Сравнительный анализ пяти популярных технологий строительства - кирпич, пеноблок, клееный брус, каркас, ЛСТК. Ищем лучший материал для строительства дома.
Сравнение популярных материалов для строительсва дома
Кирпич
Несмотря на то, что в последнее время появилось множество современных строительных материалов и технологий, при возведении загородных домов часто используют кирпич. Хорошо развитая производственная база, высокие эксплуатационные характеристики (долговечность, прочность), возможность создания сложных архитектурных форм и декоративных деталей при кладке стен, а также соображения престижа обеспечили этому материалу огромную популярность.Кирпич до сих пор считается самым престижным строительным материалом. В кирпиче не возникают процессы гниения, он не может быть испорчен какими-либо вредителями, атмосферные осадки и солнечные лучи на него не влияют. Дома из кирпича стоят сотни лет, и он по праву считается одним из самых крепких и надежных строительных материалов, если, однако, при его изготовлении соблюдались все установленные нормы.
Кроме долговечности, строительство домов из кирпича имеет и другие положительные стороны. Кирпич соответствует нормам пожаробезопасности, так как он не горит. Кирпич пропускает в дом необходимое количество воздуха, а летом защищает воздух в доме от перегревания. Но кирпич не лишен и недостатков, например, низкая теплотехнические показатели, значительный вес.
Пеноблок и газоблок
Одним из самых массовых стеновых материалов, используемых в настоящее время для наружных ограждений, является блоки из вспененного бетона. Кладка из пеноблоков или газоблоков из бетона марок по плотности D500 и ниже обладает теплопроводностью до 0,15 Вт/(м•С), что позволяет получить достаточное сопротивление теплопередаче при разумной толщине конструкции. Однослойная кладка толщиной до полуметра позволяет соблюдать требования тепловой защиты наружных ограждений жилых зданий практически во всех регионах России.
Здания, возведенные из газобетонных блоков, обладают уникальным набором потребительских свойств: комфортные условия проживания; отличные теплоаккумулирующие свойства, исключающие резкие температурные колебания зимой и летом; звукоизоляция; морозостойкость; экологичность; экономичность. Также пенобетон является высокотехнологичным материалом: он обеспечивает высокую скорость строительства благодаря практически идеальной геометрии и большим размерам. Блоки, перегородки, а также армированные изделия позволяют быстро возводить не только однородные стены, но и целые дома. Материал долговечен — не горит, не ржавеет, не гниет, не боится плесени, не взаимодействует с водой (не растворяется, не вымывается), не подвержен воздействию грызунов и насекомых.
Клееный брус
Клееный брус по теплоизоляции значительно превосходит кирпич и бетон, и его теплопроводность ниже, чем у цельной древесины. Это следствие того, что в клееном брусе не образуются глубокие трещины и вся толщина клееного бруса «работает».
Клееный профилированный брус обладает меньшей теплопроводностью по сравнению с обычным, так как прослойки клея являются хорошими теплоизоляторами, а шиповое соединение бруса между собой создает несколько контуров уплотнения и делает невозможным проникновение холодного воздуха внутрь деревянных домов.
Кроме того, обычный брус при засыхании дает трещины (лопается) и эти трещины существенно снижают рабочую толщину бруса. Как известно, обычный брус при высыхании дает усадку около 10%. Однако и на третий год усадка дома из клееного бруса может составить 0,5–1%. Считается, что основная усадка продолжается 1–2 сезона. Такая большая усадка резко усложняет качественное строительство и теплоизоляцию помещения. Получается, что, пока брус не высох, в него нельзя устанавливать окна и двери, иначе их перекосит.
Конструкции из клееной древесины на 50–70% прочнее цельных. Клееный брус дает усадку в основном при возведении стены.
Деревянный каркас
Стены каркасного дома своим строением напоминают сэндвич. Утеплителем при строительстве каркасного дома служит минеральная вата, «Эковата», пенополистирол или пенополиуретан. С внешней стороны утеплитель зашивают OSB (ОСП), цементно-стружечными плитами (ЦСП) или фанерой, которые облицовываются фасадной штукатуркой или обшиваются сайдингом. Современные технологии производства и строительства каркасных домов позволяют не уступать домам из кирпича или бетона в надежности, прочности и долговечности. При этом каркасные дома обладают целым рядом существенных преимуществ.
