CC BY
2УДК 691
ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ КЛИМАТА
СЕВЕРА КАЗАХСТАНА
ШАПОРЕВА АННА ВАСИЛЬЕВНА
Аннотация. В статье рассматриваются особенности выбора строительных материалов для условий климата севера Казахстана, характеризующегося высокой влажностью и значительными перепадами температур. Анализируются свойства различных материалов, включая поликарбонат, бетон и керамический кирпич, с точки зрения их устойчивости к внешним факторам, влагопоглощения, теплопроводности и прочности. Даются рекомендации по использованию данных материалов для внешней облицовки, внутренней отделки помещений с повышенной влажностью и конструкционных элементов здания, подверженных значительным нагрузкам.
Особое внимание уделяется сравнительному анализу материалов с учетом их эксплуатационных характеристик в сложных климатических условиях. Рассматриваются плюсы и минусы каждого варианта, а также возможные способы улучшения их свойств с помощью современных технологий обработки и защиты. Данные рекомендации помогут проектировщикам и строителям принимать обоснованные решения при выборе строительных материалов для долгосрочной и надежной эксплуатации зданий.
Ключевые слова: бетон, поликарбонат, кирпич, сравнительнй анализ строительных материалов,
Возведение домов в резко континентальном климате требует учета экстремальных погодных условий, включая значительные перепады температур, сильные ветры, низкую влажность зимой и повышенную влажность летом. Основные особенности строительства в таких условиях включают:
1. Фундамент и конструкцию
Глубокий фундамент: важно учитывать глубину промерзания грунта и выбирать тип фундамента, устойчивый к пучению почвы (например, свайный или утепленная шведская плита).
Прочность несущих конструкций: каркас здания должен выдерживать резкие температурные изменения и ветровые нагрузки. Оптимальны монолитный бетон, кирпич и каркасно-монолитные технологии. [2]
2. Материалы и теплоизоляцию
Энергоэффективные материалы: для стен подходят газобетон, керамический кирпич, сип-панели с усиленной теплоизоляцией.
Толстый слой утепления: используются минеральная вата, пенополистирол, эковата. Важно исключить мостики холода.
Качественные окна и двери: трехкамерные стеклопакеты с теплосберегающим покрытием минимизируют потери тепла.[3]
3. Кровля и защита от влаги
Укрепленная крыша должна выдерживать снеговые нагрузки. Оптимальны двускатные крыши с крутым уклоном.
Заведующая кафедрой «Строительство и дизайн», доцент, PhD, НАО «Северо-Казахстанский университет им. М. Козыбаева»
СУЛЕИМАНОВА САБИНА ЭРКЕНОВНА
Студентка кафедры «Строительство и дизайн» НАО «Северо-Казахстанский университет им. М. Козыбаева»
Введение
Гидроизоляция: важно защитить фундамент, стены и крышу от влаги и промерзания, применяя гидрофобные пропитки и дренажные системы.
4. Отопление и вентиляция
Многоступенчатая система отопления: комбинация газового или электрического котла с теплыми полами, конвекторами и печным отоплением для резервного обогрева.
Эффективная вентиляция: применение рекуператоров позволяет сохранить тепло и избежать сырости.
5. Учет сезонных факторов
Летняя жара: использование светлых фасадных покрытий и навесов для защиты от перегрева.
Зимние морозы: надежное утепление всех элементов здания, особенно крыши и пола.[1]
Соблюдение этих принципов позволяет построить надежное и комфортное жилье, адаптированное к суровому климату.
Материалы и методы исследования
На сегодняшний день существует огромное количество различных строительных материалов, каждый из которых, обладает своими отличительными свойствами. Такие свойства обычно характеризуются: плотностью, прочностью, водопоглощением, теплопроводностью, устойчивостью к воздействию химических веществ, а так же устойчивостью к ультрафиолетовому излучению. Исходя из этих характеристик, конкретный материал применяется к соответствующему, конкретному случаю.
