У цьому розділі ми розглянемо помилки при будівництві малоповерхових будинків із стандартних блоків автоклавного газобетону, найпоширенішого стінового матеріалу з пористих бетонів на українському ринку.
Усі помилки при будівництві будинків з газобетонних блоків можна розділити на три групи:
- помилки, що призводять до порушення цілісності конструкцій будівлі;
- помилки, що погіршують експлуатаційні характеристики будівлі;
- помилки, що призводять до надлишкових трудових та фінансових витрат під час будівництва без порушення цілісності конструкцій та експлуатаційних характеристик будівлі.
1. Помилки, що призводять до порушення цілісності конструкцій
Це найбільш небезпечна група помилок при будівництві будинків з газобетонних блоків, оскільки в результаті неправильного проектування будівлі, нехтуванням технологіями будівництва, цілісність несучих конструкцій будинку може бути порушена. Діапазон негативних наслідків цієї групи помилок може включати випадки від утворення відносно стабільних тріщин у стінах будівлі з газобетону, і до обвалення конструкцій.
а) Помилки при проектуванні та будівництві фундаментів будинків з газобетону
Міцність блоків з автоклавного газобетону на злам наближається до нуля. Неармована кладка з газобетонних блоків має дещо кращі властивості, але в цілому деформація основи 2 мм на метр, нахил фундаменту 5 мм на метр здатні викликати утворення тріщин у газобетонній кладці.
Рух фундаментів та зміна їх форми можливі під впливом рухів ґрунту (при замерзанні, відтаванні, зміні вологонасичення), при просіданні під навантаженням, на ґрунтах що схильні до просідання. Також можливі деформації фундаментів через неправильно обрану конструкцію під прикладеним навантаженням. Тому до фундаментів будівель з газобетонних блоків застосовуються підвищені вимоги до стабільності положення та збереження геометричної форми. Конструкція фундаменту повинна забезпечувати сумісність деформацій стін будівлі при лінійних і кутових зміщеннях.
Оптимальним фундаментом для будинку з газобетонних блоків є монолітний залізобетонний фундамент, найбільш відповідні ґрунтовим умовам конструкції: пальово-ростверковий фундамент, заглиблений або малозаглиблений стрічковий фундамент, заглиблена або поверхнева плита. Ґрунтова основа під таким фундаментом повинна бути правильно підготовлена для зменшення можливих рухів:
- фундамент повинен спиратися на утрамбовані або нерозпушені шари злежалого ґрунту;
- ґрунт повинен бути дренований до будівництва фундаменту;
- в безпосередній близькості з фундаментом не повинні рости великі листяні дерева;
- ґрунт навколо фундаменту повинен бути утеплений на достатню для зниження морозного пучення величину.
Нерозуміння механіки руху ґрунтів та основних властивостей газобетонних блоків призводить до того, що для будинків із газобетону застосовують збірні фундаменти з фундаментних блоків (з улаштуванням армованого пояса або без нього). Такі фундаменти допустимі лише на непучинистих і умовно допустимі на слабопучинистих ґрунтах. На ґрунтах схильних до пучення, збірні фундаменти для будинків з газобетонних блоків не рекомендуються.
Іноді трапляються спроби звести будівлі з газобетону на пальових фундаментах з обв'язкою (високим ростверком) із сталевих конструкцій (швеллер, куточок, двотавр) замість монолітного залізобетонного ростверку. Ростверк з металу не в змозі забезпечити стабільність положення стін з газобетонних блоків і має значні температурні коливання геометричних розмірів.
При влаштуванні ростверків, деякі будівельники, керуючись популярною будівельною літературою раннього пострадянського періоду, економлять на армуванні верхнього ряду залізобетонного ростверку пальово-ростверкового фундаменту, не виконують необхідне анкерування арматурних стрижнів в кутах ростверків і зменшують допустиму висоту перетину ростверку (вона має бути не менше 40 см). Такий «економічний» ростверк не здатний протистояти всім навантаженням, що призводить до деформацій і розкриття тріщин у самому ростверку, і до утворення тріщин у стінах.
