В середине 1990-х годов два ведущих производителя газобетона в Европе, Hebel и Ytong, построили заводы в США, надеясь расширить здесь рынок. Компании изо всех сил пытались проникнуть в отрасль, в которой доминирует деревянное каркасное строительство, однако им не помогло то, что эти компании сосредоточили хотя бы часть своих маркетинговых усилий на недостатках своего конкурента, а не на рекламе преимуществ газобетона. вообще.
Появились и другие попытки создать автогаз с использованием летучей золы, отходов электростанций, но эти инициативы провалились. В 2002 году компания Aercon Industries, LLC приобрела завод Ytong в Хейнс-Сити, штат Флорида, и в настоящее время компания является единственным производителем сборных железобетонных изделий из газобетона в США.
Совершенно другая система строительства
В строительстве из газобетона большинство блоков цельные и однородные, но некоторые обычно заказывают с круглыми сердечниками диаметром примерно 3.5 дюйма (90 мм). Путем выравнивания этих стержней по углам здания и у оконных и дверных проемов создаются непрерывные вертикальные каналы, в которые укладывается стальная арматура и заливается бетонный раствор. В верхней части стены используются специальные U-образные блоки, которые создают непрерывный канал или желоб, в который помещается арматура и заливается бетон, создавая структурную связующую балку.
Строительство из газобетонных блоков сильно отличается от строительства из стандартных пустотелых бетонных блоков. Начиная с ровного основания, тонкий раствор наносится с помощью специального зубчатого шпателя, в который помещается ложка раствора. Конец соседнего блока также смазывается раствором. Затем блок устанавливается на место и забивается резиновым молотком. Интересно, что Леви сказал мне, что каменщикам тяжело работать с газобетоном, потому что он сильно отличается от укладки бетонных блоков. «С ним намного легче работать, — сказал он, — но каменщикам трудно адаптироваться». Леви, построивший два дома из газобетона, говорит, что плотникам часто с этим легче, чем каменщикам.
Поскольку AAC довольно мягкий и рыхлый, его необходимо защищать как внутри, так и снаружи. Можно использовать широкий спектр наружной отделки, в том числе обычную цементную штукатурку, акриловую штукатурку (Система внешней изоляции и отделки — EIFS), кирпич, а также деревянный или фиброцементный сайдинг поверх обшивки для создания детали защиты от дождя (воздушное пространство за сайдингом, которое сводит к минимуму миграцию влаги в сборку стены). При добавлении внешней изоляции детализация несколько сложнее, но важна в холодном климате.
В интерьере некоторые строители используют штукатурку (цементную, гипсовую или известковую), а другие создают проводку с деревянным или стальным каркасом и устанавливают обычный гипсовый гипсокартон.
В дополнение к блокам стандартных размеров AAC доступен в широком ассортименте сборных панелей, которые производятся со стальным армированием для удовлетворения конкретных потребностей. Aercon производит конструкционные перемычки, которые могут перекрывать дверные и оконные проемы шириной до 18 футов (около 5.5 м), в зависимости от расчетов нагрузки для конкретного проекта. Усиленные, взаимосвязанные панели стен, пола и крыши обычно имеют ширину 24 дюйма (около 61 см) и длину до 20 футов (около 6.1 м).
Устанавливается перемычка AAC
Почему AAC может быть идеальным материалом для устойчивых зданий
Уязвимости, с которыми мы сталкиваемся сегодня, значительны, и с изменением климата эта уязвимость почти наверняка возрастет. Штормы становятся все более экстремальными, наводнения – более частыми, лесные пожары – более частыми, термиты – более распространенными. Во многих местах стандартная конструкция с деревянным каркасом просто больше не имеет смысла.
AAC не может решить все наши проблемы, но может помочь. Ниже я описываю, как свойства и характеристики газобетона делают его таким хорошим материалом для устойчивого строительства.
