Идеальных строительных материалов не бывает. Каждый материал или строительная система имеет свои особенности, достоинства и недостатки. Всегда ли потенциальный застройщик понимает их в процессе принятия решения? Далеко не всегда. Не хватает достоверной информации, да и трудно провести анализ более чем десятка существующих строительных систем самостоятельно.

Мы разработали методику для анализа строительных систем через их комплексную оценку по 33 критериям. По ней любой застройщик может выбрать ту систему строительства, которая отвечает его потребностям.

Проведенная нами оценка 11 распространенных и достаточно новых стройсистем дала нетривиальные результаты. Общепринятые системы: кирпич, бетон, «сэндвич», дерево — показали весьма невысокие результаты, это говорит о том, что строить по ним сегодня неэффективно. И наоборот, строительные системы на основе таких еще не раскрученных материалов, как соломенные блоки или геокар, обладают очень хорошими показателями.

Методика оценки

При выборе строительной системы необходимо учесть множество факторов и сделать их интегральную оценку. С одной стороны, важно максимально полно учесть все значимые характеристики, свойства и аспекты строительной системы. С другой — не потеряться в их разнообразии и многочисленности. Этим требованиям, на наш взгляд, наилучшим образом отвечает балльная взвешенная критериальная оценка. Многочисленность критериев помогает сделать анализ более полным и всесторонним.

Итак, в чем состоит наша методика? Каждая строительная система по тому или иному свойству получала экспертную оценку по пятибалльной шкале от «–2» до «+2», включая ноль. Баллам приписывались следующие смысловые значения: «–2» (весьма плохо), «–1» (плохо), «0» (средне), «+1» (хорошо), «+2» (очень хорошо). Шкала с отрицательными и положительными значениями была выбрана не случайно: часть использованных характеристик имеет явно выраженные полезные (+) и вредные (–) значения. Так, критерий «усадка после постройки» имеет явные негативные последствия. Было бы нелогично добавлять за него баллы, что пришлось бы делать при использовании положительной шкалы. С другой стороны, добавлять положительные баллы за отсутствие негативного свойства также несообразно, поэтому безусадочные стройсистемы получили в соответствующей графе нули.

В то же время ряд свойств не имеет знакопеременных характеристик, но тем не менее может описываться знакопеременными значениями, если среднему значению присваивать нулевую оценку. Например, теплоизоляционная способность может вполне корректно оцениваться отрицательными и положительными значениями. Применительно к критерию «теплоизоляционные свойства» это обосновывается наличием того или иного среднего уровня теплоизоляции. Это могут быть разные уровни: нормативный, экономически или экологически оптимальный и т. д. Важно, что в принципе он имеется, это и позволяет оценивать теплоизоляцию как недостаточную (отрицательную), удовлетворительную или очень хорошую. 

Однако суммировать полученные оценки непосредственно было бы неразумно, поскольку очевидна большая разница в значимости (весе) различных свойств и характеристик. Например, характеристики, связанные с безопасностью, теплоизоляционной способностью или стоимостью, несомненно, более значимы, чем послепостроечная усадка или вариативность отделки. Хотя в исключительных случаях вес последних факторов может резко возрасти, все же в обычных условиях они менее существенны.

Каждому критерию экспертно присваивалась значимость (вес) по десятибалльной шкале. Общее количество баллов для каждой строительной системы вычислялось по формуле: сумма баллов = ∑ (оценка × вес критерия)

Таблица: Сравнительная комплексная оценка различных строительных систем

Строительные системы

Заметим, что наша методика оценивает именно строительные системы, а не отдельные материалы. Дело в том, что использование определенного материала не полностью определяет качество будущего строения. Более того, одни и те же материалы могут использоваться в конструкциях по-разному и в разных комбинациях. Так, бревна или брусья, уложенные горизонтально, дадут одно качество, а поставленные вертикально — совершенно другое.

Под строительной системой понимается совокупность основных строительных материалов вкупе со способами их использования в конструкции здания. Например, под понятием «деревомассив» понимаются строительные системы, в которых дерево укладывается горизонтально. Это могут быть обструганные или оцилиндрованные бревна, клееные брусья и т. д. Если то же дерево мы используем в конструкции вертикально, то получим другую строительную систему — каркасную. Она кроме каркаса состоит еще из различных стеновых материалов.

