Глинобетон и его применение.

Глинобетон и его применение.
Г. Минке. — Калининград : ФГУИПП «Янтарный сказ», 2004. — 232 с.

Книга знакомит читателей с зарубежным опытом возведения конструкций из глинобетона. В ней рассматриваются вопросы улучшения его свойств, проектирования частей грунтовых зданий, способы защиты глиносырцовых поверхностей от атмосферных воздействий и т. д. В книге сочетаются теория с конкретными практическими рекомендациями. Она будет полезна инженерам-проектировщикам, строителям, архитекторам, частным застройщикам, а также студентам строительных специальностей. Книга прекрасно иллюстрирована, что усиливает ее прикладную значимость.


Содержание
Предисловие..................................................... 8
Благодарности.................................................. 9
1. Введение............................................... 11
1.1. Общие сведения.............................. 11
1.2. Историческая справка..................... 11
1.3. Недостатки глинистых грунтов и преимущества глиносырцовых материалов .. 14
1.4. Улучшение климата помещений....... 17
1.4.1. Общие сведения.............................. 17
1.4.2. Влияние влажности воздуха на здоровье ................................................. 17
1.4.3. Влияние воздухообмена на влажность воздуха .......................................... 18
1.4.4. Способность глинобетона регулировать влажность ...................................... 18
1.5. Предубежденное отношение к глино-сырцовым материалам.................... 20
2. Свойства глинистых грунтов и глинобетона ................................................... 22
2.1. Основные свойства .......................... 22
2.1.1. Общие сведения.............................. 22
2.1.2. Минеральный состав глинистых грунтов ................................................. 22
2.1.3. Пыль, песок, гравий ......................... 23
2.1.4. Зерновой состав глинистых грунтов ... 23
2.1.5. Состав органической части грунтов... 23
2.1.6. Формы воды в грунтах .................... 23
2.1.7. Пористость..................................... 24
2.1.8. Удельная поверхность ..................... 24
2.1.9. Плотность ...................................... 24
2.2. Методы испытаний глинистых грунтов ................................................. 24
2.2.1. Общие сведения.............................. 24
2.2.2. Определение гранулометрического состава глинистых грунтов ареометрическим и ситовым методами .............. 24
2.2.3. Определение влажности грунта......... 25
2.2.4. Упрощенные методы испытаний....... 25
2.3. Влияние воды................................. 28
2.3.1. Общие сведения.............................. 28
2.3.2. Набухание и усадка глинистых грунтов ................................................. 28
2.3.3. Определение линейной усадки.......... 28
2.3.4. Пластичность.................................. 29
2.3.5. Капиллярное всасывание ................. 31
2.3.6. Водостойкость................................. 33
2.3.7. Переменное увлажнение и высыхание ................................................ 33
2.3.8. Эрозия при воздействии дождя и мороза ............................................... 33
2.3.9. Время сушки.................................. 34
2.4. Влияние водяных паров................... 35
2.4.1. Общие сведения.............................. 35
2.4.2. Диффузия пара через глинобетонную конструкцию.................................. 35
2.4.3. Гигроскопическая равновесная влажность.............................................. 35
2.4.4. Образование конденсата................... 37
2.5. Теплопроводность............................ 38
2.5.1. Общие сведения.............................. 38
2.5.2. Коэффициент теплопроводности ....... 38
2.5.5. Коэффициент температуропроводности................................................. 39
2.5.6. Теплоустойчивость.......................... 39
2.5.7. Тепловое расширение ...................... 40
2.5.8. Огнестойкость................................. 40
2.6. Прочность ...................................... 40
2.6.1. Прочность при растяжении.............. 40
2.6.2. Прочность при сжатии..................... 41
2.6.3. Прочность при растяжении в сухом состоянии....................................... 41
2.6.4. Прочность при изгибе в сухом состоянии .............................................. 41
