3.3 Используемые материалы.
Не смотря на многовековую историю использования бетона, этот материал является основным в современном строительстве. И благодаря различным своим свойствам является незаменимым. Он же будет являться основным в строительстве выставочного павильона. В последние годы в ряде свойств бетона прибавилось еще несколько пунктов это:
-бетон способный поглощать углекислоту из воздуха
-светопропускающий бетон
- пластичный бетон, более резистентен к трещинообразованию по сравнению с традиционным бетоном и к тому же примерно на 40% легче последнего.
Все эти виды бетона могут быт применимы в строительстве выставочного павильона представляющего Казахстан на выставке EXPO 2017.
Активно внедряющиеся в данной сфере новые материалы, такие как пенополистирол, акустические мембраны, паровоздушные защитные слои, разнообразные стекловолоконные изоляционные системы и т. д., так же могут служить арсеналом для гибкого управления строительными компаниями своими удельными издержками и контроля над энергоемкостью. Так, одним из относительно недавних и очень многообещающих трендов в данном сегменте стало массовое внедрение т. н. конструктивных теплозащитных панелей (Structural Insulated Panels, SIPs). Эти новые системы утепления стен состоят из жестких пеноизоляционных листов, прокладываемых вперемешку со слоями из т. н. ориентированно-стружечных плит, ОСП. В результате этой комбинации двух разных материалов достигается высокая конструкционная прочность стенной изоляции и, кроме того, поскольку практические разновидности SIPs обладают различной толщиной, это позволяет достаточно широко варьировать меру теплосопротивления изоляционного покрытия (т. н. R-Value, — в диапазоне от 13,5 до 25).
Интенсивное развитие строительной техники естественно возможно благодаря введению индустриализации в строительной индустрии, и появлению других строительных и конструктивных систем. Появилось большое количество принципиально новых по конструктивным и декоративным показателям строительных материалов и систем. Однако, во многом благодаря увеличению конкуренции среди производителей на рынке строительных материалов неизменно происходит неизбежное их удешевление, а зачастую и улучшение качества, а так же ассортимента.
В последнее десятилетие в архитектуре наблюдается устойчивая тенденция к использованию для освещения помещений естественного света, что приводит к росту популярности стеклянных крыш. В ногу с требованиями архитектуры идут и технологии производства. Мировыми и отечественными производителями накоплен огромный опыт производства уникальных видов стекла, которые, помимо своей традиционной функции – обеспечения естественного освещения, помогают решать еще и задачи энергосбережения, а также проблемы акустики.
В проектируемом павильоне предусмотрена панорамная стеклянная крыша, несущая в себя ряд функций.
- во первых инсталляционная составляющая, наблюдение посетителями за движением ветроулавливающих пластин установленных крыше здания.
-во вторых это возможность управления направлением солнечных лучей, изменение уровня инсоляции помещения всего третьего этажа павильона.
- в третьих эстетическая составляющая, возможность обозрения посетителем территории EXPO с высоты третьего этажа.
Не так давно проектировщики, архитекторы, дизайнеры были ограничены в возможностях использования стекла в кровельных системах зданий и сооружений. Но с развитием материалов в строительной отрасли первоначальное использование малогабаритного стекла, в силу его малой прочности, отошло на задний план. Это связано с появлением более прочных и безопасных видов стекла.
Быстрому росту объемов строительства таких крыш мешают несколько факторов:
-Отсутствие нормативной документации.
-Высокая стоимость.
-Особенности эксплуатации.
В устройстве стеклянных кровель есть свои требования к вентиляции помещений, пожарной безопасности, системам удаления снега и водоотвода с поверхности крыши. В эксплуатации кровли из стекла являются более дорогими в сравнении с обычными кровлями, за счет необходимости очищения минимум 2 раза в год
Но появление новых технологий стало толчком к производству стеклянных кровель. Если раньше стекла считались материалом с повышенной теплопродностью, что приводило к потере тепла и соответственно перерасходу электроэнергии, то с возможностью применения современных стеклопакетов или специальных энергосберегающих стекол позволило решить эту проблему. Более того, в связи с возможностью использовать естественный свет для освещения внутренних помещений существенно снизились расходы на электроэнергию.