Бетон - это композитный материал, состоящий из заполнителя, скрепленного жидким цементом, который со временем затвердевает. Классификация бетонов.
Бетоны классифицируются по следующим признакам: основное назначение; стойкость к видам коррозии; вид вяжущего; вид заполнителей; структура. Условия твердения; прочность; темп набора прочности; средняя плотность; морозостойкость; водонепроницаемость; истираемость. «ГОСТ 25192-2012 Бетоны. Классификация и общие технические требования (Переиздание ГОСТ от 27 декабря 2012 г. № 25192-2012)» [1].
Керамический кирпич, красный кирпич — кирпич из обожжённой глины. Наиболее используемый вид кирпича для строительства зданий, сооружений, печей. Кирпич изготавливают полнотелым и пустотелым, камень - только пустотелым. Камень может изготавливаться с плоскими вертикальными гранями, с выступами для пазогребневого соединения на вертикальных гранях, с нешлифованной или шлифованной опорной поверхностью (постелью). Пустоты в изделиях могут располагаться перпендикулярно (вертикальные) или параллельно постели (горизонтальные).
По прочности кирпич подразделяют на марки М100, М125, М150, М175, М200, М250, М300; клинкерный кирпич - М300, М400, М500, М600, М800, М1000; камни - М25, М35, М50, М75, М100, М125, М150, М175, М200, М250, М300; кирпич и камень с горизонтальными пустотами - М25, М35, М50, М75, М100. [5]
По морозостойкости изделия подразделяют на марки F25, F35, F50, F75, F100, F200,
По показателю средней плотности изделия подразделяют на классы 0,7; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 2,0; 2,4, «ГОСТ 530-2012 «Кирпич и камень керамические. Общие технические условия»» [1].
Поликарбонаты — группа термопластов, сложные полиэфиры угольной кислоты и двухатомных спиртов общей формулы (-О-Я-О-СО-) п. Поликарбонаты (ПК) классифицируются по различным признакам: По химическому составу, По физико-механическим свойствам, По теплопроводности, прочности, влагоустойчивости, истираемости [5].
F300.
Рисунок 1 - Сравнительная характеристика строительных материалов
В таблице 1 представлены свойства строительных материалов в сравнении.
Таблица 1- Сравнительные свойства бетона, керамического кирпича и поликарбоната [1,4,5]._
Бетон
Керамический кирпич_
Поликарбонат
1)Плотность
От 800 до 2500 кг/м3
От 1600 до 1900 кг/м3
От 1810 до 1200кг/м3
2)Прочность на сжатие и растяжение
На сжатие от 7,5-60 Мпа
На растяжение от 0,94 МПа
На сжатие от 7,5-25 Мпа
На растяжение 0,5-3МПа
На сжатие: 80-110 МПа
На растяжение: 5575 МПа
3)Водопоглощение
По массе 4-8% По объему 9-18%
По массе от 6-14% По объему 8-20%
Очень низкое: По массе менее 0,3%
4)Теплопроводность
От 1,2 до 2.0 ВТ/мК
От 0,56 до 0,7 Вт/мК
От 0,19-0,22 Вт/(мК)
5)Устойчивость к воздействию химических сред
Кислотные среды: бетон плохо сопротивляется кислотам (особенно серной, соляной, азотной), так как щелочные компоненты цементного камня разрушаются. Для защиты используют гидрофобные покрытия, специальные химически стойкие цементы
(сульфатостойкий
Кислоты:
кислотоупорный
керамический
кирпич
(специальный
огнеупорный вид)
выдерживает
воздействие кислот
(например, в
химической
промышленности).
Щелочи: разрушает
силикатные
соединения в
кирпиче, поэтому
устойчивость
низкая.