AAC является огнеупорным
Едва ли нам нужно напоминание о том, что лесные пожары вызывают сегодня растущую озабоченность. В Калифорнии самым разрушительным пожаром в истории штата стал так называемый Camp Fire в 2018 году, хотя в 2020 году произошло пять крупнейших пожаров в истории штата, в результате которых было сожжено более 4 миллионов акров (1.6 миллиона га). В Колорадо все три крупнейших лесных пожара в истории штата произошли в 2020 году. Другие штаты, в которых в 2020 году произошли серьезные лесные пожары, включают Орегон, Айдахо, Вайоминг и Юту.
AAC является негорючим материалом. При отделке снаружи цементной штукатуркой или фиброцементным сайдингом система может помочь предотвратить возгорание конструкции. Стандартные стены из газобетонных блоков толщиной четыре дюйма и более, а также панели стен, пола и крыши толщиной шесть дюймов и более обеспечивают минимальную 4-часовую огнестойкость в соответствии со стандартами испытаний UL-U919, U920 и K909.
Согласно Aercon, уникальным свойством AAC является то, что он содержит воду в кристаллической форме, которая действует как поглотитель тепла; при нагревании эта вода образует пар, который выходит через пористую структуру газобетона, не вызывая растрескивания поверхности. Даже когда газобетон не используется в качестве конструкционной строительной системы, этот материал часто используется в качестве интерьер противопожарные перегородки в таунхаусах, квартирах и других многоквартирных домах. Компания предлагает подробные спецификации для огнестойких соединительных систем, проходок и других монтажных деталей.
Короче говоря, если бы я сегодня строил в Калифорнии, Колорадо или других пожароопасных местах, я бы предпочел газобетон.
Кольцевая балка, включая арматуру Деревянные фермы крыши с приподнятым каблуком
AAC как строительная система для мест, подверженных наводнениям
Ни для кого не секрет, что риск наводнений возрастает по мере потепления климата. В прибрежных районах повышение уровня моря увеличивает частоту наводнений, вызванных штормовыми нагонами. Более интенсивные осадки почти во всех частях США приводят к более частым наводнениям — как в прибрежных районах, как мы видели во время урагана «Майкл» в Хьюстоне в 2017 году, так и во внутренних районах, как мы видели в моем родном штате Вермонт во время тропического шторма. Ирэн в 2011 году. В 2020 году на Соединенные Штаты обрушился рекордный 31 названный тропический шторм, шесть из которых стали сильными штормами (категории 3 или выше), в результате чего погибло 430 человек.
Первоочередной задачей должно быть предотвращение строительства в районах, подверженных наводнениям или подверженных риску из-за повышения уровня моря. Теперь имеет смысл избегать строительных площадок в пределах 500-летней поймы затопления — выходить далеко за пределы 100-летней зоны затопления, которую Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям (FEMA) обычно рекомендует избегать. По мере того, как прогнозы повышения уровня моря увеличиваются, становится все более целесообразным даже превышение отметок за 500 лет затопления.
Тем не менее, также рекомендуется строить из материала, который может намокнуть и высохнуть. Это еще одна прелесть AAC. Материал будет впитывать влагу, но, следуя рекомендациям производителя по обработке поверхности, он высохнет без долговременных повреждений. Фактически, монолитный материал может хорошо работать в качестве сезонного буфера влаги, поглощая влагу летом с более высокой относительной влажностью, а затем выделяя эту влагу в более сухие зимние месяцы.
Согласно информации о продукте от Aercon, «материал AAC не имеет взаимосвязанной пористости, поэтому капиллярное действие быстро нарушается, и влага не может продолжать «втягивать» очень глубоко в материал. Затрагивается только материал у поверхности, непосредственно контактирующий с водой».
Кроме того, газобетон полностью неорганический, поэтому нет ничего, что может разлагаться от влаги, и нет источника пищи для плесени и грибка, хотя, когда газобетон намокает, важно, чтобы он мог высохнуть. Это включает в себя проектирование сборок AAC с потенциалом сушки снаружи, внутри или и там, и там. В некоторых ситуациях, когда ожидается контакт с внешней влагой, например, в местах, подверженных затоплению, может иметь смысл использовать гидроизоляционный или гидроизоляционный слой на внешней стороне, но в таких случаях чрезвычайно важно, чтобы сборка могла высохнуть до интерьер. Для обеспечения надлежащей детализации следует проконсультироваться со специалистом по строительным наукам.
