Теплоизоляционные и стеновые блоки «Геокар» — строительный материал XXI века

Одним из факторов снижениясебестоимости квадратного метра жилой площади при реализации национальногопроекта «Доступное и комфортное жилье» является внедрение новых технических итехнологических решений при строительстве жилых домов.

В 1997–1998 гг. проектным институтом«ТверьГражданПроект» совместно с АО «Сократ» были разработаны и внедрены впроизводство новые стеновые блоки «Геокар» и теплоизоляционные плиты на основеторфяного вяжущего.

Торф в качестве строительноготеплоизоляционного материала применяется сравнительно давно. Производствоизоляционных плит из торфа в промышленных масштабах началось в Германии в 1919 г., после получения инженерамиРудольфом Греффе и Отто Газе патента на их изготовление. По этому патентуначала работать фирма «Триангель». В начале 20-х годов XX в. работало уже несколько заводов поизготовлению плит: «Триангель», «Штера» и «Кюко» [2]. Германия в это времяначала вырабатывать до 20 млн м2 торфоплит, что, однако, не моглоудовлетворить потребность рынка.

В России, на территории Институтаторфа, инженером Левит был спроектирован и построен 2-квартирный жилой дом изплит марки «Wittorf»(рис. 1). При строительстве дома были использованы торфоплиты двух типов.

Рис. 1. Вид опытного 2-квартирного дома из торфоплит

Конструкция стен квартиры «А»имела стены в один кирпич и к ней закреплялась деревянная рама из брусков (4,5х4см). Деревянная рама заполнялась торфоплитами, покрывалась металлической сеткойс наружной стороны и штукатурилась.

Конструкция квартиры «Б» имеласлой торфяных плит, расположенных между стенками в 1/2 кирпича. Обе стенкискреплялись между собой и торфяными плитами проволокой d=5 мм. Стены штукатурились с двухсторон.

В доме были установлены приборыи Институтом торфа и Институтом гражданских сооружений велись наблюдения втечение 1927–1928 гг. Полученные результаты выявили жизнеспособность торфяныхплит как строитеьного материала и в в техническом, и в экономическом отношении.Только замена кирпичных стен толщиной в 2,5 кирпича стенкой толщиной в 1 кирпичс торфоплитами давало экономию не менее 15 % [2].

Полученные положительныерезультаты позволили Институту торфа уже в 1928 г. перейти отлабораторных изысканий к пользовательскому производству. Вскоре институтом былиразработаны два типа торфяных плит торфоплита и сфагнит. Сфагнит, разработанныйинженером Герценбергом, мало отличался от иностранных образцов. Институт заключил:«Мы, не затратив громадных средств на приобретение иногда сомнительныхзаграничных патентов, решили задачу-разработку конструкции и технологию производстваторфяных плит, самостоятельно» [2].

В дальнейшем институтом былиразработаны конструкции заводов по производству торфяных плит. Годоваяпродукция только первой очереди завода составила 2,5 млн м2 [2]. Ввиду наличия в нашейстране громадных запасов торфа производство торфоплит стало значительнорасширяться, стали строиться торфозаводы, как, например, Стариковский завод (с.Редкино, Московская обл.). В 1930-х гг. заводская технология изготовленияторфоплит была отработана и внедрена в производство.

Один из крупнейших советских ученых-строителей,профессор Б. Г. Скрамтаев так описывает эту технологию: «Торф, обработанный вспециальной машине, называемой «волк-машина», поступает в деревянные чаны,имеющие вертикальный вращающий вал с лопастями. В эти чаны добавляется вода,торф перемешивается с водой и еще более разделяется на волокна, затемподогревается до температуры 50–60 °C и размягчается. После перемешивания в течение 15 мин массусливают в бункеры, а из них разливают в железные формы. Форма имеет нижнеемассивное дно с отверстиями для выдавливания воды, на котором устанавливаетсяметаллическая сетка. Такая же сетка и крышка устанавливаются сверху.Прессование производится гидравлическим прессом при давлении 2,5–3 кг/см2.После прессования плиты на металлических решетках на вагонетках поступают вкамеру для термической обработки. В катере при температуре 110–120 °C происходит не только сушка,но и осмоление плит. Из камеры плиты выходят довольно легкими, безискривлений и трещин, светло-коричневого цвета. Далее плиты охлаждают,выдерживают несколько дней на воздухе, упаковывают в деревянные клетки иотправляют на склад» [4].

