзитобетона не подходят.

Для приготовления бетона используют керамзитовый гравий, цемент, воду и добавки, увеличивающие вязкость смеси, смачиваемость керамзита и адгезию цементного молочка к заполнителю.

Увеличение расхода цемента в керамзитобетоне приводит к повышению прочности, но одновременно к увеличению объемного веса керамзитобетона. Поэтому, чтобы получить достаточно прочный и легкий бетон при малом расходе цемента необходимо применять портландцемент высокой марки, не ниже 400.

Модификация цементного раствора полимером повышает прочность при изгибе, а также прочность сцепления между заполнителем и вяжущим, без снижения общей пористости. В качестве полимерной эмульсии используют стирол-акриловый эфир (SAE) или сополимер бутадиен-стирол (SBR). Частные застройщики часто добавляют в раствор более доступный клей ПВА.

Для повышения подвижности и удобоукладываемости смесей крупнопористого бетона применяются поверхностно-активные добавки (жидкое мыло), а для ускорения твердения уложенной бетонной смеси применяется хлористый кальций как отдельно, так и совместно с поверхностно-активными добавками.

Расходы цемента, заполнителя, добавок и воды уточняют пробными замесами с изготовлением из них контрольных кубиков. Оптимальным считается расход цемента, при котором разрушение образца крупнопористого керамзитобетона происходит как по контактам гранул, так и по самим гранулам.

Загрузку бетономешалок при приготовлении крупнопористого бетона рекомендуется производить в следующем порядке:

Cначала загружаются гранулы заполнителя — керамзита, добавляется 2/3 потребного на замес количества воды, полимерные добавки и после кратковременного перемешивания (1—2 мин) загружается цемент и остальное количество воды.

Наименьшая продолжительность перемешивания составляющих бетонной смеси, считая с момента загрузки всех материалов в барабан и до начала выгрузки смеси из него, ориентировочно (до уточнения на пробных замесах)  принимается 4—5 мин.

Правильно подобранная по составу и приготовленная бетонная смесь характеризуется:

• однородностью и равномерным обволакиванием зерен заполнителя цементным тестом;
• отсутствием стекания цементного теста с зерен заполнителя при укладке бетонной смеси;
• нерасслаиваемостью бетонной смеси при транспортировании ее и при укладке.

При приготовлении крупнопористого бетона точность дозировки (по весу или при необходимости по объему) составляющих установлена: для цемента,  добавок и воды— ±1% и для заполнителей — ±2%. Необходимо постоянно, при каждом замесе, контролировать качество бетона по указанным выше критериям.

Приходится часто корректировать количество воды в замесе при малейшем изменении влажности керамзита. Наемные строители, как правило, не имеют опыта и не горят желанием возиться с таким «капризным» бетоном. Качество бетона в их исполнении может оказаться никудышным.

Посмотрите видео, в котором автор рассказывает о своем опыте приготовления крупнопористого керамзитобетона:

На видео — процесс приготовления крупнопористого керамзитобетона в бетономешалке Б-180. Последовательность такова — сначала «ополаскиваем» бетономешалку от предыдущего замеса. Затем загружаем в бетономешалку воду с добавками (жидкое стекло+ПВА+жидкое мыло). Далее засыпаем керамзит и мешаем до небольшого вспенивания, и затем эта «пенка» гасится добавлением цемента, при необходимости добавляем совсем немного воды, и перемешиваем до готовности (до блеска смеси).

Рецепт крупнопористого керамзитобетона от автора видео: цемент из расчёта 120 кг на 1 м³ керамзита, добавки (клей ПВА + жидкое стекло) из расчёта 4 л каждого компонента на 1 м³ керамзита, жидкое мыло примерно 2 л. и вода. Воды добавляем совсем немного, до «блеска» смеси.  Добавление ПВА в бетонные смеси существенно повышает адгезию компонентов и создает дополнительный запас прочности. ПВА улучшает свойства бетонных растворов, повышает пластичность, увеличивает прочность.

Укладка бетонной смеси в формы производится слоями — по 20—30 см с равномерным уплотнением каждого слоя.