Неприпустимо поєднувати різні видів фундаментів під єдиною спорудою з газобетонних блоків через можливу нерівномірність навантажень, що виникають при русі ґрунту. Будь-яке поєднання різнорідних фундаментів, виконання прибудов можливе тільки при влаштуванні деформаційних швів у газобетонних стінах за місцем зʼєднання різнорідних конструкцій.
б) Помилки під час кладки газобетонних блоків
Порушення правильної перев'язки блоків у порядовій кладці, неправильне виконання прорізів, неправильне сполучення зовнішніх і внутрішніх стін, відсутність або недостатнє армування стін, відсутність армованих залізобетонних поясів можуть призвести до утворення тріщин у стінах газобетонних будинків.
Ланцюгова перев'язка блоків при кладці забезпечує сприйняття згинальних і зрізуючих зусиль, що діють на кладку. При кладці блоків висотою 25 см і більше в один ряд, мінімальна перев'язка повинна бути 40% від висоти блоку, але не менше 10 см.
Основні правила ланцюгової перев'язки газобетонних блоків при кладці стін
Поширеною помилкою є відсутність перев'язки або гнучких з'єднань при сполученні стін із газобетонних блоків. З'єднання стін із газобетонних блоків може бути жорстким або за допомогою гнучких зв'язків.
Жорстке з'єднання можливе якщо різниця навантажень на стіни не перевищує 30% (тобто з'єднуються стіни одного виду - несучі з несучими, самонесучі з самонесучими або ненесучі з ненесучими). Якщо з'єднуються стіни різного призначення (несучі з ненесучими або самонесучими), з різницею навантажень, що перевищують 30%, з'єднання виконуються виключно гнучкими, що допускають деформації. Поширеними помилками є відсутність зв'язків між стінами, що сполучаються, або використання жорстких зв'язків, таких як забитий в стіну обрізок арматури, в різнонавантажених стінах.
Правильні варіанти з'єднання зовнішніх та внутрішніх стін з газобетону
В місцях можливої концентрації температурних та усадкових деформацій газобетонних блоків, які можуть спричинити неприпустимі за умовами експлуатації розриви кладки з блоків у стінах повинні влаштовуватись температурно-усадкові шви. Практично такі шви повинні влаштовуватися кожні 35 метрів кладки, що може зустрітися тільки при будівництві огорож (парканів) з газобетону. Осадові шви повинні передбачатись у місцях зміни висоти будівлі більш ніж на 6 м, а також між секціями будівлі з кутом повороту понад 30° або при сполученні частин будівлі на окремих фундаментах.
При будівництві з газобетонних блоків часто забувають виконувати конструкційне армування стін та особливо армування отворів у стінах із газобетонних блоків. Таке армування не підвищує несучу здатність газобетонної кладки, а лише знижують ризик виникнення температурно-усадкових тріщин, і знижує розкриття тріщин при зсувах і деформаціях основи будівлі, що перевищують допустимі межі. Конструкційне армування кладки з газобетону застосовується для попередження усадкових тріщин при будівництві зі «свіжого», щойно випущеного газобетону, який неодмінно буде схильним до усадки, яка триває до двох років і становить до 0,3 мм/м при зменшенні вологості газобетону від 35% до 5% за масою.
Схема конструкційного армування стін із газобетону
Для горизонтального армування кладки з газобетонних блоків використовується сталева арматура змінного профілю діаметром мінімум 6 мм (на вимогу деяких виробників газобентону – 8 мм), що заглиблюється в штроби та закріплюється клеєм для газобетону або пластичним цементним розчином. Не можна використовувати для конструкційного армування гладкий дріт («катанку»), оскільки він не має властивостей стрижневої арматури.
Дріт не може виконувати функції арматури: він не попередить виникнення
усадочних тріщин у кутах під і над отворами в газобетонних стінах
Для всіх будівель з газобетонних блоків без несучого залізобетонного каркаса необхідно виконувати конструкційне горизонтальне армування для попередження утворення тріщин навколо віконних, дверних та інших отворів у стінах з газобетонних блоків. При цьому армуються ряди кладки не лише над отвором (за відсутності з/б перемички у отворах до 120 см), а й ряди кладки поруч із отвором і під отвором (див. схеми армування).