- Быстровозводимость и низкая стоимость строительства.
- Всесезонность отделки каркасного дома ;— отсутствие «мокрых» процессов при строительстве каркасного дома и идеально ровные поверхности серьёзно упрощают отделку и позволяет заниматься ей в любое время года.
- Легкость конструкций (при безусловной прочности) не требует сооружения массивного фундамента.
- Сейсмоустойчивость
В зимнее время года каркасные дома можно быстро прогреть до комфортной температуры, т.к. они имеют низкую теплоемкость стен и перекрытий. Достаточно нагреть только воздух. Поэтому технология отлично подходит для дачного строительства.
К недостаткам данной технологии можно отнести современные материалы, применяемые в каркасном строительстве, которые могут быть небезопасны для человека. Так, традиционно используемые плиты ОСП в качестве связуещего содержат фенолформальдегидные смолы, из за чего происходит эмиссия формальдегида в воздух жилого помещения. При производстве минеральных ват так же применяются фенолформальдегидные смолы, кроме этого, минеральные ваты являются источником канцерогенной пыли.
Другим недостатком можно считать требовательность к качеству материалов. Для каркасного строительства необходимо использовать калиброванную древесину высокого класса, которая доступна далеко не во всех регионах. При строительстве из древесины естественной влажности существуют высокие риски образоваия щелей и трещин в стойках.
Технология ЛСТК
Одними из наиболее ярких конкурентов деревянного каркаса являются легкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК). Металлокаркас позиционируется как прямая альтернатива или замена деревянному каркасу.
За рубежом технология возведения легких стальных тонкостенных конструкций (ЛСТК) из оцинкованной стали успешно применяется в строительстве более 30 лет. В России практика ее применения насчитывает чуть больше десятилетия, однако за столь короткое время на рынке сложился устойчивый спрос на ЛСТК.
С каждым годом ЛСТК находят все более широкое применение в отечественной строительной практике — как в качестве самостоятельных несущих конструкций в малоэтажных зданиях, так и в виде элементов кровельных систем и стенового фахверка. Легкие балки, обрешетка и термопрофили составляют основу эффективной технологии возведения облегченных энергосберегающих построек.
Основой для термопанелей служат легкие стальные профили — термопрофили. Они изготавливаются из высокопрочной конструкционной стали толщиной от 0,8 до 2 мм. Сталь характеризуется очень высоким значением отношения прочности материала к плотности. Например, для дерева этот параметр почти вдвое, а для железобетона — в 20 раз меньше, чем для стали. Это дает возможность создавать легкие конструкции большой несущей способности. Недостаток стали — низкая коррозионная стойкость и высокая теплопроводность. Коррозионная стойкость в термопрофиле обеспечивается применением горячеоцинкованной стали с толщиной покрытия от 18 до 40 мкм включительно.
Достоинства применения термопанелей: пожароустойчивость, хорошая звуко- и теплоизоляция, экономичность, долговечность, огнестойкость и пожаробезопасность, легкость конструкции, экономия пространства.
Металлические конструкции, в отличие от деревянных, стабильны по размерам, не подвержены усадке, поэтому выполнять отделочные работы в доме можно после его возведения. Увеличивается и скорость возведения здания. Прочность стальных конструкций позволяет строителям делать более широкие проемы между несущими элементами, использовать любые кровельные и облицовочные материалы. Благодаря оцинковке срок службы стальных тонкостенных конструкций составляет не менее 100 лет.
К минусам ЛСТК можно отнести более сложную, в сравнении с деревянным каркасом, укладку утеплителя, а также зависимость покупателя от производителя - достаточно неточно произведённой панели или случайно забытого «винта», и при монтаже здания возникнут проблемы. При этом, в случае недостатка материала его нельзя докупить на любой пилораме.
Другим немаловажным фактором, который нельзя напрямую отнести к минусам технологии, относится недобросовестность некоторых производителей. Типичные ситуации — уменьшение толщины профиля и более тонкий слой цинка (Zn < 120 г/кв.м.), что напрямую влияет на качество конструкции.
Спорный момент - отсутствие заключений о электромагнитной безопасности проживания в зданиях с металлическим каркасом, недостаточная информация о том как здания такого типа реагируют на электромагнитные излучения.