В качестве внутренней отделки рекомендуются минеральные или гипсовые штукатурки, избегая гипсокартона с бумажным покрытием, когда возможно затопление. Снаружи используйте либо неорганическую штукатурку, либо деталь от дождя с обвязкой и нанесенным сайдингом, таким как фиброцемент, дерево или терракота. (Для пожаробезопасных сборок следует избегать деревянного сайдинга.) С гипсовыми и штукатурными покрытиями можно использовать интегральные пигменты для удовлетворения архитектурных потребностей.
Окно заклеено до того, как штукатурка покрыла зажимы. Самый первый дом AAC, сертифицированный для пассивного дома, в Вудстоке, Нью-Йорк, США.
AAC и ветровая нагрузка
При правильном армировании газобетон может обеспечить высокую степень ветроустойчивости. Большая часть этой прочности обеспечивается за счет усиленных вертикальных, заполненных цементным раствором сердечников и связующих балок. Блок с сердечником должен быть указан при заказе газобетона, поэтому важно заранее определить структурные требования, с которыми производитель должен быть в состоянии помочь.
Взаимосвязанные панели стен, крыши и пола из газобетона имеют соответствующую толщину и стальную арматуру для удовлетворения конкретных требований к конструкции. Работая с производителем и/или инженером-строителем, можно достичь практически любого уровня структурных требований. Учитывая прогнозы более сильных штормов в будущем, может иметь смысл выйти за рамки минимальных рекомендуемых структурных конструкций с AAC или любой другой строительной системой в этом отношении.
ААС и насекомые
Мы мало слышим о насекомых в дискуссиях о последствиях изменения климата, но это, вероятно, изменится. Ареалы термитов простираются на север. Во многих тропических регионах, таких как Гавайи, строительство из стандартной древесины сегодня становится все более редким явлением, особенно из-за формозских термитов. Если используется деревянный каркас, он должен быть обработанная древесина для защиты от повреждения термитами, а обработанная древесина несет в себе ряд опасностей для окружающей среды и здоровья. Ограничения для строительства деревянного каркаса, характерные для тропических регионов, будут все больше проявляться на всей континентальной части США по мере потепления климата.
AAC представляет собой альтернативу деревянному каркасному строительству в районах, где ожидается повреждение термитами или может ожидаться в будущем. В то время как Дэниел Леви использовал деревянный каркас для внутренних перегородок в северной части штата Нью-Йорк, в местах, где риск термитов высок, можно использовать более тонкие блоки или панели AAC для интерьер а также наружные стены.
Внутренний вид – большие окна и двери позволяют сделать интерьер светлым
AAC и пассивная живучесть
Пассивная живучесть стала критерием проектирования после урагана Катрина, когда ураган вызвал длительные отключения электроэнергии. Совсем недавно калифорнийские коммунальные компании активно отключали электроэнергию для миллионов клиентов в периоды крайней пожароопасности, а в феврале 2021 года значительная часть юга США потеряла электроэнергию из-за зимних штормов.
Идея состоит в том, что здания должны быть спроектированы с высокоизолированными внешними оболочками и пассивными конструктивными элементами, чтобы они сохраняли условия для проживания в случае отключения электроэнергии. Сам по себе газобетон не обеспечивает достаточно высокого уровня изоляции в более холодных регионах Северной Америки, чтобы удовлетворить этому критерию, хотя сборки газобетона, как правило, очень герметичны.
Для удовлетворения требований пассивной живучести рекомендуется добавление внешней изоляции. Для дома AAC в Вудстоке, штат Нью-Йорк, в котором мы остановились, Леви установил шесть дюймов жесткой минеральной ваты (продукт Rockwool’s ComfortBoard, плотность которого составляет 8 фунтов на кубический фут). С монолитными стенами AAC толщиной 8 дюймов и жесткой минеральной ватой толщиной шесть дюймов стены Леви обеспечивают около R-35 с очень минимальным тепловым мостом.
