Все об автоклавном газобетоне (AAC)

Хуан Родригес — бывший писатель The Balance, освещавший крупномасштабное строительство. Он инженер с опытом управления и надзора за крупными строительными работами.

Автоклавный газобетон (АГБ) — это разновидность сборного железобетона, состоящего из природного сырья. Впервые он был разработан в Швеции в 1920-х годах, когда архитектор впервые соединил обычную бетонную смесь из цемента, извести, воды и песка с небольшим количеством алюминиевой пудры. Алюминиевая пудра служит расширителем, который заставляет бетон подниматься, как тесто для хлеба. В результате получается бетон, который почти на 80 процентов состоит из воздуха. Бетон из газобетона обычно изготавливают в виде блоков или плит и используют для возведения стен, покрытых раствором, аналогично тому, как это делается при строительстве стандартных бетонных блоков.

Как производят газобетон

Автоклавный газобетон начинается с того же процесса, который используется для смешивания любого бетона: портландцемент, заполнитель и вода смешиваются вместе, образуя суспензию. При введении алюминия в качестве расширяющего агента в материал проникают пузырьки воздуха, в результате чего получается легкий материал с низкой плотностью. Влажному бетону придают форму с помощью форм, а затем после частичного высыхания разрезают на плиты и блоки. Затем блоки перемещают в автоклав для полного отверждения под воздействием тепла и давления, что занимает всего от 8 до 12 часов.

Бетонные блоки из газобетона очень удобны в обработке, их можно резать и сверлить с помощью обычных деревообрабатывающих инструментов, таких как ленточные пилы и обычные электрические дрели. Поскольку он легкий и имеет относительно низкую плотность, бетон должен быть испытан на прочность на сжатие, содержание влаги, объемную плотность и усадку.

Строительство из газобетона

Газобетон можно использовать на стенах, полу, панелях крыши, блоках и перемычках.

• Доступны панели толщиной от 8 дюймов до 12 дюймов и шириной 24 дюйма и длиной до 20 футов.
• Блоки бывают длиной 24, 32 и 48 дюймов и толщиной от 4 до 16 дюймов; высота 8 дюймов.

Отвержденные блоки или панели из газобетона автоклавного твердения соединяются тонкослойным раствором с использованием методов, идентичных тем, которые используются для стандартных бетонных блоков. Для дополнительной прочности стены могут быть усилены сталью или другими конструктивными элементами, проходящими вертикально через промежутки в блоках.

Бетон AAC можно использовать для стен, полов и крыш, а его легкий вес делает его более универсальным, чем стандартный бетон. Материал обеспечивает отличную звуко- и теплоизоляцию, а также является прочным и огнестойким. Однако, чтобы быть долговечным, газобетон должен быть покрыт нанесенной отделкой, такой как модифицированная полимером штукатурка, натуральный или искусственный камень или сайдинг. При использовании для подвалов внешняя поверхность стен из газобетона должна быть покрыта толстым слоем водонепроницаемого материала или мембраны. Поверхности газобетона, подверженные воздействию погодных условий или влажности почвы, разрушаются. Внутренние поверхности можно отделать гипсокартоном, штукатуркой, плиткой или краской или оставить открытыми.

По своей сути AAC предлагает только умеренные значения изоляции – около R-10 для стены толщиной 8 дюймов и R-12.5 для стены толщиной 10 дюймов. AAC предлагает значение R около 1.25 на каждый дюйм толщины материала. Но газобетонный газобетон имеет большую тепловую массу, что замедляет передачу тепловой энергии и может значительно снизить затраты на отопление и охлаждение. Конструкции из газобетона можно сделать очень герметичными, чтобы уменьшить потери энергии из-за утечек воздуха. Газобетон также создает отличный звукоизоляционный барьер.