2.6.5. Прочность сцепления ...................... 41
2.6.6. Сопротивление истиранию ............... 42
2.6.7. Модуль упругости ........................... 42
2.7. Значение рН................................... 42
2.8. Радиоактивность............................. 42
3. Подготовка глинистого грунта.......... 43
3.1. Общие сведения.............................. 43
3.2. Подготовка грунта и приготовление
смеси............................................. 43
3.3. Просеивание................................... 46
3.4. Обогащение .................................... 46
3.5. Вылеживание ................................. 46
3.6. Отощение....................................... 46
4. Улучшение свойств глинобетона....... 47
4.1. Общие сведения.............................. 47
4.2. Снижение усадки глинобетона.......... 47
4.2.1. Общие сведения.............................. 47
4.2.2. Расход песка................................... 47
4.2.3. Пластифицирующие добавки............ 48
4.2.4. Волокнистые добавки...................... 48
4.2.5. Конструктивные мероприятия.......... 48
4.3. Повышение водостойкости............... 49
4.3.1. Общие сведения.............................. 49
4.3.2. Минеральные вяжущие вещества...... 49
4.3.3. Добавки животного происхождения ... 50
4.3.4. Смешанные добавки........................ 50
4.3.5. Добавки растительного происхождения ................................................ 50
4.3.6. Синтетические добавки.................... 50
4.4. Повышение прочности при растяжении ................................................ 51
4.4.1. Общие сведения.............................. 51
4.4.2. Время перемешивания..................... 51
4.4.3. Содержание глинистого вещества ..... 51
4.4.4. Добавки ......................................... 52
4.5. Повышение прочности при сжатии ... 52
4.5.1. Общие сведения .............................. 52
4.5.2. Оптимизация гранулометрического состава........................................... 52
4.5.3. Подготовка исходных грунтов.......... 53
4.5.4. Уплотнение .................................... 53
4.5.5. Минеральные добавки ..................... 54
4.5.6. Органические добавки ..................... 57
4.5.7. Волокнистые добавки...................... 57
4.6. Повышение прочности на истирание ... 57
4.7. Повышение теплопроводности.......... 58
4.7.1. Общие сведения.............................. 58
4.7.2. Легкий глинофибробетон ................. 58
4.7.3. Легкий глинобетон на минеральном заполнителе.................................... 59
4.7.4. Легкий глинопробкобетон................ 60
4.7.5. Легкий глинодеревобетон................. 61
4.7.6. Глиногазобетон ............................... 61
5. Возведение стен из тяжелого глинобетона ....................................................... 62
5.1. Общие сведения.............................. 62
5.2. Опалубка........................................ 63
5.3. Ручной инструмент и оборудование ... 64
5.4. Укладка глинобетонной смеси.......... 67
5.5. Устройство проемов......................... 67
5.6. Новые способы возведения стен........ 67
5.6.1. Кассельский способ возведения монолитных глинобетонных конструкций ... 67
5.6.2. Механизированная технология......... 69
5.6.3. Каркасные дома со стенами из монолитного цементогрунта .................... 70
5.6.4. Односторонняя и несъемная опалубки .. 70
5.7. Монолитный глинобетонный купол... 72
5.8. Сушка............................................ 72
5.9. Трудозатраты.................................. 73
5.10. Сопротивление теплопередачи .......... 73
5.11. Обработка поверхности.................... 73
6. Технология кладки из глинобетонного кирпича................................................ 74
6.1. Общие сведения.............................. 74
6.2. Ретроспективный обзор.................... 74
6.3. Изготовление глинобетонного кирпича .. 75
6.4. Оптимальный состав смеси .............. 80
6.5. Кладка из глинобетонного кирпича... 80
6.6. Обработка поверхностей................... 82
6.7. Крепление к стенам из глинобетонного кирпича..................................... 82
7. Изделия и конструкции из глинобетона ....................................................... 83
7.1. Общие сведения.............................. 83
7.2. Блоки ............................................ 83
7.3. Плиты............................................ 86