К настоящему времени известно множество материалов и строительных систем. Здания могут выполняться из дерева, кирпича, бетона или из комбинаций этих материалов. Дома могут возводиться по каркасной, монолитной и другим технологиям. Известны и экзотические системы строительства, например из бутылок или из старых автомобильных покрышек. Ниже мы рассмотрим наиболее распространенные системы, а также некоторые перспективные новые и хорошо забытые старые.

Следует отметить, что понятие строительной системы в первую очередь характеризует несущие стены. Фундамент, крыша, перекрытия и перегородки в некоторой степени независимы от материалов и конструкции основных стен.

Кирпич и пенобетон, солома и «теплостен»

Итак, мы выбрали для сравнения 11 строительных систем. Что мы под ними понимали? Мы начали оценку с хорошо всем известной технологии кирпичного строительства. Под кирпичной системой здесь подразумеваются стены из обычного глиняного кирпича толщиной в полтора кирпича (38 см), оштукатуренные цементной штукатуркой с одной или двух сторон. Это самый распространенный формат кирпичных стен.

Под пенобетонной системой мы подразумеваем использование конструкционного пенобетона марки 500–600 (то есть плотностью 500–600 кг/м³) с толщиной стены 0,4–0,5 м. Под деревомассивными системами будем понимать стройсистемы, в которых бревна или брусья укладываются горизонтально. Это как традиционные технологии, так и новые типа клееного бруса.

В западных странах распространена характерная легкокаркасная система строительства малоэтажных зданий. Каркас обычно деревянный, из нетолстых брусовых стоек с малым (0,6–0,8 м) шагом с соединениями элементов на металлозубчатых пластинах. Жесткость достигается использованием наружных и внутренних мембран из фанеры или ориентированных древесно-щеповых плит. Межстоечным утеплителем чаще всего служит минеральная вата или пенополистирол. При этом применяются паро- и ветрозащитные мембраны. Данная технология у нас обычно именуется канадской. Она рассмотрена в двух вариантах в зависимости от применяемого теплоизолятора: минваты или пенополистирола.

Пенополистирол в силу своей относительной дешевизны и высоких теплоизоляционных свойств широко применяется в строительстве. Однако его использование сопряжено с рядом серьезных рисков, в том числе для здоровья. В составе полистирольного пенопласта содержатся следующие вещества: стирол, хлороформ, триметилбензол, этилбензол, изопропилбензол и целый ряд других органических веществ. Обычный (неэкструдированный) пенополистирол обладает большим разбросом качественных характеристик в зависимости от производителя, но в любом случае это далеко не безвредный материал.

Существует куст технологий возведения стен из пенобетонных блоков с усиленной путем внедрения пенополистирола теплоизоляцией. Пенополистирол может внедряться в виде гранул или внутреннего слоя. Выпускаются блоки различных типов, но их свойства близки, что позволяет отнести их в одну категорию. Их характеристики рассмотрены на примере распространенной системы «теплостен».

В последнее время возрождаются некоторые старые забытые технологии, такие как землебитная и саманная. Так, по строительству из грунтовых блоков в Европе принята и осуществляется специальная программа. К саману во всем мире, в том числе и в России, проявляют интерес участники экопоселений. Саман имеет ряд специфических достоинств и недостатков.

В восьмидесятых годах был разработан новый утеплительный материал на основе торфа и древесных опилок — геокар. Разработчикам удалось успешно решить сложную задачу: получить натуральное вяжущее вещество из исходного сырья и обойтись без синтетических добавок. Таким образом, был получен полностью натуральный утеплитель с большой сырьевой базой.

И наконец, новая для нашей страны, но уже насчитывающая более чем вековую историю технология строительства из прессованных соломенных блоков. Ее не следует путать с саманом, где добавляется глина. Эти перевязанные веревками блоки состоят исключительно из соломы, без каких-либо добавок. Используются стандартные прямоугольные соломенные блоки, получаемые в сельхозпроизводстве на пресс-подборщиках — тракторных прицепах, которые подбирают солому с поля и прессуют ее для удобства дальнейшего использования. В данной работе рассмотрены две разновидности «соломенной» технологии: каркасная и бескаркасная.

Оценки строительных систем

Кратко остановимся на свойствах стройсистем и отдельных материалов, а также на их оценках по нашей методике.

Кирпич

Как и другие керамические материалы, кирпич может иметь повышенную удельную активность естественных радионуклидов в готовых изделиях. Это нередко встречается в ситуациях, когда радиологический контроль сырьевых компонентов не производится должным образом. Однако по влиянию на здоровье он получает положительную оценку «+1».