Преимущества и приложения

К преимуществам использования автоклавного газобетона можно отнести:

• Отличный материал для звукоизоляции и звукоизоляции.
• Высокая огнестойкость и устойчивость к термитам
• Доступны в различных формах и размерах
• Высокая тепловая масса накапливает и выделяет энергию с течением времени
• Перерабатываемый материал
• Простота в обращении и установке благодаря небольшому весу
• Легко режется для канавок и отверстий для электрических и водопроводных линий
• Экономичная транспортировка и обработка по сравнению с монолитным бетоном или бетонным блоком

Недостатками

Как и все строительные материалы, газобетон имеет некоторые недостатки:

• Товары часто демонстрируют несоответствие качества и цвета.
• Незавершенные наружные стены требуют наружной облицовки для защиты от непогоды.
• При установке в условиях высокой влажности внутренняя отделка требует низкой паропроницаемости, а внешняя отделка требует высокой паропроницаемости.
• Значения R относительно низкие по сравнению с энергосберегающей конструкцией изолированной стены.
• Стоимость выше, чем у обычного бетонно-блочного и деревянно-каркасного строительства.
• Прочность газобетона составляет от 1/6 до 1/3 прочности традиционного бетонного блока.

Цены на блоки AAC

Базовый блок AAC стандартного размера 8 x 8 x 24 дюймов стоит от 2.20 до 2.50 долларов за квадратный фут по состоянию на июль 2018 года, что немного больше, чем стандартный бетонный блок, который стоит около 2.00 долларов за квадратный фут. Однако трудозатраты на газобетон могут быть ниже, потому что его меньший вес облегчает обращение и установку. Затраты будут варьироваться от региона к региону и зависят от местных ставок оплаты труда и требований строительных норм и правил.

Обзор

Панели пола и крыши с затиркой швов и без нее.

Блоки с язычком и канавкой.

Установка

Установка перемычек и несущих стеновых панелей AERCON

Установка напольных панелей AERCON

Установка блока AERCON

Установка ненесущих вертикальных стеновых панелей AERCON

Установка стены шахты AERCON

Установка кровельной панели AERCON

Свойства продуктов AERCON

Энерго эффективность

8-дюймовая стена AERCON превосходит обычную конструкцию из деревянного каркаса и бетонной кладки по энергоэффективности (эквивалентное значение R). Эта исключительная энергоэффективность достигается за счет очень низкой теплопроводности (значение U) и теплового эффекта массы. Это явное преимущество конструкции из газобетона AERCON по сравнению с другими традиционными строительными системами, такими как конструкция с деревянным каркасом и бетонной кладкой.

Чтобы сравнить наружную стену AERCON с традиционными методами возведения стен, деревянным каркасом и бетонной кладкой, Центр солнечной энергии Флориды определил эквивалентные значения R для 8-дюймовой стены AERCON. Данные о погоде для Орландо, Флорида, разработанные в базе данных Типового метеорологического года (TMY 1981), послужили основой для внешних условий. Например, в обычный летний день 8-дюймовая стена AERCON ведет себя как стена с деревянным каркасом, изолированная стекловолоконной изоляцией R-20.4, или 8-дюймовая блочная стена CMU, изолированная жесткой изоляцией R-8.6.

Огнестойкость

AERCON негорюч. Так что в случае пожара не выделяются токсичные газы или пары.

Прочная конструкция AERCON без каких-либо дополнительных отделочных материалов обеспечивает предел огнестойкости 4 часа для блочной стены толщиной 4 дюйма или панельной стены толщиной 6 дюймов на основе испытаний UL. Этот исключительный рейтинг соответствует даже самым строгим требованиям типичных строительных норм и правил. Дополнительные противопожарные блочные, панельные, проходные и соединительные системы описаны в разделе «Огнестойкость».

Звукоизоляция

AERCON, пористый бетонный материал, обеспечивает звукоизоляцию на 7 дБ больше, чем другие строительные материалы того же веса на единицу площади поверхности. Высокая поверхностная масса AERCON в сочетании с гашением энергии механических колебаний в его пористой структуре дает строительный материал с исключительными звукоизоляционными свойствами.

В следующих примерах показан рейтинг STC(1) для типовой конструкции стены AERCON:

• Массивные стены AERCON, включая финишную штукатурку с обеих сторон:

Толщина стенки 4 дюйма –STC–36

Толщина стенки 8 дюйма –STC–44

1) 1) STC = Класс передачи звука

Дополнительные примеры и информацию можно найти в информации об акустических характеристиках в разделе «Архитектурный дизайн».