Как правило к стеклу для кровель предъявляются требования обеспечивающие безопасность, энергоэффективность и эстетику.
Основным свойством стеклянной кровли является ее светопрозрачность, которое используют для освещения внутренних помещений естественным светом, что позволяет значительно экономить электроэнергию.
Однако кроме отличных оптических свойств, стекло должно удовлетворять целому ряду дополнительных требований в области теплоизоляции: в том числе, оно должно «уметь» ограничивать перегрев помещений при солнечной погоде и уменьшать теплопотери в холодное время года.
Одно из важнейших требований к материалу стеклянной кровли – это прочность. Ее должно хватать на то, чтобы, помимо собственного веса стекла, выдерживать ветровую и снеговую нагрузки (с «запасом» на случай обильных снегопадов!), а также производимые ремонтные и эксплуатационные работы на крыше.
Чтобы обеспечить травмобезопасность в устройстве стеклянных кровель используется закаленное стекло, триплекс или стекло с нанесенной пленкой. Прочность такого стекла в 4–5 раз выше, чем обычного, при его разрушении распад происходит на мелкие фрагменты, не имеющие острых углов. А триплекс (его еще называют ламинированным стеклом) – это своеобразный «сэндвич», состоящий из двух или более листов обычного полированного стекла, скрепленных между собой посредством специальной пленки. Такое стекло обладает повышенной ударопрочностью, а скрепляющая пленка не дает ему распадаться на осколки при разрушении. В настоящее время защитных покрытий великое множество. Среди их свойств обеспечение повышенной травмобезопасности без утери основной характеристики стекла- прозрачности. Помимо всего прочего такие стекла характеризуются таими свойствами как:
-тепло- и звукоизоляция
-стойкостью к перепадам температур
Например, многослойное ударопрочное стекло Stratobel, производства AGC Flat Glass, с поливинилбутиральной пленкой (PVB) представляет собой конструкцию, состоящую из двух или более листов стекла, соединенных одним или несколькими слоями пленки PVB, которая может быть как прозрачной, так и цветной либо декоративной.
Армированное стекло - это один из тех материалов, которые пользуются популярностью среди проектировщиков для повышения прочности светопрозрачных частей кровельных систем. Так как при разрушении стекло остается целым из-за металлической сетки внедренной в его структуру. При этом повышается его пожаростойкость. Защитить от открытого пламени или продуктов горения могут специальные пожаростойки стекла. Например в состав стекол Pyrobel и Pyrobelite (производства AGC Flat Glass) включены специальные слои, которые под воздействием высоких температур расширяются и превращают стекло в непрозрачный барьер, сдерживающий распространение пламени, дыма и высокой температуры. Кровля из такого стекла способна защитить дом от распространения огня с соседних горящих объектов.
Находясь на кровле, отдельные участки стекла могут прогреваться на солнце неравномерно, разница температур между основной поверхностью и ее участком на стыке с рамой может составлять 30–35 °С. Такой перепад температур вызывает «термошок» и разрушение стекла, поэтому специалисты рекомендуют использовать стеклопакеты, состоящие из двух частей, например, триплекса и закаленного стекла. Избежать разрушения конструкции по причине термошока можно, используя закаленные стекла, прошедшие испытания терм выдержкой.
Инновационные технологии в производстве стекла.
Энергоэффективность.
Это выражение характеризует грамотно и эффективно регулировать энергозатраты на обеспечение здания с большой площадью остекления. Данные свойства стеклу придают специальные покрытия стекла тончайшими слоями на основе оксида редкоземельных металлов.