Для крупнопористого бетона серьезное значение имеет вопрос о способах его уплотнения. Уплотнение крупнопористого бетона производится с применением кратковременного вибрирования наружными (на бортовой оснастке) вибраторами. Время вибрирования, как правило, не должно превышать 10—15 сек, с тем чтобы не вызывать стекания цементного теста с поверхности заполнителя. Допускается также уплотнение с помощью легкого трамбования или штыкования, главным образом в углах и по периметру опалубки.

Теплоизоляционно-конструктивный керамзитобетон для несущих стен дома должен иметь прочность при сжатии не менее 15 кг/м³ для одноэтажных, не менее 25 кг/м³ для двухэтажных, и не менее 35 кг/м³ для трехэтажных зданий.

Прочность бетона на сжатие растет с увеличением расхода цемента и уменьшением размера гранул, но ограничивается прочностью гранул керамзита.

Для приготовления конструкционного бетона с высокими теплоизоляционными свойствами необходимо использовать гранулы фракции 10-20 мм легкого керамзита  с объемным весом 250-350 кг/м³, не более. В результате получим крупнопористый керамзитобетон плотностью 450-650 кг/м³.

Сопротивление теплопередаче наружной однослойной стены дома из такого керамзитобетона будет соответствовать современным нормам для Московского региона при толщине стены 350-450 мм без дополнительного утепления.

К сожалению, на большинстве заводов в России выпускается тяжелый керамзит, с объемным весом более 400 кг/м³ — зависит от состава глины, используемой для изготовления гранул. Стены из керамзитобетона с такими гранулами для соответствия нормам теплосбережения нуждаются в дополнительном утеплении.

Посмотрите видеоклип, в котором его автор показывает и рассказывает о строительстве дома своими руками с монолитными стенами из крупнопористого керамзитобетона в опалубке.

Автор видео строит дом из крупнопористого керамзитобетона (КПКБ) с помощью несъёмной опалубки снаружи и скользящей опалубки внутри. Керамзит использовался фракции 10-20 мм. В качестве несъемной опалубки снаружи используется цементностружечная плита ЦСП.

Выполнялось горизонтальное армирование стен стальной  кладочной сеткой через каждые 0,5 — 0,6 м. по высоте. Проемы над окнами армировались пространственным каркасом из арматурной стали.

Толщина внутренних монолитных стен 0,25 м., наружных — 0,4 м.

Теплоизоляционный керамзитобетон

Для получения теплоизоляционного беспесчаного керамзитобетона с малым объемным весом можно использовать керамзит наиболее крупных и легких фракций (20—40 мм и более), Объемный вес такого керамзита достигает 150—200 кг/м³. Из него получают крупнопористый керамзитобетон с объемным весом 350—400 кг/м³ и пределом прочности при сжатии до 10 кг/см².

Такой керамзитобетон можно применять как влагостойкий дренирующий утеплитель для утепления горизонтальных покрытий, перекрытий, полов, отмостки, как внутри, так и снаружи помещений.

Крупнопористый беспесчаный бетон на щебне или гравии

Крупнопористый бетон можно приготовить на других заполнителях, например, на обычном щебне. Применение щебня в виде крупного заполнителя позволяет построить дешевые стены малоэтажных домов. Расход цемента для изготовления такого беспесчаного бетона значительно ниже, чем для обычного бетона..

На рис. 8 приведено фото несущей стены строящегося коттеджа из крупнопористого бетона на доломитовом щебне (расход цемента 130 кг/м³) с прочностью бетона стены на сжатие около 90 кг/см². Правда, такая стена потребует дополнительного утепления.

Беспесчаный бетон на щебне хорошо дренирует воду. Из такого бетона удобно делать дренирующие покрытия парковочных площадок при благоустройстве участка. Воды на таких площадках не будет.

Каждая гранула заполнителя в бетоне покрыта оболочкой из цементного камня. Благодаря этому бетон имеет очень низкое водопоглощение, около 1%. Вода в таком бетоне не задерживается и не впитывается заполнителем. Благодаря этим свойствам бетон имеет очень высокую морозостойкость.

Прочность беспесчаного бетона можно повысить до класса В25, но не более. Для этого увеличивают расход цемента.

Приготовить такой бетон можно только на стройплощадке. При перевозке в миксере такая смесь расслаивается.