Классы прочности автоклавного газобетона

Класс прочности

В ASTM C 3 предусмотрено 1691 класса прочности для блоков из газобетона и 3 класса прочности для армированных элементов из газобетона в ASTM C 1694. Поскольку физические требования к газобетону, указанные в каждой спецификации, одинаковы, AERCON использует сокращенные обозначения для обозначений ASTM: показано в таблице ниже. Одно и то же обозначение AERCON используется для блочных изделий и для армированных элементов.

В таблице линейки продуктов на странице II-4 этого раздела указаны классы прочности, доступные для каждого продукта AERCON. Когда для соединения панелей облицовки с надстройкой используются анкеры стеновой плиты, класс прочности для этих панелей может быть определен как AC3.3 или AC4.4 в зависимости от требуемой способности соединения. Анкеры для настенных плит, как показано в разделе «Сведения о конструкции», имеют опубликованные значения грузоподъемности, основанные на этих двух классах прочности.

Размеры

Номинальные размеры толщины изделий указаны в различных разделах настоящего руководства. В таблице ниже показаны изготовленные размеры, связанные с номинальными размерами.

Стандарты и Одобрения

ASTM C 426 «Стандартный метод испытаний на усадку бетонных блоков при высыхании» При проектировании и строительстве здания необходимо учитывать нормальную усадку конструкции при высыхании, поскольку материалы стабилизируются до их конечных условий окружающей среды. Если эту типичную усадку при высыхании не компенсировать должным образом, в ограниченных местах вокруг ограждающей конструкции может возникнуть растрескивание.

Этот метод испытаний представляет собой стандартизированную процедуру определения усадки при высыхании блоков каменной кладки при сушке в определенных ускоренных условиях. Образцы для испытаний сначала погружают в воду, затем сушат на воздухе, а затем сушат в печи. На каждом этапе измеряется длина. Приведены формулы для расчета усадки при высыхании.

АСТМ С 1386

ASTM C 1386 «Стандартные технические условия для стеновых строительных блоков из сборного автоклавного ячеистого бетона (PAAC)». В этой спецификации рассматриваются различные аспекты блоков из автоклавного ячеистого бетона, включая физические характеристики, такие как прочность на сжатие, допуск на размеры, усадку при высыхании и объемную плотность, а также качество сырья, используемого для производства ион. Кроме того, в этой спецификации определяются классы прочности с соответствующими числовыми значениями прочности на сжатие и плотности. Также описаны подробные процедуры испытаний для определения прочности на сжатие, объемной плотности в сухом состоянии, содержания влаги и усадки при высыхании.

АСТМ С 1452

ASTM C 1452 «Стандартные технические условия для армированных элементов из ячеистого бетона автоклавного твердения» Армированные элементы состоят из стальных арматурных стержней, сваренных в маты и герметизированных автоклавным ячеистым бетоном. Расчет этих элементов для ожидаемых условий нагрузки требует обеспечения физических свойств каждого компонента, из которого состоит армированный элемент. Характеристики армированного элемента зависят от прочности газобетона, прочности арматурных стержней и прочности сварных швов, скрепляющих стержни вместе. Защита арматурных стержней от износа является критически важной характеристикой, обеспечивающей долговременную целостность конструкции.

Этот стандарт ссылается на соответствующие разделы ASTM C 1386, а также содержит дополнительные требования к армированию. Физические характеристики прочности на сжатие газобетона, объемной плотности и усадки при высыхании определяются на основе процедур испытаний, описанных в ASTM C 1386. В этом стандарте определены требования к сырью, прочности стали, прочности сварного шва и защите от коррозии. Также включены процедуры испытаний для определения этих характеристик, а также характеристик при воздействии изгибающей нагрузки.

ASTM E 72

ASTM E 72 «Стандартные методы испытаний панелей для строительных конструкций на прочность» .

Этот метод испытаний обеспечивает стандартизированную процедуру получения прочности на изгиб посредством приложения равномерного давления ко всей поверхности испытательной стены, моделируя давление ветра на реальную конструкцию. Для определения предела прочности при изгибе перпендикулярно стыкам стенового ложа между испытуемым образцом и реактивной рамой помещают большой воздушный мешок. Давление воздуха внутри мешка увеличивают до тех пор, пока не произойдет разрушение образца. Характер разрушения каждого образца отмечается, а предел прочности при растяжении при изгибе соответствует стандарту. рассчитываются отклонение и коэффициент вариации.