Сульфатные среды:
Кислоты: устойчив к слабым кислотам, но разрушается под воздействием сильных кислот (например, серной и азотной). Щелочи: чувствителен к концентрированным щелочам, особенно к аммиачным соединениям. Органические растворители: разрушается под воздействием ацетона, бензола,
цемент) или полимербетоны. Щелочные среды: Высокая
устойчивость, так как сам бетон имеет щелочную природу. Сульфатные воды (грунтовые, сточные воды): обычный бетон разрушается из-за образования сульфоалюминатов кальция, которые увеличивают объём и вызывают трещины. Используют сульфатостойкий цемент или гидроизоляцию. Масла и нефтепродукты: Бетон относительно устойчив, но со временем может впитывать жидкости, что снижает прочность. Требуется пропитка специальными составами.
Керамический кирпич более устойчив, чем бетон, но со временем впитывает соли, что может привести к появлению высолов и микротрещин. Морозостойкость и соли: в условиях многократного намокания и замерзания в присутствии солей (дорожные реагенты, морская вода) кирпич может разрушаться. Применяют гидрофобные пропитки.
толуола и некоторых масел.
Соли и влага: хорошо устойчив к воздействию солевых растворов и влаги, что делает его подходящим для наружных конструкций.
6) Устойчивость к ультрафиолетовому излучению (для внешних работ)
Высокая
устойчивость к УФ-излучению. Не разрушается под воздействием солнечного света, так как не содержит органических компонентов, подверженных фотодеградации. Однако на поверхности может появляться выцветание (изменение оттенка), особенно при наличии примесей (например, железо в
Очень высокая устойчивость к УФ-излучению. Не выгорает на солнце благодаря минеральному составу (глина, песок).
Цвет не меняется даже через десятилетия, так как пигментация формируется в процессе обжига. Глазурованный кирпич может потерять блеск, но механическая прочность
сохраняется._
Обычный поликарбонат под воздействием УФ-лучей со временем мутнеет, становится хрупким и разрушается. Поликарбонат с УФ-защитным покрытием, со специальными стабилизаторами намного устойчивее и сохраняет прозрачность и прочность 10-15 лет.
цементе даёт желтизну). Фасадные бетонные панели и архитектурный бетон обрабатывают специальными покрытиями для защиты от влаги, загрязнений и изменения цвета.
Результаты
Исходя из выше приведенных данных, можно сделать вывод о том, что:
1) Для внешней облицовки в регионе с высокой влажностью и перепадами температур подходят поликарбонат, так как его влагопоглощение сравнительно мало, по сравнению с другими вышеперечисленными материалами. Он легок, однако хуже переносит перепады температур в отличие от бетона. Бетон в свою очередь тяжел, однако проводит тепло лучше.
2) Внутренняя отделка помещения с повышенной влажностью (например, бассейн). В данном случае подойдет керамический кирпич, так как он устойчив к влаге, не подвержен коррозии, обеспечивает хорошую термоизоляцию.
3) Для конструкционных элементов здания, подверженных значительным нагрузкам подойдет бетон. Так как его прочность высока, высока теплопроводность и если обработать должным образом, он очень устойчив к химическим воздействиям.
ЛИТЕРАТУРА
1. Блази В. Справочник проектировщика. Строительная физика. Москва: Техносфера, 2024. -480с.
2. Влияние климатических условий на выбор фасадных материалов https://mosfasad.org/blog/stati/vliyanie-klimaticheskikh-usloviy-na-vybor-fasadnykh-materialov/
3. Влияние сурового климата на технологии строительства в Сибири Ы^://101-case.ru/tpost/z2u8498o41-vliyanie-surovogo-klimata-na-tehnologii
4. ГОСТЫ по строительным материалам
5. Строительные материалы и изделия : учеб. пособие /В. С. Руднов [и др.] ; под общ. ред. доц., канд. техн. наук И. К. Доманской. — Екатеринбург : Изд-во Урал.ун-та, 2018. — 203, [1] с.
