Изучение теплотехнических характеристик птицеводческих и животноводческих ферм показало, что хорошие теплофизические характеристики арболита позволяют ему с успехом конкурировать с другими бетонами на минеральных пористых заполнителях. Теплофизические характеристики арболита как теплоизоляционно-конструктивного материала для ограждающих конструкций регламентируются новой главой СНиП II-3-79 "Строительная теплотехника". Эти характеристики для арболита со средней плотностью 600 и 800 кг/м3 при условиях эксплуатации А и Б (определяемых по прил. 2 к главе СНиП 11-3-79) представлены в табл. 13.
Таблица 13. Теплофизические свойства арболита при условиях эксплуатации А и Б
Средняя плотность арболита в сухом состоянии, кг/м3
Удельная теплоемкость в сухом состоянии, кДж/(кг∙°С)
Расчетная влажность по массе, %
Расчетные коэффициенты
А
Б
теплопроводности, Вт/(м∙°С)
теплоусвоения, Вт/(м2∙°С)
паропроницаемости, мг/(м∙ч∙Па)
сухое
А
Б
А
Б
А и Б
600
2,5
10
15
0,116
0,175
0,233
4,54
5,44
0,105
800
2,5
10
15
0,163
0,244
0,302
6,20
7,15
0,105
В зависимости от вида заполнителя и качества уплотнения арболитовой смеси, а также от условий эксплуатации стеновых панелей возможны некоторые отклонения их теплофизических характеристик от расчетных. С целью уточнения теплофизических характеристик стеновых панелей в совхозе "Нахимовский" Смоленской области при толщине панелей 29 см общее сопротивление теплопередаче ограждения достигало 1,19 м2∙°С/Вт при требуемом для данного типа зданий в климатических условиях Нечерноземной зоны 1,20 м2∙°С/Вт. Неплохие показатели сопротивления теплопередаче панелей отмечены в коровниках Калужской, Горьковской областей и Краснодарского края.
Внутренняя поверхность стеновых панелей и многих обследованных помещений сухая, без конденсации влаги на ограждениях. При осмотре стеновых арболитовых панелей в зданиях со сроком эксплуатации 10—12 лет не отмечено отслоения фактурных слоев от арболита (птичник совхоза "Приволжский", коровник колхоза "Рассвет"). Не обнаружены также трещины вертикальных стыков основных панелей нижнего ряда.
Деструкция арболита и наличие скоплений древоразрушающих грибков в местах отбора проб из панелей не отмечены. Структура и естественный цвет древесной дробленки, щепы и льняной костры сохранились. Аналогичное состояние стеновых панелей и в других зданиях, эксплуатируемых в течение 5—8 лет: в коровнике на 200 голов совхоза "Красный партизан", телятниках на 400 голов колхоза имени Ильича и совхоза "Свобода" Горьковской области, коровника на 200 голов совхоза "Блиновский" Краснодарского края.
Результаты натурных обследований перечисленных производственных зданий, построенных с применением стеновых арболитовых однослойных панелей с двумя фактурными слоями, указывают на возможность широкого применения таких ограждающих конструкций при возведении телятников, коровников, свинарников, птичников и ряда других из арболита в условиях эксплуатации. ЦНИИЭПсельстроем (руководитель работ Балыбердин Н.С.) были проведены натурные обследования ряда сельскохозяйственных производственных зданий в Калужской, Смоленской, Саратовской, Горьковской областях и Краснодарском крае [9, 41, 42]. В процессе обследования определяли размеры панелей, толщину арболита и фактурных слоев, среднюю плотность материалов, состояние конструкций, условия и продолжительность эксплуатации помещений. Изучались теплотехнические характеристики стеновых панелей: сопротивление теплопередаче отражений, теплопроводность в условиях эксплуатации, влажностный режим арболита и фактурных слоев. Для выявления степени агрессивности воздушной среды исследовали микроклимат зданий, при этом учитывалась эффективность использования систем приточно-вытяжной вентиляции. Эти исследования проводились по общепринятой методике НИИстройфизики, Гипронисельхоза, ЦНИИЭПсельстроя.