ASTM E 90

ASTM E 90 «Лабораторные измерения потерь при передаче воздушного звука через перегородки здания» Для стен, полов и других строительных конструкций способность уменьшать звук с одной стороны сборки на другую важна с точки зрения комфорта людей, находящихся в помещении. любое здание, будь то жилой дом для одной семьи или многоэтажное офисное сооружение.

Этот метод испытаний обеспечивает стандартизированную процедуру измерения потерь при передаче звука в децибелах (дБ) в диапазоне частот от 125 до 4000 герц. Чтобы определить его акустическую эффективность, строительный комплекс строится между помещением источника звука и помещением приема. Звуковое поле создается и измеряется в комнате-источнике, а также измеряется звуковое поле в комнате-приемнике. Уровни звукового давления в двух комнатах, звукопоглощение в приемной комнате и площадь образца используются для расчета потерь при передаче в ряде частотных диапазонов. Из этой информации можно рассчитать значение класса передачи звука.

ASTM E 447

ASTM E 447 «Прочность каменных призм на сжатие» Для того, чтобы правильно спроектировать конструкцию здания, чтобы противостоять гравитационным нагрузкам, необходимо точно знать прочность на сжатие основных конструктивных элементов, используемых в его конструкции.

Этот метод испытаний представляет собой стандартизированную процедуру определения прочности каменной кладки на сжатие путем приложения сжимающей нагрузки к призме, состоящей из блоков каменной кладки. Сжимающая нагрузка прикладывается к призме с помощью сферического опорного блока из закаленного металла над образцом и опорного блока из закаленного металла под образцом. Это обеспечивает равномерное приложение концентрической нагрузки по всей площади призмы. Результаты испытаний обеспечивают инженерно-конструкторское свойство, известное как минимальная прочность каменной кладки на сжатие, которая для продуктов AERCON составляет f’AAC. Минимальная прочность каменной кладки на сжатие затем используется для определения допустимого осевого напряжения, допустимого сжимающего напряжения изгиба и способности сопротивления моменту, ограниченной сжатием в сборках AERCON.

ASTM E 514

ASTM E 514 «Стандартный метод испытаний на проникновение и утечку воды через каменную кладку» Здания должны хорошо работать в суровых погодных условиях, включая частые сильные грозы, сопровождаемые сильным ветром. Стеновые системы, используемые в типичном строительстве зданий, должны предотвращать попадание дождя внутрь оболочки здания. Этот метод испытаний представляет собой стандартизированную процедуру определения количества воды, которое полностью проникает в стеновую сборку. Количество проходящей воды получают, подвергая весь стеновой узел воздействию воды со скоростью 3.4 галлона/фут2 в час при давлении воздуха 10 фунтов/фут2 в течение не менее 4 часов. Это эквивалентно скорости ветра 62 мили в час и 51/2 дюйма дождя в час. Любая вода, которая проникает в сборку, собирается, измеряется и регистрируется.

ASTM E 518

ASTM E 518 «Стандартные методы испытаний на прочность сцепления кирпичной кладки при изгибе». Для того чтобы получить надлежащее структурное проектирование приложенных нагрузок, необходимо знать прочность сцепления при изгибе между основными структурными элементами, используемыми в конструкции. В этом стандарте описаны два метода испытаний, которые обеспечивают стандартизированные процедуры для определения прочности на изгиб неармированных каменных конструкций. В обоих методах испытаний используется призма, состоящая из нескольких блоков каменной кладки. Призму испытывают как свободно опертую балку, равномерно нагруженную воздушной подушкой в ​​одном методе и нагруженную третьей точкой в ​​другом. Нагрузку увеличивают до тех пор, пока не произойдет разрушение образца. Затем разрушающая нагрузка используется для расчета общего модуля прочности на разрыв.