Энергоэффективное остекление можно разделить на три вида:
-теплосберегающее;
-солнцезащитное;
-комбинированное (солнцезащита + теплосбережение).
Для экономии электроэнергии, потребляемой на охлаждение помещений летом, применяются солнцезащитные стекла – они отражают световые потоки, а нанесение специального рисунка и тонировки позволяет регулировать уровень светопропускаемости в помещение.
Так называемый коэффициент эмиссии является основным показателем способности стекла к отражению теплового излучения. Соответственно чем он меньше, тем эффективнее материал отражает тепло. Такие стекла пропускают солнечный свет в помещение, а аккумулированное внутри помещений тепло они отражают обратно. Обычное стекло с одинаковой интенсивностью отражает накопленную энергию как внутрь, так и наружу, в случае же низкоэмиссионного стекла интенсивность излучения наружу падает в несколько раз.
Среди новых технологий позволяющих улучшить свойства стекла стали использовать различные типы напылений. Одним из последних достижений науки является мягкие покрытия, они наносятся на стекло в ходе электрохимических процессов в условиях глубокого вакуума в специальных установках – коатерах.
Последняя разработка - «переключаемое стекло» - которое работает в двух режимах – прозрачном и матовом. Стекло должно подключатся к источнику питания, нажав на кнопку может менять свою светопрозрачность. Летом стекло, переключенное в матовое состояние, сокращает тепловую нагрузку, а зимой, прозрачное, позволяет пропускать больше дневного света и естественного тепла.
Рисунок номер 29. Образец «переключаемого» стекла: а)первый режим «матовое», б) второй режим «прозрачное»
Самоочищение. В качестве примера возможно привести самоочищающееся стекловые материалы Pilkington Active™. УФ-излучение воздействуя на стекло разлагает органические загрязнения - это первый этап очищения, вторым этапом. Вторым этапом вода, попадая на стекло смывает грязь. Конечно если объект расположен в очень загрязненном районе города, то идеальной прозрачности не будет и все же его использование в остекленении кровель делает возможность избавится от необходимости очищения стекол вручную и связанных с этим затрат и рисков.
Помимо вышеперечисленных свойств существуют стекла с антибактериальным покрытием, которое уничтожает более 99 % болезнетворных бактерий и не дает распространиться грибку, гигиенические показатели условий помещения, подверженных воздействию микробов. В Казахстане на данный момент времени практически не производятся необходимые виды стекла для работ на кровле здания, здесь применима продукция производимая зарубежными производителями.
Борьба со снежными заносами.
Из-за снеговой нагрузки, которая серьезно угрожает безопасности эксплуатации объекта, снег закрывает стекло, делая его полупрозрачным или вовсе непрозрачным, чем сводит «на нет» все преимущества архитектурного решения стеклянной кровли. А в условия эксплуатации стеклянной кровли в городе Астана это проблема стоит особенно остро.
Традиционным способом решением данной проблемы считается увеличение угла наклона кровли уже находясь на стадии проектирования и установление особого кабеля электрообогрева. Механическое воздействие при удалении снега и наледи не может быть применено так как является очень опасным, по ряду объективных причин. Поэтому стекла с электроподоогревом, являются перспективным путем решения этой проблемы, что давно и с успехом используются в автомобильной промышгленности.
В электрообогреваемые стеклопакеты подается напряжения на токопроводящее покрытие, при этом температура стекла повышается, снег подвергается температурному воздействию и тает , затем вода стекает с его поверхности. Применение закаленного стекла и триплекса в конструкции электрообогревных стеклопакетов обеспечивает их безопасное исполнение. Производство таких стеклопакетов – дело достаточно сложное и реализуется оно чаще всего специализированными компаниями, освоившими производство этого вида продукции.
В проектируемом павильоне стеклянная кровля несет в себе задачу не только естественной инсоляции помещения, но и панорамного вида на близ лежащую территорию.