Результаты анализа сведены в таблицу
Сравнительная оценка по пятибальной шкале в каждом из 20 параметров выявила технологии строительства, которые являются наиболее оптимальными, экономически выгодными. Лидерами стали каркасные технологии:
- ЛСТК — 98 баллов;
- Каркасная деревянная стена — 92 балла;
Бескаркасные технологии строительства заняли достойное второе место:
- кирпичная стена — 77 баллов;
- стена из пеноблока — 80 баллов;
- стена из клееного бруса — 78 баллов.
Полную таблицу с результатами можно скачать по ссылке ниже:
tech-compare.pdf
100kB
Описание сравнительного анализа технологий
Конструкции анализируемых стен
Кирпичная стена:
- штукатурка — 5 мм;
- кирпичная кладка — 250 мм;
- утепление минеральной ватой — 100 мм;
- воздушный зазор — 20 мм;
- облицовка фасада кирпичом —120 мм.
Стена из пеноблока:
- штукатурка — 5 мм;
- пеноблок — 200 мм;
- утепление минватой — 100 мм;
- воздушный зазор — 20 мм;
- облицовка фасада кирпичом — 120 мм.
Стена из клееного бруса:
- обшивка с внутренней стороны ГКЛ+ГВЛ — 25 мм;
- каркас под обшивку — 27 мм;
- брус — 150 мм;
- утепление минватой — 100 мм;
- зазор — 20 мм;
- облицовка фасада кирпичом — 120 мм.
Деревянный каркас:
- обшивка с внутренней стороны ГКЛ+ГВЛ — 25 мм;
- деревянный каркас с заполнением минватой —150 мм;
- обрешётка — 44 мм;
- фиброцементные панели под кирпич —15 мм.
Легкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК):
- обшивка с внутренней стороны ГКЛ+ГВЛ — 25 мм;
- стальной каркас с заполнением минеральной ватой —150 мм;
- обрешётка — 44 мм;
- фиброцементные панели под кирпич —15 мм
Сравниваемые параметры
Каждая из анализируемых конструкций стен была оценена по пятибальной шкале по каждому из 20 параметров, которые можно условно разделить на 5 групп:Физические параметры.
- Фактическое сопротивление теплопередаче (среднее значение для ЦФО — 3,087 м2•°С/Вт)*.
- Огнестойкость — III степень**.
- Экологичность.
- Шумоизоляция***.
- Наличие горючих материалов.
* Фактическое сопротивление теплопередаче стеновых конструкций было вычислено согласно общеизвестной методике, изложенной в СНиП. Полученные значения сопротивления теплопередачи вошли в диапазон от 3,17 до 4,181 м2•°С/Вт соответственно для стен из кирпича и пеноблока. Следует обратить внимание, что среднее значение данного параметра для центрального федерального округа составляет 3,087 м2•°С/Вт. Данное значение было преодолено всеми рассматриваемыми конструкциями стен.
** Все технологии соответствуют огнестойкости III степени; в случае с деревянными конструкциями требуется регулярная обработка антипиренами, применение которых влияет непосредственно на экологичность технологии. *** Способность ограждающей конструкции уменьшать проходящий через нее звук (шумоизоляция) соответствует требованиям СНиП 23-03-2003 во всех технологиях.
Условия строительства.
- Возможность строительства и нормальной эксплуатации в различных регионах.
- Строительство на сложных рельефах и нестабильных грунтах.
- Сезонность строительства (не включая фундамент)*.
- Возможность строительства в районах с повышенной сейсмической опасностью**.
- Влияние погодных условий.
- Транспортные расходы.
- Доставка в труднодоступные районы.
* Сезонность (не включая фундамент) и погодные условия в первую очередь важны при возведении стен из кирпича и пеноблока, т. е. при строительстве, связанном с рабочей температурой необходимой для песчано-цементного раствора.
** Возможностью строительства в районах с повышенной сейсмической опасностью обладают все рассмотренные технологии. Однако для стен из кирпичной/пеноблочной кладки это возможно только с проведением ряда конструктивных мер, влекущих увеличение стоимости.
Экономические параметры.
- Стоимость строительства под чистовую отделку*.
- Полезная площадь внутренних помещений при наружных размерах дома 8×10 м**.
