В качестве теплоэффективных наружных стен, заполняющих ячейки, образуемые вертикальными элементами каркаса (колоннами, стенами) и дисками перекрытий, используются заполнения толщиной в один-полтора полнотелых кирпича (250—380 мм) с наружным утеплением по фасадной теплоизоляции; заполнения из ячеисто-бетонных блоков средней плотности 400—600 кг/м³ в сочетании с облицовочным слоем в 1/2 полнотелого кирпича или тонким облицовочным вибропрессованным блоком типа «Бессер» толщиной 90 мм; заполнения из ячеисто-бетонных блоков с фасадной гидрозащитной штукатуркой. Защита от внешних воздействий жесткой облицовкой необходима при использовании ячеисто-бетонных блоков средней плотностью 400 кг/м³, защита гидроизоляционными паропроницаемыми штукатурками — при средней плотности блоков 500—600 кг/м³.

Разработанный Российским Обществом инженеров-строителей и Российским Научно-техническим обществом строителей в 2006 г. в рамках требований Федерального закона «О техническом регулировании» стандарт организаций СТО 00044807-001-2006 «Строительная теплотехника. Теплозащитные свойства ограждающих конструкций зданий» ввел существенно улучшенные коэффициенты теплопроводности для ячеисто-бетонных блоков и кладок на их основе по сравнению с нормируемыми СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», СП 23-101—2004 «Проектирование тепловой защиты зданий».

Значения коэффициентов теплопроводности позволяют для климатических условий Республики Башкортостан и средней полосы России в целом проектировать наружные стены зданий на основе ячеисто-бетонных блоков при уровне термосопротивления 3—3,5 м²•^оС/Вт толщиной 400 мм в соответствии с новыми требованиями по теплозащите при расчете теплоэнергетических показателей здания по удельным энергозатратам на единицу площади (объема) здания.

На практике используются два основных вида ячеистых бетонов — автоклавный газобетон и неавтоклавный пенобетон. Кроме различий по сырьевым компонентам и технологии изготовления эти бетоны имеют ряд принципиальных отличий, важных с точки зрения их применения в наружных стенах. Главное различие связано с величиной относительной деформации усадки, которая для кладки из автоклавных газобетонных блоков на основе известково-кремнеземистых вяжущих составляет согласно ГОСТ 25485-89 и СНиП П-22-81* около 40•10^-5, для неавтоклавных пенобетонных блоков — до 300•10^-5 (ГОСТ 25485-89, ГОСТ 21520-89). Это различие определяется отличием структурообразующих фаз материалов. При автоклавном производстве изделий на основе известково-кремнеземистого вяжущего формируется грубодисперсный кристаллический сросток гидросиликатной фазы, что резко снижает сорбционную составляющую усадки материала при десорбции влаги при сушке. Неавтоклавный пенобетон на основе портландцемента формирует кристаллический сросток гидросиликатов кальция, отличающийся высокой дисперсностью (удельная поверхность около 200 м²/г), что обусловливает значительное обжатие и деформирование кристаллитов сростка вследствие проявления поверхностного натяжения твердой фазы при потере адсорбционно-связанной воды [1].

В условиях конструктивного сопряжения стен с вертикальными элементами каркаса и дисками перекрытий, что абсолютно необходимо для обеспечения устойчивости и работоспособности этих стен при действии ветровой нагрузки и механических воздействий, усадка материала стены оказывается стесненной, что обусловливает развитие усадочных напряжений растяжения.

Помимо усадки наружная стена, конструктивно сопряженная по контуру, воспринимает термомеханические напряжения, связанные с перепадом наружной и внутренней температуры. В условиях изменения температуры от лета к зиме в климатических условиях средней полосы этот перепад составляет порядка 60°С, при этом термомеханические напряжения растяжения будут формироваться на наружной поверхности стены. При одинаковом коэффициенте линейного расширения для обоих видов ячеистых бетонов ±_t = 0,8•10^-5 град^-1 (СНиП II-22—81*), этот фактор оказывает практически одинаковое влияние на напряженное состояние наружных стен из разных ячеистых бетонов одинаковой средней плотности.

Для наружной стены, когда действует совокупность факторов, наибольшие напряжения растяжения формируются на наружной поверхности кладки в виде суммы напряжений от усадки, перепада температуры и действия ветровой нагрузки.

Была проведена количественная оценка влияния названных факторов, а также действия ветровой нагрузки для условий Республики Башкортостан (II ветровой район по СНиП 2.01.07—85*) на напряженное состояние и трещиностойкость наружных стен из кладок на клею названных выше ячеистых бетонов. Расчеты выполнены для кладок на основе двух по средней плотности блоков 500 и 600 кг/м³, актуальных для наружных стен, и бетона со средней плотностью 800 кг/м³, используемого для перегородок.

Прочность кладки при растяжении принималась равной расчетному сопротивлению ячеистых бетонов для предельных состояний второй группы Rbt,ser по СНиП 2.03.04—84*, что обосновывается когезионным характером разрушения кладки на клею при растяжении (разрушение по бетону). Этот уровень прочности содержит в своем значении надежность характеристики 95%, что делает его пониженным приблизительно на 30% относительно физического напряжения растяжения, соответствующего образованию трещин разрыва.

С учетом этого обстоятельства, а также неполной жесткости сопряжений стен с вертикальными элементами каркаса, принятой в расчетной схеме, можно констатировать согласно табл. 2, что использование автоклавных газобетонных блоков в качестве перегородок (внутри помещений) обеспечивает их трещиностойкость даже при полной реализации усадки на уровне 40•10^-5 с запасом примерно в два раза. При полной реализации усадки неавтоклавного пенобетона (300•10^-5) трещиностойкость перегородок не обеспечивается. Вероятно, такая продукция до использования в данных целях должна быть существенно осушена с доведением конечной усадки до H 60—100•10^-5 либо пенобетон должен модифицироваться введением расширяющих добавок или фибры.

Таким образом, расчеты, выполненные на ЭВМ с использованием программ SCAD и COSMOS, показали, что кладка на основе автоклавных газобетонных блоков в наружной стене в полном объеме обеспечивает трещиностойкость от действия всей суммы факторов во всем рассматриваемом диапазоне средней плотности блоков.

Кладка на основе неавтоклавных пенобетонных блоков в наружной стене по трещиностойкости неудовлетворительна и не может быть рекомендована в этих условиях без специальных мероприятий, нейтрализующих высокую усадку этого материала.