УДК 691.421-431

Материал “тёплый кирпич” (аэробрик)

Научный руководитель Макарычев Константин Владимирович – преподаватель кафедры строительных конструкций, оснований и фундаментов имени профессора Ю.М. Борисова Воронежского Государственного Технического Университета.

Арапова Александра Дмитриевна – студент направления строительства уникальных зданий Воронежского Государственного Технического Университета.

Тарасова Ксения Геннадьевна – магистрант Воронежского Государственного Технического Университета.

Аннотация: В данной статье мы хотели бы рассказать о такой инновации как “тёплый кирпич”. О том, из чего он состоит, его применение, плюсы и минусы по сравнению с его аналогами.

Ключевые слова: инновация, тёплый кирпич.

Строительство домов и их утепление достаточно затратная по времени работа. Так почему бы не совестить строительство с утеплением. Таким вопросом задались специалисты швейцарского исследовательского института Emра.

Изоляционные кирпичи представляют собой интересную альтернативу распространенному подходу многослойного строительства, поскольку они выполняют как структурные, так и тепловые функции ограждающей конструкции здания. Обычные кирпичи имеют теплопроводность 70-90 МВт/(m*K) или более. Заполняя эти кирпичи начинкой на основе гранул аэрогеля, снижается эквивалентная теплопроводность с 91 до 59 МВт/(m*K), что соответствует U-значению этих “аэробриков” всего 0,157 Вт/ (м²·К) при толщине 365 мм. Из этого следует то, что при использовании “Теплых кирпичей” (аэробриков), можно уменьшить толщину изоляционных кирпичей, тем самым увеличивая пространство и открывая новые возможности в архитектуре.

Давайте поподробнее рассмотрим керамический блок и аэрогель.

Керамические блоки:

Керамические блоки являются революционной разработкой в области строительства, представляя собой искусственный керамический камень со сложной структурой. Они служат современной заменой пустотелым кирпичам, обладающей рядом преимуществ. Крупные Размеры: Керамические блоки могут иметь размеры в 2-14 раз больше стандартного кирпича. Такое значительное увеличение размеров обусловлено объединением воздушного пространства и жестких керамических перегородок. В результате формируется оптимальное сочетание прочности и теплоизоляционных свойств. Отличная Теплоизоляция: Коэффициент теплопроводности керамического блока составляет 0,13 0,2 Вт/(м·К), что значительно ниже, чем у пустотелого кирпича (0,35-0,5 Вт/(м·К)). Это позволяет в малоэтажных зданиях отказаться от дополнительной теплоизоляции фасадов. Конструктивные Особенности: Несмотря на высокие теплоизоляционные свойства, керамические блоки остаются морозостойкими. Однако для обеспечения долговечности их необходимо защищать от внешних воздействий, таких как влага и перепады температур. Для этого применяются штукатурка, облицовка лицевым кирпичом или другие фасадные решения. Других преимущества керамических блоков: Высокая прочность и долговечность, огнестойкость, пористая структура, обеспечивающая отличные звукоизоляционные свойства, простота и быстрота монтажа, экономия строительных материалов: за счет большого размера блоков, широкий ассортимент размеров и форм для различных архитектурных решений. Таким образом, керамические блоки являются превосходной альтернативой традиционному кирпичу в современном строительстве. Сочетая отличные конструктивные характеристики и теплоизоляционные свойства, они позволяют возводить надежные и энергоэффективные здания с минимальными затратами.

Аэрогель

Аэрогель - фантастический материал с потрясающими свойствами. Внешне он похож на гель, однако его особенностью является полное замещение жидкой фазы газообразной. Но что делает аэрогель весьма уникальным? Низкая плотность - это одно из его главных отличий. Кроме того, он обладает такими свойствами, которые не встретишь у других материалов: твёрдость, прозрачность, жаропрочность и низкую теплопроводность.

Главные характеристики аэрогеля:

Теплопроводность: аэрогель превосходит традиционные изоляционные материалы в два-пять раз в плане теплоизоляции (теплопроводность минеральной ваты составляет 0,03-0,047 Вт/(мк), тогда как аэрогель имеет теплопроводность 0,013-0,016 Вт/(мк));
Гидрофобность: аэрогель не взаимодействует с водой, что позволяет ему не подвергаться плесени и гниению;
Физическая стойкость: аэрогель не теряет свою форму даже при сжатии или растяжении;
Экологическая безопасность: в составе аэрогеля нет вредных веществ;
Пожаробезопасность: аэрогель имеет класс горючести А1 в соответствии с европейским стандартом и не выделяет дым;
Легкий удельный вес: в некоторых областях применения важную роль играет вес материала. Утеплители на основе аэрогеля имеют значительно меньший вес по сравнению с традиционными аналогами;

Такие удивительные характеристики делают аэрогель востребованным и необычайно полезным материалом. Будь то в строительстве, авиации или других отраслях, где требуется совмещение легкости, теплоизоляции и стойкости, аэрогель всегда будет надёжным выбором.