* Дороже всего застройщику обойдется возведение стены из клееного бруса (24,2 тыс.руб./м2); примерно на 2 и 5 тыс. рублей дешевле стен из кирпича и пеноблока. Самыми бюджетными вариантами оказалось строительство деревянной каркасной стены (15,2 тыс.руб./м2) и по технологии ЛСТК (16,5 тыс.руб./м2).
** Следующий параметр также следует отнести к экономическим, т. к. он отвечает за количество квадратных метров при заданных внешних габаритах дома 8×10 м. При средней стоимости 1 м2 на территории С.-Петербург в 70–80 тыс. руб. борьба за дополнительную площадь имеет смысл. По данному параметру победителями стала технология каркасного строительства (толщина стены — 23,4 см, площадь — 71,8 м2), последнее место заняло строительство из кирпича (толщина стены — 49,5 см, площадь — 63,16 м2). В абсолютных показателях разница составила около 8,5 м2, или 640 тыс. руб.; в относительных — порядка 12%.
Дополнительные работы/реконструкция:
- Дополнительные работы перед внутренней чистовой отделкой после возведения коробки*.
- Специальные требования к несущим конструкциям здания, дополнительные работы**.
- Изменение фасадной отделки***.
- Прокладка инженерных сетей****.
* Дополнительные работы перед внутренней чистовой отделкой после возведения коробки оказались необходимы во всех трех бескаркасных технологиях. В свою очередь применение гипсокартонных листов (ГКЛ) в качестве чернового покрытия дает возможность приступать к чистовой отделке без дополнительных трудозатрат.
** В этот же блок входит и параметр «Специальные требования к несущему конструктиву здания, дополнительные работы». Без особых требований возможно возведение кирпичных стен и стен по технологии ЛСТК. Создание армопоясов при кладке пеноблоками, обработка антисептиками и антипиренами деревянных конструкций, определённая влажность пиломатериала — все это следует учесть в оставшихся конструкциях.
*** Изменение фасадной отделки, опираясь на финансовые затраты, приводит к существенным дополнительным вложениям, которые сравнительно меньше только в случае каркасного строительства.
**** Качественным фактором при прокладке инженерных систем является наличие/отсутствие возможности спрятать в стене, например, электропроводку, при небольшой трудоемкости выполнения работ по укладке (трудоемкие работы — это штробление).
Вероятностные параметры.
- Изменение геометрии, свойств несущих конструкций здания под воздействием внешних факторов и времени*.
- Вероятность ошибки как следствие человеческого фактора**.
*Усадка или сколы деревянных элементов, а также появление такого дефекта, как изменение прямолинейности. Для недеревянных конструкций изменение геометрии и свойств с течением времени не характерно. (В данном случае не рассматривались биоповреждения.)
** Вероятность ошибки при возведении стеновых конструкций зависит от опыта ведения работ и профессионализма строителей, что в современных реалиях немаловажно.
Источники
По материалам анализа проведенного кафедрой «СУЗИС» (Строительство уникальных зданий и сооружений) инженерно-строительного факультета ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургского государственного политехнического университета.»: Н.И. Ватин, д.т.н., профессор, зав. кафедрой; А.С. Синельников, аспирант; А.В. Малышева, магистр; Д.В. Немова, инженер.Используемая литература
- СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника.
- СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий.
- Гринфельд Г.И., Куптараева П.Д. Кладка из автоклавного газобетона с наружным утеплением. Особенности влажностного режима в начальный период эксплуатации// Инженерно-строительный журнал — № 8, 2011. Неуловимая энергоэффективность // Промышленно-строительное обозрение, 2011. — № 123.
- Гагарин В.Г. Экономический анализ повышения уровня теплозащиты ограждающих конструкций здания // Труды 1 Всероссийской научно-технической конференции 26-27 июня 2008 года. Строительная теплотехника: актуальные вопросы нормирования.
- Табунщиков Ю.А., Ливчак В.И., Гагарин В.Г., Шилкин Н.В. Пути повышения энергоэффективности эксплуатируемых зданий // AВОК, 2009. — № 5.
- Ватин Н.И., Жмарин Е.Н., Куражова В.Г., Усанова К.Ю. Конструирование зданий и сооружений. Лёгкие стальные тонкостенные конструкции // Изд-во Политехн. Ун-та 2012.
17-01-2021