7.4. Изделия для перекрытий................. 88
7.5. Конструкции сводов........................ 88
7.6. Глиносоломенный гонт .................... 88
7.7. Напольные плитки.......................... 89
8. Технология кладки из пластичных глинобетонных изделий...................... 90
8.1. Общие сведения.............................. 90
8.2. Традиционные технологии кладки из пластичных глиносырцовых материалов............................................... 91
8.3. Глиносырцовые «батоны» ................ 93
8.4. Технология кладки из глиносырцовых изделий................................... 96
8.4.1. Общие сведения.............................. 96
8.4.2. Изготовление глиносырцовых изделий .. 96
8.4.3. Оптимизация состава глинобетона .... 97
8.4.4. Кладка из пластичных изделий........ 97
8.4.5. Варианты стен................................ 100
8.4.6. Кладка куполов .............................. 102
9. Возведение глиносырцовых стен каркасных зданий..................................... 103
9.1. Общие сведения .............................. 103
9.2. Традиционные способы возведения глиносырцовых стен............................. 103
9.3. Механизированный способ нанесения глинобетонной смеси ....................... 103
9.4. Вальковые стены............................. 104
9.5. Повышение теплозащиты стен.......... 106
9.6. Современная технология кладки из глиносырцовых изделий.................. 106
10. Возведение стен из легкого глинобетона ....................................................... 107
10.1. Общие сведения.............................. 107
10.2. Опалубка........................................ 107
10.3. Стены из глинобетона на органическом заполнителе (солома)....................... 108
10.4. Стены из глинобетона на органическом заполнителе (стружка, опилки) ......... 109
10.5. Стены из глинобетона на минеральном заполнителе............................. 109
10.5.1. Общие сведения.............................. 109
10.5.2. Стены из глинопемзобетона.............. 110
10.5.3. Стены из глинокерамзитобетона....... 111
10.5.4. Перекачивание глинобетонной смеси бетононасосами............................... 112
10.5.5. Обработка поверхности.................... 114
10.6. Тепло- и звукоизоляция перекрытий из глинобетона на минеральном заполнителе............................................ 114
10.7. Стены из мелкоштучных пустотелых блоков............................................ 114
10.8. Стены из глиносырцовых изделий в хлопчатобумажной оболочке ............ 115
11. Глиняная штукатурка........................ 118
11.1. Общие сведения.............................. 118
11.2. Подготовка поверхности .................. 118
11.3. Глиняные штукатурные растворы..... 119
11.3.1. Общие сведения.............................. 119
11.3.2. Наружная глиняная штукатурка...... 119
11.3.3. Глиняный раствор для внутренних
работ.............................................. 119
11.4. Правила нанесения штукатурного раствора на глиносырцовые стены......... 120
11.5. Торкретштукатурка......................... 120
11.6. Глинокерамзитовая штукатурка....... 121
11.7. Африканская штукатурка................ 121
11.8. Глиняная штукатурка на соломенных стенах............................................ 121
11.9. Лепные работы на глиняной штукатурке ............................................. 121
11.10. Защита углов.................................. 122
12. Защита глинобетонных поверхностей
от атмосферных воздействий........... 123
12.1. Общие сведения.............................. 123
12.2. Традиционный способ затирки глинобетонной поверхности...................... 123
12.3. Защита окрасочными покрытиями ... 123
12.3.1. Общие сведения.............................. 123
12.3.2. Огрунтовка поверхности .................. 123
12.3.3. Рекомендуемые окрасочные составы ... 123
12.3.4. Паропроницаемость......................... 125
12.3.5. Влияние коэффициента капиллярного всасывания................................. 125
12.4. Защита водоотталкивающими покрытиями ............................................ 126
12.4.1. Гидрофобные средства ..................... 126
12.4.2. Нанесение гидрофобных средств....... 126
12.4.3. Дождевание.................................... 126
12.5. Защита известковой штукатуркой .... 127
12.5.1. Общие сведения.............................. 127