К сравнению хотелось бы рассказать об обычном кирпиче и об керамических блоках.

Кирпич:

Кирпич изготовляют как полнотелым, так и пустотелым (объём пустот 13–45%). Оба вида кирпича имеют одинаковые марки по прочности на сжатие (75–300 кг/см²). Средняя плотность у полнотелого кирпича 1600–1800 кг/м3. Теплопроводность 0,8–0,7 Вт/(м·К), у пустотелого 1300–1500 кг/м³ и 0,5–0,6 Вт/(м·К) теплопроводность.

Плюсы дома из кирпича:

Устойчив к воздействию климатических факторов;
Не подвержен разрушению вредителей. Мыши, древоточцы, короеды и другие вредители не могут нанести вред камню;
Может эксплуатироваться много лет без необходимости в ремонте фасада;
Огнестойкость;
Звукоизоляция. Кирпич характеризуется высоким уровнем шумоизоляции и звукоизоляции, гасит акустические колебания;
Не боится грибка, плесени. Даже если стена зарастет мхом, ее можно очистить, помыть — внешность восстановится;

Минусы:

Тяжелый строительный материал. По этой причине приходится возводить более крепкий фундамент, который будет стоить дороже;
Низкая теплоизоляция. Теплопроводность изделия достаточно высокая, поэтому, несмотря на то что материал быстро прогревается зимой, дом необходимо дополнительно утеплять;
Непрезентабельный вид без декоративной отделки;
Уходит много времени на строительство;

Вывод: если рассматривать кирпичный дом в плане многоэтажных жилых домов, то такой материал идеально для этого подойдет, однако строительство будет долгим и потребуется хорошее утепление. Если рассматривать кирпичный дом в плане частного дома, то кирпич хорошо подойдет, однако если этот частный дом из кирпича рассматривается для дачи, то есть дом будет эксплуатироваться не всё время, то такой вариант не подойдёт. Если отопление дома происходит не постоянно, а только в некоторые периоды, то на границе тёплой и холодной части конструкции будет собираться влага, что приведет к разрушению материала

Керамические блоки

Про керамические блоки я писала выше, поэтому рассмотрим только плюсы и минусы:

Рассмотрим плюсы:

Низкая теплопроводность: Благодаря пористой структуре и замкнутым воздушным камерам керамические блоки обладают отличными теплоизоляционными свойствами, что позволяет поддерживать комфортную температуру в помещении даже без дополнительного утепления;
Тепловая инертность: Однослойные стены из керамических блоков имеют высокую тепловую инертность, что означает, что они медленно нагреваются и медленно остывают. Это обеспечивает стабильный микроклимат в помещении, предотвращает резкие перепады температуры и создает комфортные условия для проживания;
Простота и скорость возведения: Большие размеры керамических блоков позволяют значительно ускорить строительство стен. Укладка одного блока заменяет укладку нескольких кирпичей, что сокращает сроки и трудозатраты;
Долговечность: Керамические блоки обладают высокой прочностью и долговечностью, срок их эксплуатации превышает 50 лет. Материал устойчив к атмосферным воздействиям, механическим повреждениям и биологическому разложению;
Небольшой вес: Керамические блоки имеют пористую структуру, что делает их легкими. Это уменьшает нагрузку на фундамент и упрощает транспортировку материала;
Экономичность: При строительстве из керамических блоков требуется меньшее количество раствора по сравнению с кирпичной кладкой. Кроме того, отсутствие необходимости в дополнительном утеплении позволяет сэкономить на материалах и монтажных работах;
Хорошая звукоизоляция: Пустоты и воздушные камеры в структуре керамических блоков эффективно поглощают звуковые волны, обеспечивая высокий уровень звукоизоляции как внутри помещения, так и снаружи;
Огнеупорность: Керамические блоки изготавливаются из негорючих материалов и не выделяют вредных веществ при воздействии огня. Это делает их безопасным и надежным строительным материалом;
Экологичность: Для производства керамических блоков используются только натуральные компоненты, такие как глина, песок и вода. Материал не содержит вредных веществ и безопасен для здоровья человека и окружающей среды;