Мнение о хороших теплоизоляционных свойствах кирпича ошибочно: чтобы получить хотя бы минимальное нормативное теплосопротивление для Новосибирска, потребовалась бы стена в 2,8 м толщиной. Теплосопротивление распространенной стены толщиной в 1,5 кирпича (38 см) составляет 0,7 м²×^оС/Вт, при минимально требуемых 3,7. Увеличение толщины кирпичной стены из соображений повышения теплоизоляции смысла не имеет: даже «теплый» (с пустотами) кирпич теплоизолятором не является. Неутепленные кирпичные дома требуют больших расходов на отопление.

Кирпич — материал не из дешевых. Он требует для укладки рабочих сравнительно высокой квалификации, а скорость строительства невысока. Все это приводит к отрицательной сумме баллов по основной группе критериев. По второй группе критериев кирпич получил довольно высокую положительную оценку, но по третьей снова уходит в минус. В итоге общая невысокая сумма баллов — меньше 30.

Бетон

Неутепленная бетонная стена получает общую минусовую сумму. Бетон в силу вариабельности его состава может представлять большую или меньшую опасность для здоровья. Исследования показали, что токсичность бетона зависит от использованных в производстве компонентов. Так, иногда применяемая при его производстве зола может иметь повышенную радиоактивность. Бетон на гранитном щебне часто бывает с избыточным радиоактивным излучением.

Пенобетон

В целом пенобетон имеет большую воздухопроницаемость, чем обычный бетон, и может рассматриваться как нейтральный по влиянию на здоровье. Имея схожие оценки по второй и третьей группам критериев, пенобетон выигрывает у кирпича по первой группе за счет лучших теплоизоляционных свойств, скорости, стоимости строительства и текущей ресурсообеспеченности (доступности на рынке). Это и определяет его сравнительно высокий общий балл.

Деревомассив

Дом из массива дерева (брус, бревно) хорошо влияет на здоровье, но он холодный (стены тонкие, теплоизоляция слабая). Деревянные дома дороги в эксплуатации и пожароопасны, что и предопределяет невысокую сумму баллов по основной группе критериев. Немного деревомассив набрал и по остальным группам, что и определило его нахождение в группе аутсайдеров. Деревомассивные дома, безусловно, нуждаются в утеплении. Но есть нюанс: хорошие теплоизоляторы для деревянных стен (соломитовые или камышитовые маты) сейчас не производятся, а применение искусственных утеплителей во многом перечеркивает экологические преимущества деревянных стен.

Канадская технология

Деревянный каркас с межстоечным минераловатным утеплением по канадской технологии имеет малую долговечность и относительно большую стоимость строительства. Это вкупе с остальными оценками определяет небольшую сумму баллов по первой группе.

Минерально-волокнистые утеплители обладают рядом недостатков. В их числе высокое влагопоглощение и низкая механическая прочность (из-за этого они могут давать усадку, образовывая сквозные пустоты). Для повышения прочности минеральные ваты иногда пропитывают полимерными смолами, получая минераловатные плиты, но это ухудшает их гигиенические характеристики. Кроме того, минераловатные утеплители должны быть надежно изолированы от внутреннего пространства во избежание попадания микроскопических обломков их волокон с током воздуха внутрь помещений.

Минераловатные плиты — недолговечный материал. При проведении исследований на старение было отмечено, что разрушение минераловатных плит происходит в два этапа. На первом этапе разрушается связующее вещество. На втором происходит процесс незначительной усадки плит по толщине и увеличение их теплопроводности, что связано с разрушением самих волокон. Последнее сопровождается выделением волокнистой пыли в окружающую среду. После 25 условных лет эксплуатации данного материала потеря массы составит более 18% для матов плотностью 74 кг/м³ и более 3% для матов плотностью 156 кг/м³. В целом эта система получает сумму баллов, лежащую в среднем диапазоне.

Аналогичная система с пенополистирольным утеплителем получает значительно меньшую сумму за счет выраженного негативного влияния на здоровье и большой опасности при пожаре. Пенополистирол хотя и относится к веществам, не поддерживающим горения, но при высокой температуре выделяет высокотоксичные пары. Эти пары часто приводят к отравлению, гибельному при пожаре.

Пенобетон + пеностирол

Система «пенобетон + пенополистирол» получает сумму баллов, сопоставимую с системой «каркас + минвата», несколько выигрывая по первой группе критериев и проигрывая по третьей.