ASTM E 519

ASTM E 519 «Стандартные методы испытаний на диагональное растяжение (сдвиг) в каменной кладке». конструкция должна быть точно известна. Этот метод испытаний представляет собой стандартизированную процедуру определения прочности на диагональное растяжение (сдвиг) каменной кладки. Размер образца позволяет разумно оценить прочность на сдвиг, которая была бы репрезентативной для полноразмерной каменной стены, используемой в фактическом строительстве. Каждый образец построен из блоков в виде бегущей схемы скрепления. Прямоугольный образец поворачивают на 45 градусов, когда его помещают в испытательную машину, так что его диагональная ось ориентирована вертикально. Затем образец подвергается сжатию вдоль этой вертикальной диагональной оси. Это приводит к разрушению из-за диагонального растяжения, когда образец раскалывается в направлении, параллельном приложению нагрузки. Отмечается характер разрушения каждого образца и рассчитываются средняя прочность на сдвиг, стандартное отклонение и коэффициент вариации.

ANSI / UL 263

ANSI / UL 263 (аналог ASTM E 119) «Стандартные методы испытаний строительных конструкций и материалов на огнестойкость». Характеристики крыш, полов и стен при воздействии огня важны для безопасности и защиты людей, находящихся в здании, их имущество и содержимое здания.

Этот метод испытаний представляет собой стандартизированную процедуру определения предела огнестойкости крыш и полов с защемлением; предел огнестойкости безнапорных крыш и перекрытий; предел огнестойкости несущих стен; и предел огнестойкости ненесущих стен при стандартном огневом воздействии. Там, где это применимо, используется наложенная нагрузка для имитации максимальной расчетной нагрузки для сборки. Этот метод испытаний обеспечивает относительную меру способности сборки предотвращать распространение огня, сохраняя при этом свою структурную целостность.

Чтобы определить класс огнестойкости, сборку конструируют и подвергают стандартному огню в течение заданного времени. После того, как сборка подверглась стандартному огневому воздействию, на нее воздействуют стандартной пожарной струей воды, предназначенной для имитации воздействия пожаротушения. Сборка считается выдержавшей часть испытания на воздействие огня, если температура на не подвергаемой воздействию поверхности остается ниже определенного значения, что позволяет измерить ее теплопередачу. Сборка считается выдержавшей часть испытания с потоком из шланга, если вода не просачивается на незащищенную поверхность. Сборка должна успешно пройти обе части испытания, чтобы достичь своей огнестойкости. Класс огнестойкости присваивается на основе количества времени, в течение которого сборка подвергалась воздействию стандарта. огонь, обычно определяемый как рейтинг 1, 2, 3 или 4 часа.

ANSI / UL 2079

ANSI / UL 2079 «Испытания систем строительных соединений на огнестойкость» В проектировании зданий существуют условия, при которых желательно или требуется физическое разделение между соседними огнестойкими элементами, например, внутренняя стена, примыкающая перпендикулярно к внешней стене. . Зазор между этими стенками обеспечивает независимое перемещение и допуск конструкции. Если это противопожарные стены, любой зазор или стык между этими элементами также должны быть огнестойкими. Этот метод испытаний представляет собой стандартизированную процедуру определения класса огнестойкости соединительных систем, используемых для герметизации любых непрерывных отверстий между огнестойкими элементами. Для определения предела огнестойкости строится сборка, содержащая соединительную систему. После того, как сборка построена, она циклически повторяется, чтобы имитировать движение, которое может произойти в завершенной установке. Затем он подвергается стандартному огню в течение заданного времени. После того, как сборка подверглась стандартному огневому воздействию, на нее воздействует стандартная пожарная струя воды, предназначенная для имитации последствий пожаротушения. Сборка считается выдержавшей часть испытания на воздействие огня, если температура на не подвергаемой воздействию поверхности остается ниже определенного значения, что позволяет измерить ее теплопередачу. Сборка считается выдержавшей часть испытания с потоком из шланга, если вода не просачивается на незащищенную поверхность. Сборка должна успешно пройти обе части испытания, чтобы достичь своей огнестойкости. Класс огнестойкости присваивается на основе количества времени, в течение которого сборка подвергалась воздействию стандарта. огонь, обычно определяемый как рейтинг 1, 2, 3 или 4 часа.