Кроме того, газобетон с изоляцией снаружи обеспечивает большую тепловую массу внутри изолированной оболочки. Это помогает поддерживать обитаемую температуру во время отключения электроэнергии или потери топлива для отопления. В сочетании с пассивным солнечным дизайном (таким как окна, выходящие на юг, затенение и естественная вентиляция) эта тепловая масса может обеспечить безопасность такого здания в течение длительного времени без дополнительной энергии.
Другие соображения по поводу AAC
Наряду с описанными выше преимуществами устойчивости газобетона, этот материал также обеспечивает отличные акустические характеристики, особенно в сборках, включающих другие компоненты, такие как изоляционный слой или кирпичная обшивка.
Материал хорошо работает для людей с химической чувствительностью. У Леви был постоянный арендатор в квартире над его гаражом, который не мог оставаться здоровым в обычных домах; она была продана за преимущества материала. Для применений, где существует острая химическая чувствительность, может потребоваться внутренняя отделка цементом, известью или гипсовой штукатуркой, а не акриловыми покрытиями.
Самым большим недостатком газобетона может быть отсутствие знакомства с ним в строительной отрасли Северной Америки. Строители и подрядчики очень консервативны и устойчивы к новым или незнакомым материалам. Другим недостатком является необходимость в слое изоляции в большинстве климатических условий Северной Америки, хотя есть немецкий продукт AAC, который может стать доступным здесь с прослоенным слоем AAC с более низкой плотностью (более высоким значением R) в центре.
Готовый дом из газобетона – солнечные панели на крыше обеспечивают максимальную энергоэффективность
Итоги
Впервые я написал о газобетонном бетоне в середине 1990-х годов в журнале «Environmental Building News». Тогда многие из нас, в том числе европейские производители, построившие заводы по производству газобетона, думали, что он приживется и получит значительную долю рынка, но этого не произошло. Учитывая растущий сегодня интерес к устойчивости, я считаю, что у AAC блестящие перспективы; наконец, он мог бы стать обычным строительным материалом здесь.
Даниэль Леви, консультирующий по вопросам строительства газобетонных блоков и пассивных домов, поделился со мной своим энтузиазмом по поводу газобетонных блоков. «Я видел слишком много деревянных каркасных зданий, поврежденных влагой, термитами или другими насекомыми, сверлящими дерево, огнем, гнилью и плесенью», — сказал он мне. «АГБ выглядит как бетон, но легко режется деревообрабатывающими инструментами, поэтому я считаю, что он предлагает лучшее из всех миров».
Как избежать RAAC и разорения
Армированный автоклавный газобетон (RAAC) представляет собой форму легкого бетона, армированного сталью. Автоклавный газобетон (AAC) был впервые создан в Швеции в 1920-х годах как значительно более легкая альтернатива традиционным бетонным смесям и использовался для создания легких кладочных блоков, которые до сих пор широко используются. К началу 1930-х годов стальная арматура была включена для создания RAAC, что позволило использовать значительно более крупные структурные элементы, такие как стеновые панели, доски пола и крыши.
Продукты RAAC образуются путем предварительного смешивания цемента, извести, очень мелкого песка или пылевидной топливной золы и кальцинированного гипса. Затем добавляют алюминиевый порошок и воду для образования бетонной смеси, которую затем отливают в форму, содержащую стальную арматуру. Алюминиевый порошок вступает в химическую реакцию с известью и водой с образованием небольших пузырьков газообразного водорода, которые вызывают пенообразование смеси, увеличивая ее объем более чем в два раза. Когда эта реакция вспенивания заканчивается, водород испаряется в атмосферу, оставляя легкую ячеистую бетонную смесь. Наконец, форма удаляется, и продукт отверждается при высокой температуре и давлении в автоклаве в течение примерно 12 часов, в результате чего песок и известь сплавляются в форму кристаллов гидрата силиката кальция, увеличивая прочность готового продукта.