Минусы:

Тонкие внешние стенки: Внешние стенки керамических блоков могут быть относительно тонкими, что требует осторожности при транспортировке и монтаже;
Ручная штроба: Рекомендуется штробить стены из керамических блоков вручную с использованием молотка и зубила, так как перфоратор может повредить материал. Это может увеличить трудозатраты на проведение коммуникаций;
Водопоглощение: Керамические блоки имеют относительно высокую водопоглощаемость. При неправильной эксплуатации или недостаточной защите от влаги это может привести к образованию трещин и другим проблемам;
Требовательность к квалификации строителей: Монтаж керамических блоков требует определенных навыков и квалификации. Не все строители обладают необходимым опытом и знаниями, что может привести к ошибкам и ухудшению качества строительства;

Вывод: из керамических блоков можно быстро построить экологичный дом, который будет отвечать всем качествам комфортной жизни, однако проект дома необходимо подгонять под размеры блоков так, как от блоков нельзя отрезать лишний кусок. Так же дом необходимо будет задуматься о фасаде здания.

Вернёмся к аэробрику или как его ещё называют “Теплый кирпич”.

Разберём плюсы и минусы аэробрика
Преимущества использования аэробрика в строительстве:

Прочность и долговечность. Качество материала является основой успешного строительного процесса и обеспечивает долговечность всей постройки;
Экологическая безопасность. Аэробрик изготовлен из натуральных компонентов - обожженной смеси глины и песка. Это экологически чистый материал;
Возможность реализации смелых архитектурных решений. Аэробрик позволяет возвести строения разной сложности, давая полную свободу для творческой реализации проектов;
Теплоизоляция. Блоки из аэробрика имеют полости, заполненные аэрогелем, что обеспечивает отличное сочетание прочности и теплоизоляционных свойств. Даже при средней температуре +10°C стена из аэробрика толщиной 165 см имеет теплофизические характеристики, не уступающие стене из кирпича толщиной 263 см с перлитовым заполнением. Обычный пустотелый кирпич, в свою очередь, в 8 раз хуже сопротивляется холоду, чем кирпич с аэрогелем. Кроме того, аэробрик может выдерживать нагрев до 300°C;
Небольшой вес. Легкий материал не создает избыточной нагрузки на фундамент, что позволяет снизить затраты на его устройство;
Сокращение общих расходов на строительстве. Благодаря использованию блоков большого размера, требуется меньше времени на их кладку и меньше раствора. Кроме того, отпадает необходимость дополнительного утепления;

Таким образом, использование аэробрика при строительстве обеспечивает прочность, экологическую безопасность, возможность реализации архитектурных идей, отличную теплоизоляцию, небольшой вес и сокращение расходов, делая его оптимальным выбором для строительных проектов.

Минусы:

Стоимость. Производство достаточно затратное (Один квадратный метр стены, сложенной из них, стоит около 500 швейцарских франков, или порядка 54 000 руб., по состоянию на январь 2024 г).

Вывод исходя из сравнения Аэробрика с кирпичом и керамическим блоком:

Аэробрик выигрывает по всем параметрам, кроме цены, однако так, как материал новый, о долговечности пока сложно сказать.

Аэробрик является инновационной технологией в строительстве, но так, как материал дорогой он не может быть пущен в массовое использование. Однако, он открывает большие возможности в строительстве и в строительстве подземных сооружений.

Список литературы

Аэрогель. Источник:httрs://ru.wikiрediа.org/wiki/Аэрогель
“Дом из керамоблоков: плюсы и минусы строительства”. Источник: httрs://reаlty.rbc.ru/news/61f66e569а79471bb1987cf7
Интернет ресурс университета EMPA, исследование “Аэробрик”. Источник: httрs://www.emра.ch/web/s312/аerobrick_new?inheritRedirect=true
Керамический блок. Источник: httрs://ru.wikiрediа.org/wiki/Керамический_блок
Кирпич “Большая Российская Энциклопедия”. Источник: httрs://old.bigenc.ru/technology_аnd_technique/text/2067507
“Чем керамический блок отличается от обычного кирпича?”. Источник:httрs://dzen.ru/а/YOVokРCnhWEqo5р9