В 1990-х гг. на основаниинаучных разработок и экономических требований снова вернулись к вопросу обиспользовании торфоплит в качестве не только теплоизоляционного, но иконструктивного материала.

Проектный институт «ТверьГражданПроект»и АО «Сократ» с привлечением ведущих специалистов ЦНИИСК им. Кучеренко, НИИСФ РАСН,ВНИИТП им. Радченко разработали теплоизоляционный и стеновой материал, а такжетехнологию его производства под названием «Геокар» (рис. 2).

Рис. 2. Торфоблок «Геокар»

Технические показателиторфоблоков «Геокар»:

размер 510х250х88 мм,

объемный вес 250–430 кг/см3,

масса — не более 4 кг,

коэффициент теплопроводности в0,06–0,08 т/м•°С,

предел прочности на сжатие 8–12 кг/см2.

Назначение: применяется кактеплоизоляционный материал при строительстве зданий от 1 до 10 этажей ссопротивлением теплоотдаче Rо=3,4,а также при малоэтажном строительстве как конструктивный материал с тем жесопротивлением теплоотдаче.

Торфоблоки «Геокар» можноприменять для дачного и сельскохозяйственного строительства различных подсобныхпомещений и т. д.

Разработанные конструкции стениз торфо-древесных блоков «Геокар» получили одобрение Российской академииархитектурных и строительных наук (РААСН), а также заключение института гигиеныим. Эрисмана.

Отличительной особенностьюпостроек из блоков «Геокар», как отмечает институт, является:

экологическая чистота — «эффектдеревянного дома»,

широкая гамма архитектурныхрешений,

высокая степень защиты отрадиации,

незначительный расход материаловна отопление,

низкая себестоимостьстроительства.

Рис. 3. Конструкция стен

АО «Бежецкийопытно-экспериментальный завод» разработано оборудование для изготовленияблоков «Геокар». В комплект поставки входит: вибросито, мельница, смесители — 2шт., пресс формовочный, бак для нагрева воды, поддоны — 1500 шт.,стеллажи-накопители — 10 шт.

Технология изготовления древесно-торфяных блоков «Геокар».

Получение торфяного вяжущего. Предварительно просеченный навибросите торф поступает в смеситель, куда подается расчетное количество воды.После перемешивания масса выгружается в приемный бункер и подается вроторноинерционную мельницу, где происходит интенсивное перетирание торфа и образованиеторфяной пасты, представляющей собой готовое торфяное вяжущее. Торфяное вяжущееиз мельницы выгружается в приемный бункер и с помощью дозаторного устройствапередается на следующую операцию.

Приготовление формовочной смеси. В смеситель загружают торфяноевяжущее и любые экологически чистые наполнители типа древесных опилок,древесной стружки, льна-костра и т. д. в определенной пропорции. Перемешиваниеведут до тех пор, пока формовочная масса не станет однородной. На формовочномпрессе формуется изделие, которое затем подвергается сушке в сушильной камереили в естественных условиях. При сушке происходит сложный процесс, включающий всебя явления усадки, уплотнения, структурообразования, фазовых переходовхимических превращений.

Высушенные изделия используютсялибо на месте изготовления, либо транспортируются на склад. Институт подчеркиваетв пояснительной записке, что вредные выделения при изготовлении плит и блоков«Геокар» отсутствуют. Институт им. Эрисмана дал письменное подтверждение, чтополучаемая продукция отвечает требованиям безопасности и экологичности.

Технические характеристики по изготовлению блоков «Геокар»:

Производительностьтехнологической линии в год — более 3000 м3.

Производительность в смену — 500блоков.

Размер блока 510х250 мм.

Установленная мощность (безсушильной камеры) 70 кВт.

Занимаемая площадь (безскладских помещений и сушильной камеры) 40 м2.

Численность обслуживающего персонала— 4 человека.

Расход торфа 3000 м3/год.

Расход воды 2000 м3/год.

Расход опилок 1500 м3/год.

На новый строительный материал«ТверьГражданПроектом» получен патент на изобретение «Способ получениясвязующего», также разработан технологический регламент.

Практическое использованиенового строительного материала «Геокар» началось в 1990-х гг. в Тверской иНовгородских областях. В Новгородской области, в Мошенском районе, одна изстроительно-ремонтных фирм (ген. директор М. И. Лагутенко) решила основатьпроизводство торфо-древесных блоков «Геокар» для последующего использования встроительных работах.