Продукция RAAC была впервые представлена на рынке Великобритании в 1950-х годах и до середины 1980-х годов все чаще использовалась в строительной отрасли. Благодаря своему легкому весу, огнестойкости и тепловым характеристикам RAAC стал популярным для использования в кровельных покрытиях и широко использовался как таковой как в коммерческих зданиях, так и, в частности, в зданиях общественного сектора, таких как школы, колледжи и больницы.
Проблемы с РААК
К сожалению, легкие свойства RAAC были достигнуты за счет прочности конструкции. RAAC работает не так, как традиционный железобетон, поскольку он значительно более подвержен прогибу. Из-за своей пористой природы армированная сталь более уязвима к коррозии, поэтому требуется защитное покрытие из латексного цемента или битума. ACC также плохо сцепляется с арматурной сталью, что требует сварных поперечных стержней, чтобы закрепить его на месте.
К 1980-м годам планки крыши RAAC, установленные в 1960-х годах, начали выходить из строя. Последующие тематические исследования выявили серьезные основные проблемы с планками крыши RAAC. Стальная арматура часто была недостаточно покрыта, что приводило к коррозии. Многие доски крыши имели высокое отношение пролета к глубине, а это означало, что у них не было подходящей способности пролета между опорными точками. Часто стальная арматура не проходила по всей длине изделия и содержала недостаточное количество приваренных поперечин.
В 1996 году BRE опубликовало информационный документ, в котором говорилось, что во многих досках крыши RAAC были обнаружены чрезмерные прогибы и трещины, а также были доказательства того, что произошла коррозия арматуры. В 2002 году BRE опубликовало дополнительную информацию о проблемах с характеристиками кровельных досок RAAC, указав, что, хотя эксплуатационные характеристики были признаны удовлетворительными, было бы разумно контролировать их фактические характеристики через несколько лет. Установлено, что срок службы кровельных досок RAAC составляет около 30 лет. Поскольку эта конструкция в последний раз использовалась в 1980-х годах, срок службы всех настилов кровли RAAC превысил расчетный срок службы, и их необходимо полностью заменить.
Последние разработки – обрушения крыш RAAC
В конце 2018 года Ассоциация местного самоуправления (LGA) и Министерство образования (DfE) предупредили всех владельцев школьных зданий о частичном обрушении плоской крыши в школе Эссекса, построенной из досок крыши RAAC, что произошло без особого предупреждения. К счастью, это произошло в выходной день, когда в здании никого не было. Недавно в школе была установлена новая кровельная мембрана, которая могла увеличить нагрузку на крышу. Также предполагалось, что его более темная окраска могла увеличить количество теплового нагрева, которому подвергались доски крыши RAAC, что способствовало отказу. Всем школам и учебным заведениям было рекомендовано немедленно оценить свое имущество, чтобы выявить любые крыши RAAC, провести оценку рисков и при необходимости принять меры по исправлению положения.
В мае 2019 года Постоянный комитет по безопасности конструкций (SCOSS) выпустил предупреждение, в котором подчеркивается, что это более широкая проблема, поскольку кровельные доски RAAC использовались во многих типах зданий. Они освещают случай повреждения досок крыши RAAC в торговом помещении в начале 2019 года.
После этого предупреждения NHS England определила несколько больниц, в которых были доски на крыше RAAC, и у которых были серьезные структурные проблемы. Например, больнице Вест-Саффолк пришлось установить 27 металлических опор под досками крыши RAAC, чтобы снизить непосредственные риски. В настоящее время правительство выделило 100 миллионов фунтов стерлингов для продолжения проведения этих срочных восстановительных работ в больницах, пострадавших от проблем с досками крыши RAAC.
Идентификация крыши RAAC
Поскольку центрального реестра зданий, в которых использовались доски крыши RAAC, не существует, физический осмотр — лучший способ определить, изготовлен ли ваш настил крыши с использованием RAAC. Из-за связанных с этим потенциальных опасностей необходимо провести детальную оценку риска и спланировать безопасную систему работы, позволяющую провести эту идентификацию и проверку.