Армування отворів у газобетонних стінах
За певного ряду умов, при зведенні будинків із газобетонних блоків необхідно виконувати і вертикальне армування стін:
1. Вертикально армуються стіни, схильні або потенційно схильні до бокових (латеральних) навантажень (огорожі, окремі стіни, підземні поверхи будівель, підвали, стіни будівель на крутих схилах, стіни будівель у зоні сходу селів, лавин, у регіонах з сильними торнадо, у сейсмонебезпечних районах).
2. Збільшення несучої здатності стін будівлі із газобетону. Наприклад, використання вертикального армування дозволяє застосовувати при кладці стін газобетон з меншою густиною, який має меншу теплопровідність.
3. Вертикальне армування дозволяє організувати сприйняття та передачу навантаження від значного зосередженого навантаження (наприклад, від довгопрогонової балки).
4. Посилення перев'язки кладки стін і кутів, що сполучаються вертикальним армуванням.
5. Посилення отворів у стінах.
6. Посилення невеликих простінків.
7. Вертикальне армування колон із газобетону.
Схема вертикального армування стін з газобетону
Вертикальне армування може влаштовуватись у спеціальних О-блоках, що поставляються багатьма іноземними виробниками газобетонних виробів. Також О-блоки можна виготовити самостійно, використовуючи бур із коронкою діаметром 12-15 см. Вертикальне армування виконується арматурою d14. Арматура має бути розміщена не далі 61 см від прорізів, вільних кінців стін із газобетону.
2. Помилки, що погіршують експлуатаційні характеристики будівлі
Переважно до цієї групи належать помилки зовнішньої обробки, зовнішнього утеплення стін з газобетону, що призводять до збільшення теплопровідності стін, погіршення мікроклімату в будинку та зростання витрат на опалення.
Найпоширенішою помилкою в будівництві, що виникає з ігнорування особливостей відкритої ніздрюватої структури газобетону та її властивостей проникності для газів і водяної пари, є створення із зовнішнього боку стіни з газобетону паронепроникних шарів або шарів з паропроникністю нижче, ніж у газобетонної кладки. Такі конструкції суперечать вимогам до паропроникності багатошарових стін, викладених у ДБН В.2.6-31:2016 «Теплова ізоляція будівель», які передбачають, що кожен шар такої стіни, розташований назовні від попереднього, повинен мати більш високу паропроникність. При недотриманні цього правила внутрішні шари стін, що мають гігроскопічну проникну структуру, можуть поступово відволожуватися, оскільки не вся водяна пара буде виводитися назовні, що призведе до підвищення теплопровідності стін (утеплювача). Це правило застосовується будинків з опаленням для постійного проживання. У будівлях, що не опалюються, така проблема не виникає, а в будівлях, опалюваних час від часу (дачні будинки, що опалюються тільки під час приїздів у відпустку або на вихідні) актуальність проблеми залежить від індивідуальних умов. Дивіться приклад руйнування стіни з газобетону від промерзання у вологому стані.
З газобетону було збудовано багато «сталінських» будинків, перших «хрущовок». Зовнішні панелі багатоквартирних «брежнєвок», «кораблів» (серія ЛГ-600, вдосконалена серія 600.11), будинків 137-ї «ГБ» серії також є газобетонними панелями. Гарна ідея утеплення зовнішніх стін газобетонними панелями спіткнулася об традиційну для СРСР низьку якість виробництва: зовнішні стіни газобетонних багатоповерхівок тріскаються і потребують регулярної реставрації. Крім того, ніхто не здогадався захистити газобетонні панелі зсередини від проникнення вологонасиченої пари, а зовні пофарбувати їх паропроникною фарбою. Через це газобетонні панелі відволожуються і збільшують свою теплопровідність. Традиційно "кораблі" вважаються одними з найхолодніших і тому дешевих будинків. В наш час у США активно розвивається технологія зовнішньої обшивки каркасних будинків тонкими армованими газобетонними панелями.