12.5.2. Подготовка поверхности под оштукатуривание и ее обрызг ..................... 127
12.5.3. Армирование.................................. 128
12.5.4. Состав............................................ 128
12.5.5. Нанесение штукатурного раствора .... 128
12.5.6. Паропроницаемость известковых штукатурок.......................................... 128
12.6. Защита облицовкой......................... 130
12.7. Конструктивные мероприятия.......... 130
12.7.1. Защита от дождя ............................ 130
12.7.2. Гидроизоляция стен ........................ 130
12.7.3. Защита от воды во внутренних помещениях .......................................... 130
13. Ремонт глиносырцовых стен ............. 131
13.1. Общие сведения .............................. 131
13.2. Причины возникновения повреждений ................................................ 131
13.3. Заделка трещин и швов глино-цементными и глиноизвестковыми растворами .............................................. 131
13.3.1. Общие сведения.............................. 131
13.3.2. Составы растворов для заделки швов .. 131
13.3.3. Заделка швов.................................. 131
13.4. Заделка трещин и швов традиционными растворами............................ 131
13.4.1. Общие сведения.............................. 131
13.4.2. Традиционные составы .................... 131
13.5. Ремонт стен.................................... 132
13.5.1. Ремонт глиняной штукатурки.......... 132
13.5.2. Грунтовочные составы..................... 132
13.6. Повышение термического сопротивления стен......................................... 132
13.6.1. Общие сведения.............................. 132
13.6.2. Причина образования конденсата..... 132
13.6.3. Мероприятия по теплозащите........... 133
13.6.4. Дополнительная теплоизоляция стен легким глинобетоном...................... 133
13.6.5. Дополнительная теплоизоляция стен эффективными мелкоштучными изделиями заводского изготовления........ 133
14. Конструктивные решения частей глиносырцовых зданий............................ 134
14.1. Контурные соединения .................... 134
14.2. Стены ............................................ 136
14.2.1. Глинобетонные стены с высоким термическим сопротивлением............... 136
14.2.2. Стены из старых автомобильных покрышек, заполненных глинистым грунтом... 136
14.3. Перекрытия.................................... 137
14.3.1. Традиционные перекрытия ............. 137
14.3.2. Современные перекрытия .............. 138
14.4. Полы ............................................. 138
14.4.1. Общие сведения.............................. 138
14.4.2. Традиционные грунтовые полы ........ 139
14.4.3. Современные грунтовые полы........... 140
14.5. Теплоизоляция скатных крыш легким глинобетоном .......................... 142
14.6. Крыши........................................... 142
14.6.1. Общие сведения.............................. 142
14.6.2. Традиционные крыши из глиносырцовых материалов .............................. 142
14.6.3 Современные скатные крыши из глинобетона ......................................... 143
14.7. Сводчатые и куполообразные крыши .. 144
14.7.1. Общие сведения ............................. 144
14.7.2. Геометрические формы сводов......... 145
14.7.3. Статика сводчатых конструкций .... 146
14.7.4. Нубийские своды ........................... 150
14.7.5. Афганские и персидские купола...... 153
14.7.6. Нубийские купола.......................... 154
14.7.7. Купол оптимальной формы ............. 155
14.7.8. Возведение куполов и сводов при помощи опалубки............................. 157
14.7.9. Обжиг грунтовых куполов............... 157
14.7.10. Современные здания с куполообразными крышами из глинобетона........... 158
14.8. Грунтовая стена в зимнем саду ....... 161
14.9. Применение глинобетона в ванных комнатах....................................... 162
14.10. Встроенная мебель и санитарно--технические приборы из глинобетона ... 161
14.11. Печи из глинобетона ...................... 163
14.11.1. Печи с экономичным потреблением древесины ..................................... 164
14.11.2. Печь с подогреваемым ложем.......... 165
14.11.3. Печь для приготовления пиццы....... 165
14.12. Гидроизоляция водоемов из глинобетона .............................................. 166
14.12.1. Общие сведения .............................