Саман

Саманный дом получил неплохую сумму баллов, существенно большую, чем «кирпич» или «деревомассив». Немалую роль в этом сыграли дешевизна строительства, доступность материалов, хорошие буферные свойства.

Геокар

Каркасные стены с заполнителем геокаром, имея мало недостатков и много достоинств, получили высокий балл по всем группам критериев и, как следствие, высокую общую сумму.

Выводы

Избранный в данной работе алгоритм задает диапазон возможных значений для суммарных оценок от –334 до +334. Реальные значения для рассмотренных строительных систем оказались в диапазоне от –9 до +202. Можно констатировать, что разброс суммарных оценок оказался весьма значительным.

При общем взгляде на полученные результаты бросается в глаза, что строительные системы разбились на три группы (не считая изгоя — неутепленной бетонной стены). Первая — «аутсайдеры», набравшие 20–40 баллов. Это кирпич, деревомассив, «канадка» с пенополистиролом. Вторая — «середняки» с 70–90 баллами. Это пенобетон, канадская с минватой, теплостен, саман. Третья — «лидеры», набравшие 138–202 баллов. Это геокар и обе соломенные технологии. Абсолютным же лидером по набранным баллам стала технология прессованных соломенных блоков в сочетании с деревянным каркасом.

Соло соломы

Свойства соломы как строительного материала мало знакомы широкой публике, и поэтому есть смысл остановиться на них подробнее. Начнем с того, что у соломы высокие теплоизоляционные свойства. Они в 3,5–4 раза выше, чем у дерева поперек волокон (и в 6–7 лучше, чем вдоль). Это позволяет отнести прессованную солому к хорошим утеплителям. Стоимость эксплуатации соломенных домов благодаря хорошей теплоизолированности низка.

Солома не только не вредна для здоровья — она обладает оздоровительными свойствами. Об этом говорят как субъективные оценки живущих в соломенных домах, так и объективные свидетельства (например, статистические исследования французских медиков). Даже дерево, имеющее по этому параметру высокую оценку, проигрывает соломе.

Стоимость строительства из соломы одна из самых низких. При этом заметим, что рынок соломенных блоков как строительного материала еще не устоялся, и поэтому на нем зафиксированы большие колебания цен. Так, блоки на первый соломенный дом в Белоруссии (15 тонн, вес среднего блока 20 кг) обошлись в две бутылки водки. Однако в Подмосковье в условиях ситуационного дефицита в некоторых случаях приходилось покупать блоки по несколько тысяч рублей за тонну.

Соломенные дома пожаробезопасны. Людям, не знакомым с технологией, трудно поверить, однако это доказано не только многочисленными испытаниями в разных странах мира, но и реальными случаями возгораний в соломенных домах. Дело в том, что спрессованная солома сама по себе горит плохо (спрессованная до большей плотности не горит вообще). Солома, закрытая глиняно-известковой штукатуркой, теряет способность воспламеняться и предохраняет от воспламенения деревянный каркас.

Строятся соломенные дома быстро: так, закладка блоков в каркас занимает всего несколько дней. Хотя соломенно-блоковой технологии возведения домов уже около сотни лет, можно утверждать, что долговечность правильно построенных и эксплуатируемых соломенных домов будет не меньше, чем деревянных.

Текущая ресурсообеспеченность по соломенным блокам низка: рынок предложения не сформирован из-за несложившегося спроса. Однако потенциальная ресурсообеспеченность очень высока из-за избытка ежегодно образующейся соломы, она многократно превышает максимально мыслимые потребности строительной отрасли.

Еще несколько заслуживающих внимания характеристик соломы. Послепостроечная усадка отсутствует из-за того, что блоки предварительно напряжены. Соломенные блоки имеют хорошие шумо- и виброизоляционные свойства. В правильно построенных соломенных домах не поселяются грызуны. Буферные свойства стен из соломенных блоков в несколько раз выше, чем деревянных, что было подтверждено проведенными в Германии испытаниями.

Системы строительства из соломенных тюков имеют минимум отрицательных оценок по нашей методике: только по текущей ресурсообеспеченности, по построечной пожаробезопасности и устойчивости к длительному (более нескольких недель) увлажнению. Бескаркасная технология имеет более низкую оценку из-за меньшей вариативности фасадной отделки. Однако по большинству критериев эти системы имеют высокие оценки. В результате строительные системы, связанные с соломенными блоками, получили очень высокие суммы баллов.