Чим будівельники полюбляють «закупорювати» зовні газобетонні блоки? Для цієї сумнівної справи є два абсолютних лідери: цегляна кладка та екструдований пінополістрол (ЕППС). Зазвичай будівельники допускають ці помилки з найшляхетніших міркувань: «захистити» ніжний газобетон від атмосферних впливів «міцною» цеглою і добре «утеплити» газобетон за допомогою ЕППС і заразом захистити його від зовнішньої вологи та промерзання.
Проте, основна передумова довговічності для будинку з газобетонних блоків така сама як і для дерев'яного будинку: пористий матеріал стін повинен мати можливість висихати, віддаючи вологу в атмосферу.
Подібне зовнішнє "утеплення" за допомогою ЕППС за кілька років експлуатації призведе
до зворотного ефекту: будинок стане "холоднішим", ніж був би без утеплення.
А за 5-7 років такі стіни почнуть розшаровуватися зовнішньою третиною блоків
Трапляється і комбіноване використання ЕППС з обкладкою його цеглою. Близьке за ефектом блокування паропроникнення - облицювання фасадів з газобетону термопанелями з пінополіуретану та клінкерною плиткою «під цеглу». Цегляна кладка, як і ЕППС, мають практично нульову паропроникність. До конструктивних рішень, що значно погіршують паропроникність багатошарових стін з використанням газобетону, належить зовнішнє утеплення зі слабкопаропроникним пінополістролом, і влаштування цегляних фасадів з повітряним зазором, що не вентилюється, між газобетоном і кладкою.
Якщо домовласник хоче неодмінно бачити свій газобетонний будинок з цегляними фасадами, то йому потрібно не йти на поводу у будівельників, яким простіше обкласти газобетонні стіни цеглою без будь-яких вентиляційних зазорів. Для влаштування цегляного фасаду газобетонного будинку доведеться виконати вимоги ДСТУ Б В.2.6-35:2008 "Конструкції будинків і споруд. Конструкції зовнішніх стін із фасадною теплоізоляцією та опорядженням індустріальними елементами з вентильованим повітряним прошарком". Для стін з вентильованим повітряним прошарком (стіни з вентильованим фасадом) повітряний прошарок повинен бути товщиною не менше 40 мм і не більше 150 мм. Цегляна кладка має бути з'єднана з газобетонною стіною зв'язками з нержавіючої сталі або склопластику.
Облицювання газобетону цеглою без вентильованого зазору надає будинку «багатий» вигляд, але через 7-10 років змусить домовласника платити за опалення такого будинку значно більше, ніж у перші роки експлуатації будівлі. А дітям чи онукам такого домовласника цілком можливо доведеться реставрувати будинок і фасад через руйнування зовнішніх шарів кладки газобетонних блоків [Кнатько М.В., Горшков А.С., Римкевич П.П. Лабораторні та натурні дослідження довговічності (експлуатаційного терміну служби) стінової конструкції з автоклавного газобетону облицьованого силікатною цеглою.// Інженерно-будівельний журнал.-2009, - №8, - С.20].
При будівництві з газобетонних блоків трапляються помилки, що призводять до надмірних витрат на опалення: утворення містків холоду. Найчастіше це відсутність або недостатнє утеплення залізобетонних перемичок над прорізами, залізобетонних поясів, невиправдане застосування залізобетонних каркасів при будівництві малоповерхових будинків з конструкційно-теплоізоляційних газобетонних блоків через недовіру до міцності матеріалу.
Надпрорізні перемички в будинку з газобетонних блоків: перш за все, слід знати, що отвори шириною до 120 см над якими висота кладки становить не менше 2/3 ширини отвору не потребують перемичок, а лише горизонтального армування ряду над отвором. Отвори до 3 метрів можуть бути перекриті монолітними залізобетонними балками в незнімній опалубці зі спеціальних U-подібних газобетонних блоків, які не потребують додаткового утеплення. Також не потребують утеплення спеціальні газобетонні армовані балки, якими можна перекрити отвори до 174 см.