14.12.2. Устройство монолитной глинобетон-
ной гидроизоляции......................... 166
14.12.3. Гидроизоляция из кирпича-сырца..... 166
14.12.4. Гидроизоляция из пластичных глиносырцовых изделий ......................... 166
14.12.5. Гидроизоляционное полотно............ 166
14.13. Сейсмостойкие глинобетонные здания ............................................... 167
14.13.1.Общие сведения ............................. 167
14.13.2. Конструктивные мероприятия......... 167
14.13.3. Влияние формы здания на устойчивость при землетрясении................. 168
14.13.4. Монолитные глинобетонные стены, армированные бамбуком................. 170
14.13.5. Грунтовые стены в тканевой оболочке ... 173
15. Новое строительство из глинобетона .. 175
15.1. Общие сведения ............................. 175
15.2. Жилой дом, Хёрнеркирхен, Германия ............................................... 175
15.3. Жилой дом со студией, Зиген, Германия ............................................... 177
15.4. Два смежных дома, Кассель, Германия ............................................... 177
15.5. Жилой дом с офисом, Кассель, Германия ............................................... 182
15.6. Жилой дом, Корбеек-Ло, Бельгия...... 186
15.7. Общежитие для семинаристов Всемирного духовного университета, Маунт-Абу, Раджастхан, Индия.................. 187
15.8. Жилой дом в Тасконе, Аризона, США .. 189
15.9. Фермерский дом, Вазирпур, Индия ... 190
15.10. Жилой дом в Ла-Пасе, Боливия....... 193
15.11. Жилой дом в Турку, Финляндия ..... 195
15.12. Дом Берна Фельзенау, Швейцария ... 197
15.13. Детский дом в Калининграде, Россия... 198
15.14. Дом на три семьи, Штайн-на-Рейне, Швейцария.................................... 200
15.15. Детский сад, Сарсум, Германия......... 202
15.16. Офисное здание, Нью-Дели, Индия .... 206
15.17. Здание антропософической школы, Йерна, Швеция............................... 208
15.18. Панафриканский институт развития, Уагадугу, Буркина-Фасо (Верхняя Вольта).......................................... 210
15.19. Церковь в Йерне, Швеция ............... 213
15.20. Часовня примирения, Берлин, Германия ............................................... 214
15.21. Общежитие для студентов, Кассель, Германия....................................... 216
15.22. Поселок Дружный, Беларусь............ 218
15.23. Оздоровительный центр, Вёль, Германия ............................................... 223
16. Перспективы строительства из глинобетона .............................................. 225
17. Список использованной литературы... 226
18. Авторы фотографий.......................... 228

Предисловие к русскому изданию

Предлагаемая вниманию читателей книга Гернота Минке «Глинобетон и его применение» является пятым изданием и вышла в свет в ряде зарубежных стран. Интерес к глиносырцовым материалам, изготовленным из связных грунтов (глин, суглинков, супесей) без обжига, в последние годы значительно возрос. Грунтовые строительные материалы разделяют на водостойкие и неводостойкие. К водостойким относят грунтобетон (или цементогрунт), где в качестве вяжущего применяют цемент (известь, гипс и т.п.). У неводостойких глиносырцовых материалов (глинобетон) связующим являются глинистые частицы размером менее 0,005 мм. В качестве заполнителей в глинобетоне применяют местные органические (солома, льняная и конопляная костра и т.п.) и минеральные (песок, гравий и т.п.) материалы.
Практический интерес представляют данные о свойствах глиносырцовых материалов, применение которых в жилищном строительстве позволит регулировать влажность и создавать благоприятный климат в помещении, а также результаты исследований по влиянию сводчатых и куполообразных покрытий из глинобетона на психологическое состояние жильцов. В русском издании книги сохранена классификация глинобетона, принятая в Германии, которая в определенной мере отличается от отечественной. Монография знакомит читателей с немецкими стандартами и методами испытаний, а также с зарубежным опытом возведения конструкций и применения глинобетона. Кроме того, многие специальные понятия, применяемые в строительной отрасли Германии, не имеют прямых аналогов в русском языке, в связи с чем пришлось расширить существующую терминологию. По этой причине пришлось отказаться от предметного указателя в русском издании, имеющегося в оригинале, так как при отсутствии многих точных терминологических аналогов в русском языке этот указатель теряет свой смысл.