Фирма использовала дляпроизводства блоков старое кирпичное здание размером 10?6 м. Было приобретенооборудование, изготовленное АО «Бежецкий опытно-экспериментальный завод». Оборудованиебыло размещено в последовательности, указанной в технологическом регламенте. Установленнаямощность (без сушильных камер) была несколько меньше регламентированной — 59 кВт.Поскольку размеры здания это позволяли, были установлены сушильные камеры.Рядом со зданием были размещены складские помещения.

По заказу администрации Мошенскогорайона, фирма должна была выполнить строительные работы на ряде объектов. Например:1-этажный жилой дом в физкультурно-оздоровительном комплексе села Столбово. Всоответствии с проектом здание 12?6 м должно было быть выполнено из кирпича. Посогласованию с заказчиком стены были возведены из блоков «Геокар» и облицованыс двух сторон в 1/2 кирпича (рис. 4).В целях эксперимента одна стена была выполнена только из блоков «Геокар» иоштукатурена с наружной и внутренней стороны. По периметру стен был уложен железобетонныйармированный пояс, на который опирались балки перекрытия.

Рис. 4. Возведение стен жилого 1-этажного здания сиспользованием блоков «Геокар»

Другой заказ — цех попроизводству валенок. Здание 1-этажное, кирпичное. Стены выполнены аналогично.

Третий заказ — реконструкцияшколы в районном центре Мошенское. Все перегородки были выполнены из блоков«Геокар» и оштукатурены с двух сторон. Важная для школы техническаяхарактеристика звукоизоляции — динамический модуль упругости был по сравнению скирпичными перегородками улучшен в несколько раз.

В дальнейшем поточная линия повыпуску блоков «Геокар» работала «на вывоз».

Генеральный директор фирмы М. И.Лагутенко написал дипломный проект «Производство торфо-древесных блоков "Геокар"и внедрение их в строительное производство». Государственная комиссияСанкт-Петербургского государственного института сервиса и экономикирекомендовала представленный проект к широкому применению в строительномпроизводстве.

Что касается экономическогоаспекта, то кладка из торфо-древесных блоков «Геокар» в 2–3 раза дешевле кирпичнойкладки и на 30–50 % дешевле стен, выполненных из бруса.

Интересно отметить, что уже в 1930-егг. были разработаны технологии получения строительных материалов на основеторфа. Крупный ученый-материаловед того времени профессор В. А. Кинд приводитпримеры:

«Цементно-известково-торфозольныешлаковые камни. Состав вяжущего для этих камней (по весу): портландцемент — 15 %,известь — 50 %, торфяная зола — 35 %. В качестве мелкого и крупного заполнителяберутся котельные шлаки, примерно 4,5 объема на 1 объем вяжущих веществ. Черезнесколько дней после изготовления камни рекомендуется подвергнуть пропариванию.В этом случае tсж=25–35кг/см2.

Цементно-известковые сфагнумовыекамни. Камни готовят в формах путем трамбования смеси следующего состава (пообъему): портландцемент — 1 часть, известь — 1 часть, молотый трепел илидиатомит — 1 часть, песок — 6 частей, торф — 4 части. Применяютсяцементно-известковые сфагнумовые камни в качестве стенового материала» [3].

В это же время в Германииизготавливали искусственное дерево из торфа. Состав (по объему): свежедобытыйторф — 90–95 %, гашеная известь — 5–10 %. Плита из такой массы прессуется поддавлением до 500 кг/см2, после чего сушится. Искусственное дерево изторфа, как отмечают литературные источники, отличается большой прочностью инаходит применение при изготовлении шпал, мощении улиц, в столярных работах ит. д.

Все рассмотренные вариантыизготовления дешевого стенового материала на базе торфа имеют право на жизнь иждут дальнейшего развития, а главное, внедрения в строительство жилых домов врамках национального проекта «Доступное и комфортное жилье».

Литература:

1. 3. П.А. Вязовченко, Б.В.Сухарев. Конструкция и технический регламент древесных торфоблоков «Геокар»Тверь. Проектный институт Тверьгражданпроект. 1997.

2. 1. Л.И. Длугоцкий. Торфяныеплиты – новый строительный материал. Журнал «Строительные материалы» №1. М.1932

3. 4. В.А. Кинд и др.Строительные материалы. ОНТИ. Госстройиздат. 1934.

4. 2. Б.Г. Скрамтаев.Строительные материалы и изделия. Часть I. М. Госстройиздат. 1938.