Однак у реальному будівництві найчастіше прорізи перекривають монолітними залізобетонними балками, що відливаються за місцем. Такі балки вимагають зовнішнього утеплення, яке іноді забувають виконати.
Крім утеплення надвіконних перемичок у будинку з газобетонних блоків, також потрібно утеплити
та торці плит міжповерхових перекриттів або обв'язувальний залізобетонний пояс
Найпоширеніші на ринку марки газобетонних блоків мають клас міцності на стиск B2,5 і можуть мати густину від D350 до D600. З таких газобетонних блоків можна зводити несучі стіни сумарною висотою до 20 м. Однак деякі будівельники не довіряють міцності «легкого і пористого» матеріалу і споруджують масивні залізобетонні каркаси, що добре проводять холод, навіть для двоповерхових конструкцій.
Надмірно ускладнена конструкція споруди з газобетону: при зведенні двоповерхових будівель поза сейсмонебезпечними зонами не потрібне посилення конструкції залізобетонним каркасом. Для укладання плит перекриттів достатньо влаштування залізобетонного розвантажувального пояса між поверхами.
Ще одна дивна звичка будівельників збільшує теплопровідність кладки з газобетону: у багатьох випадках будівельники не наносять клей на торцеві поверхні газобетонних блоків.
У газобетонній кладці не повинно бути наскрізних щілин: клей необхідно наносити на всі контактуючі сторони газобетонного блоку
У всіх випадках, виконання вертикального шва має запобігати наскрізному продуванню стін. Вертикальні шви при кладці блоків із плоскими гранями повинні заповнюватися розчином (клеєм) повністю. При використанні блоків з профільованою поверхнею торцевих граней у кладці, до якої пред'являються вимоги до міцності на зсув у площині стіни, вертикальні шви повинні заповнюватися по всій висоті і не менше ніж на 40 % по ширині блоку, а в інших випадках шов повинен бути заповнений зовні та зсередини смугами клею чи розчину.
До речі, неприпустимо розмазувати надлишок клею або розчину по шву і поверхні блоку: у цьому випадку неоднорідна основа надалі загрожуватиме проявом мікротріщин у зовнішньому штукатурному покритті. Надлишок клею необхідно залишати для підсихання і обрізати шпателем.
Надлишок клею або розчину акуратно підрізається
і видаляється зі швів після підсихання, а не розмазується
по стінах, щоб зменшити паропроникність газобетону
Кладка газобетонних блоків на цементний розчин формально не є будівельною помилкою. Однак слід зазначити, що кладка газобетонних блоків на цементному розчині на 25-30% краще проводить тепло (товсті шви є «містками холоду»), і, отже, для досягнення нормативного опору теплопередачі такої стіни, товщину кладки доведеться робити значно більше, що зведе нанівець «економію» на клеї для газобетону.
3. Помилки, що призводять до надлишкових трудових та фінансових витрат при будівництві без порушення цілісності конструкцій та експлуатаційних характеристик будівлі
До цієї групи належать різні самодіяльні «покращення» технології будівництва будинків з газобетонних блоків. Однією з найпоширеніших, так само як і нешкідливих помилок є бажання «підсилити» газобетонну кладку виконанням перших рядів з «міцнішої» керамічної цегли. Насправді ж граничні деформації на злам та зсув у керамічної цегли та газобетонних блоків близькі, і таким чином неможливо вберегти стіну від утворення тріщин при неправильно виконаному фундаменті або за відсутності горизонтального конструктивного армування.
Конструктивно надлишковий пояс кладки з керамічної цегли. Спочатку рекомендація щодо використання цегляної кладки містилася в каталозі радянського часу ЛЕНЗНДІЕП «Малоповерхові будинки з пористих бетонів» (Л.-1989 С. 176) і була аргументована «захистом газобетону від відбитих від землі бризок від опадів». На задньому плані критична помилка: будинок із газобетонних блоків, утеплений ЕППЗ.
Ми сподіваємося, що наш короткий огляд застерігатиме вас від допущення основних критичних помилок і допоможе заощадити сили та засоби при будівництві будинку з автоклавного газобетону і при його експлуатації.