Главным преимуществом книги является ее комплексность. В ней охвачены все основные вопросы: улучшение свойств глинобетона, защита глиносырцовых поверхностей от атмосферных воздействий, проектирование частей грунтовых зданий, технологии возведения конструкций. Большой интерес представляет раздел, посвященный устойчивости куполообразных и сводчатых покрытий из глинобетона. Такое многоплановое издание в отечественной литературе отсутствует, поэтому опубликование книги в России восполняет этот пробел. В книге сочетаются теоретическая проработка вопросов с конкретными практическими рекомендациями. Монография прекрасно иллюстрирована, что повышает наглядность изложения, насыщена большим количеством примеров практического характера, что усиливает ее прикладную значимость.
Для широкого круга отечественных специалистов, безусловно, представит интерес богатый зарубежный опыт грунтового строительства.
Следует полагать, что русское издание книги «Глинобетон и его применение» заинтересует широкий круг российских читателей. Ее можно рекомендовать инженерам-проектировщикам, строителям и архитекторам. Книга может служить учебным пособием по курсам: строительные материалы и технология строительного производства. Монография может быть полезна для студентов и аспирантов строительных специальностей, а также представит значительный интерес для частных застройщиков.
Е. А. Прозоров, канд. техн. наук, зав. лабораторией АОЗТ
«ЦНИИОМТП»


Предисловие

Настоящая книга написана по причине растущего во всем мире интереса к строительству из глинистых грунтов. В ней содержатся все публиковавшиеся до настоящего времени исследования в этой области, а также современные данные, полученные в результате научно-исследовательских работ, проведенных начиная с 1978 г. в лаборатории экспериментального строительства (FEB) Кассельского университета. В монографию вошли разработки Кассельского бюро по проектированию экологического строительства, внедренные в практику.
При работе над настоящей редакцией за основу была принята немецкая монография Lehmbau-Handbuch (Издательство Ökobuch Verlag, Staufen 1994). Однако речь идет не о прямом переводе, автор переработал и обновил текст с учетом требований международной аудитории. Некоторые разделы увеличены, рассматривается большее количество проектов, добавлены иллюстрации, а информация, представляющая интерес в основном для читателей в Германии, сокращена. Первая глава знакомит читателей с сырьем для изготовления глиносырцовых материалов, рассказывает об истории строительства из глинистых грунтов. В ней описывается способность глинобетона регулировать влажность внутри помещений.
Во второй главе представлены результаты исследований свойств глинистых грунтов и глинобетона различных составов. Большая часть этих исследований получена в последнее время.
Третья глава описывает способы подготовки глинистых грунтов, а четвертая посвящена улучшению физико-механических свойств глинобетона. Следующие семь глав рассказывают о технологиях изготовления глиносырцовых материалов и изделий, а также способах возведения стен на основе глинистых грунтов.
Двенадцатая глава объясняет, как глинобетонные здания и сооружения можно защитить от атмосферных воздействий.
Тринадцатая глава содержит основные рекомендации по ремонту зданий из глиносырцовых материалов. В четырнадцатой главе приводятся различные конструктивные решения частей глиносырцовых зданий, содержатся сведения о современных технологиях возведения сводов и куполов, рассматриваются подходы к проектированию зданий, устойчивых к землетрясениям, а также даются примеры применения глинобетона в ванных комнатах.
Пятнадцатая глава иллюстрирует проекты общественных и жилых зданий из глинобетона, построенных в разных уголках мира.
Приведенные в монографии теоретические и экспериментальные данные могут служить руководством по строительству из глинобетона для инженеров, архитекторов, подрядчиков, заказчиков, а также читателей, которые хотели бы работать с самым древним строительным материалом.