Владелец или управляющий зданием может предпринять некоторые шаги, чтобы оценить вероятность того, что у них может быть настил крыши RAAC:
- Доски RAAC в основном использовались в период с 1960 по 80-е годы, поэтому, если ваше здание было построено до или после этого периода времени, это вряд ли повлияет на него.
- Узнайте, известны ли аналогичные здания в этом районе с досками крыши RAAC.
- Проверьте любые записи или планы, которые могут у вас быть о строительстве здания, ищите ссылки на использование RAAC. Имейте в виду, что отсутствие каких-либо ссылок не гарантирует отсутствие RAAC.
Если вы подозреваете, что у вас действительно есть настил крыши RAAC, вам следует обратить внимание на некоторые предупреждающие знаки, которые могут указывать на то, что ваша крыша подвергается серьезному риску разрушения:
- Если крыша недавно протекла или течет, или на крыше видны лужи, то есть повод для беспокойства. Это потенциально может указывать на то, что доски RAAC прогибаются и повреждают существующую гидроизоляцию крыши, что приводит к утечке или позволяет гидроизоляции прогибаться вместе с досками, вызывая затопление. Попадание воды само по себе может усугубить выход из строя досок RAAC.
- На крышу была возложена дополнительная нагрузка за счет новых гидроизоляционных покрытий, установок или оборудования. Это также вызывает опасения, что расчетная нагрузка на доски была превышена, что может привести к катастрофическому отказу.
- Если было установлено новое гидроизоляционное покрытие, имеющее черную отделку вместо предыдущего более отражающего покрытия, это вызывает особую озабоченность, поскольку повышенный тепловой нагрев может увеличить риск выхода из строя RAAC.
- Если можно наблюдать прогиб нижней стороны или трещины на концах досок, это место не должно быть заселено, так как конструкция крыши ненадежна и должна быть удалена компетентным подрядчиком.
Высококвалифицированные технические менеджеры Garland UK готовы помочь, предоставив ряд услуг технической поддержки, которые могут подробно проанализировать состояние крыши и определить, присутствует ли RAAC, прежде чем найти наилучшее решение для решения любых проблем, связанных с разрушением здания.
Первым шагом будет посещение объекта, во время которого наш технический менеджер безопасно получит доступ к крыше и оценит общее состояние существующей системы крыши и основания. Отбор проб керна используется для определения точного строения крыши путем удаления небольшого участка крыши размером с образец. Этот метод оценки может быстро определить, изготовлен ли настил крыши из RAAC.
Как бороться с RAAC
После того, как наши технические менеджеры проведут обследование объекта, они предоставят подробный отчет о состоянии с изложением технического анализа и выводов.
Если настил крыши RAAC действительно был обнаружен, то инженеру-строителю может быть поручено сообщить о состоянии настила, и, если будет обнаружено, что он находится в хорошем структурном состоянии, он может счесть возможным наложить новую мембрану. Тем не менее, мы настоятельно рекомендуем, учитывая, что срок службы кровельных досок RAAC уже превышен, это вряд ли будет осуществимо или безопасно. Garland UK не рекомендует сохранять или работать с существующими деками RAAC.
Если крыша RAAC обнаружена, мы всегда рекомендуем нашим клиентам полностью снять крышу RAAC и заменить ее подходящим деревянным или металлическим настилом, чтобы обеспечить безопасность и защиту вашего здания на долгие годы.
Garland UK имеет национальную сеть утвержденных подрядчиков с обширным опытом и обучением, которым вы можете доверять безопасное выполнение своей работы в соответствии с высочайшими профессиональными стандартами.
«Последний раз кровельные доски RAAC устанавливались в 1980-х годах, и к настоящему времени их срок службы превысил 30 лет. В случае обнаружения мы всегда рекомендуем их полное удаление и замену новым настилом крыши, чтобы обеспечить постоянную безопасность вашего здания».