В Калужской области первый коровник из арболита на 200 голов был построен в Мосальском районе, в колхозе "Рассвет", в 1970 г. по типовому проекту № 801-22/66, разработанному Белгипросельхозстроем. Размеры коровника в плане 18x72 м; высота стен — 3 м, площадь застройки 1550 м2. В процессе привязки проекта традиционные керамзитобетонные стеновые панели были заменены арболитовыми панелями, изготовленными Мосальской МПМК. Толщина арболитовых однослойных панелей 23 см, средняя плотность арболита — 700 кг/м3. В построечных условиях панели с внешней и внутренней стороны офактурены цементно-песчаным раствором (толщиной до 2 см). Высота основных стеновых панелей 1,2 м, длина - 3 м. Здание оборудовано вытяжными шахтами, приток воздуха неорганизованный, без подогрева.
Вторым обследованным объектом был телятник на 400 голов, построенный в совхозе "Нахимовский" Холм-Жарковского района Смоленской области. Основные технические решения здания приняты в соответствии с типовым проектом № 801-401 "Севкавгипросельхозстроя". Размеры телятника в плане 18х84 м, высота стен здания — 3,6 м, площадь застройки 1550 м2. Стены здания возведены из однослойных арболитовых панелей на древесной дробленке, изготовленных на Издешковском заводе ЭДСК Росколхозстройобъединения (Смоленская область). Толщина панелей — 29 см, толщина слоя арболита — 25 см и двух фактурных слоев из цементно-песчаного раствора по 2 см. Средняя плотность арболита 650 кг/м3. Высота и длина панелей нижнего ряда 1,2x6 м, верхнего ряда (с оконными блоками) — 2,4x6 м. Панели усилены арматурной сеткой из проволоки диаметром 3 мм с ячейками 15x15 см. К сетке приварены монтажные петли. В здании есть приточная побудительная система вентиляции, совмещенная с воздушным отоплением; вытяжка воздуха осуществляется с помощью коньковых шахт.
Третий объект — птичник на 8 000 кур колхоза "Приволжский", Татищевского района Саратовской области, построенный в 1968 г. В планировочном отношении здание птичника соответствует типовому проекту № 802-400/ЗП "Приволжгипросельхозстроя". Размер здания в плане 12x96 м; высота стен — 2,7 м, площадь застройки - 1192 м2. Стеновые панели — из арболита, толщиной 20 см (два фактурных слоя из цементно-песчаного раствора толщиной 2 см). Средняя плотность арболита 650 кг/м3, длина панелей — 3 м, высота — 1,2 м. Вентиляция птичника осуществляется с помощью шести коньковых шахт и люков в нижней части стен. Содержание птицы — напольное. Животноводческие здания, построенные в других областях конструктивно решены аналогично. Анализ результатов обследования показывает, что в сельскохозяйственных производственных зданиях при средней плотности арболита 650—700 кг/м3 теплопроводность в условиях эксплуатации составила соответственно 0,26-0,28 Вт/(м∙°С). Близкие значения его получены и при лабораторных испытаниях на приборе "Файтрон".
В весенний период в животноводческих постройках происходит накопление влаги: по некоторым зданиям до 22,4-24,6%. В летнее время за счет испарения влаги в панелях влагосодержание арболита снижается до 7,5-15,5%. По СНиП 11-3-79 "Строительная теплотехника. Нормы проектирования", утвержденным Госстроем СССР 14 марта 1979 г., для фибролитовых плит и арболита на портландцементе в зданиях с нормальным, влажным и мокрым режимами воздуха помещений допускается 15%-ная влажность материала. В зоне конденсации паров влаги в зимний период года максимально допустимое значение — 25%. Влажность внутреннего фактурного слоя панелей в конце лета составляла 2-6,5%, наружного - 1,6-4,2%. Важно отметить также, что в коровнике колхоза "Рассвет" за 11 лет его эксплуатации не отмечено прироста уровня влагосодержания, несмотря на неудовлетворительный микроклимат в помещениях. Влажностный режим для стеновых панелей в разное время года в зданиях различного назначения зависит от технологии их изготовления и вида содержащихся в здании животных (см. табл. 6). При достаточной толщине стеновых арболитовых панелей теплозащитные их качества были хорошими, в частности, в телятнике совхоза, при условиях их правильной эксплуатации в соответствии с технологическими нормами. С учетом полученных результатов по определению и уточнению эксплуатационных теплофизических характеристик арболитовых однослойных офактуренных панелей в ЦНИИЭПсельстрое были выполнены расчеты толщин панелей данного типа для обширной номенклатуры сельскохозяйственных помещений с различными параметрами температуры (от 15 до 16°С), влажности воздуха (от 70 до 85%) для районов с разными наружными зимними расчетными температурами (наиболее холодные три или пять дней от -13 до -50°С), назначаемых для таких ограждений с учетом степени их тепловой инерции и охватывающих фактически все природно-климатические зоны страны [42].
Использование представленных материалов позволяет точно подбирать толщины панелей при проектировании сельских зданий в различных районах страны. Расчеты подтверждают данные натурных наблюдений о возможности массового применения однослойных офактуренных арболитовых панелей в большинстве важнейших регионов. Для усиления парозащитных свойств панелей в зонах с длительным периодом влагонакопления, характеризующихся одновременно и наиболее низкими наружными температурами (Восточная Сибирь, часть областей Западной Сибири и Дальнего Востока) в животноводческих зданиях нецелесообразно применять также двухслойные панели, в которых внутренний фактурный слой заменен защитным из плотного бетона толщиной 5 см.
Конструктивные особенности арболитовых панелей в зависимости от номенклатуры, микроклимата зданий и климатических условий приведены в табл. 14. На основании анализа работы различных стеновых конструкций из арболита в ЦНИИЭПсельстрое разработаны стеновые арболитовые однослойные офактуренные панели длиной до 6 м с монтажной арматурой для производственных сельскохозяйственных сооружений. Использование арболитовых панелей в сравнении с традиционными керамзитобетонными позволяет снизить толщину стен сельскохозяйственных зданий более чем в 1,5 раза.
Таблица 14. Конструктивные особенности арболитовых панелей в зависимости от номенклатуры, микроклимата зданий и наружных температур
Сельскохозяйственные здания
Особенности технологии содержания птицы, животных
Микроклимат
Наружная температура наиболее холодных трех дней, °С
Параметры микроклимата
Рекомендуемый тип панелей
Температура, °С
Влажность %
Птичники-цыпляники
Содержание цыплят клеточное (для бройлеров также и напольное)
Сухой с повышенными температурами воздуха
Выше -40
20-30
40-70
Однослойные с одним фактурным слоем (ρ=2400 кг/м3) и штукатуркой (ρ= 1400-1800 кг/м3)
Птичники-бройлерники
19-22
30-60
Механические мастерские, жилые помещения
Сухие технологические процессы
20-30
40-60
Птичники промышленного стада кур
Содержание птицы - клеточное
Умеренно влажный
С умеренными температурами воздуха
Выше -40
16
60-70
Однослойные с двумя фактурными слоями (ρ=1600-1800 кг/м3), с монтажной арматурой
Свинарники-маточники
Свинарники-откормочники
Содержание свиней, телят, молодняка - крупногрупповое, секционное
16-20
18
75
75
Коровники, здания молодняка и откорма крупного рогатого скота
Содержание коров – стойловое, боксовое
10
75
Телятники
15
75
Коровники
Содержание стойловое и беспривязное
Влажный с пониженными температурами воздуха и умеренными
-40 и ниже
10
75-85
Двухслойные армированные с защитными и фактурными слоями (ρ= 2400 кг/м3)
Здания молодняка и откорма крупного рогатого скота
