
- •В.В.Плотников,
- •Введение
- •1 Основные факторы, воздействующие на ограждающие конструкции зданий
- •2 Математическая модель теплопередачи через ограждающие конструкции
- •3 Основные требования к теплофизическим свойствам ограждающих конструкций зданий
- •3.1 Расчетные параметры воздуха и влажности в помещениях зданий
- •3.2 Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций
- •3.3 Долговечность наружных стен зданий
- •3.4 Сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций
- •3.5 Сопротивление паропроницанию ограждающих конструкций
- •4 Конструктивные системы зданий
- •5 Технология устройства теплоизоляционных систем
- •5.1 Системы с утеплителем с внутренней стороны ограждающей конструкции
- •5.2 Системы с утеплителем в качестве внутреннего слоя
- •Кирпичные и блочные стены
- •5.2.5 Теплоэффективные облегченные стены для зданий с деревянным и металло-деревянным каркасом
- •5.3 Системы наружной теплоизоляции "мокрого" типа
- •5.3.1 Общие сведения
- •5.3.2 Основные свойства систем теплоизоляции «мокрого типа»
- •5.3.3 Системы с жестким закреплением утеплителя на стене
- •5.3.4 Системы с подвижными элементами крепления утеплителя
- •5.3.5 Теплоизоляция "мостиков холода"
- •5.4 Вентилируемые навесные фасады
- •5.4.1 Общие сведения
- •5.4.2 Подоблицовочные конструкции
- •5.4.3 Теплоизоляция для вентилируемых фасадов
- •5.4.4 Облицовочные материалы для вентилируемых фасадов
- •7 Технология крепления фасадных элементов
- •7.1 Общие сведения
- •7.2 Крепеж плитных утеплителей в системах наружного утепления "мокрого" типа
- •7.3 Крепеж элементов навесных (вентилируемых) фасадов
- •7.4 Крепежные элементы для "сэндвич-панелей"
- •7.5 Выбор фасадного крепления
- •8 Технология устройства защитно-декоративных покрытий фасадов зданий
- •8.1 Материалы для предварительной подготовки и ремонта поверхностей перед отделкой
- •8.1.1 Выравнивающие штукатурки и шпаклевки
- •8.1.2 Грунтовки и специальные составы
- •8.2 Фасадные краски и покрытия
- •8.2.1 Краски на органических растворителях
- •8.2.2 Водоразбавляемые краски
- •8.3 Декоративные штукатурки и покрытия
- •8.3.1 Декоративные штукатурки
- •8.3.2 Структурные краски
- •8.3.3 Каменные пластеры
- •8.4 Облицовочные материалы
- •8.4.1 Натуральный камень
- •8.4.2 Облицовочные плитки
- •9 Перспективные технологии устройства энергоэффективных стен
- •1. СНиП 3.01.01–85. Организация строительного производства. – м.: Стройиздат, 1985. – 56 с.
- •2. СНиП 12.03.99. Безопасность труда в строительстве. Общие положения.-м., 1999.
- •3. СНиП 12.04.99. Безопасность труда в строительстве. Строительное производство.- м., 1999.
- •1 Основные требования к теплозащитным свойствам ограждающих конструкций зданий
- •5.3.2 Основные свойства систем теплоизоляции «мокрого типа»
- •5.3.4 Системы с подвижными элементами крепления утеплителя….
- •5.4.4.12 Облицовочные изделия из композитных материалов..
- •3 Современные конструктивные системы зданий
- •4 Конструкционные материалы для ограждающих конструкций
- •4.1 Лесоматериалы
- •4.2 Штучные материалы
- •4.2.1 Общие сведения
- •4.2.2 Материалы для каменной кладки
- •4.2.3 Кирпичи и камни (блоки) керамические
- •4.2.4 Кирпичи и камни (блоки) силикатные
- •4.2.5 Камни (блоки) бетонные
- •Индустриальные многослойные стеновые панели
- •4.3.1 Панели из железобетона
- •4.3.2 Панели типа сэндвич из листовых материалов с утеплителем
- •4.4 Монолитные железобетонные конструкции
- •4.4.1 Особенности технологии монолитного домостроения
- •4.4.2 Конструктивные особенности опалубочных систем
- •Теплозоляционные материалы для ограждающих конструкций
- •5.1 Технические характеристики
- •5.2 Области применения теплоизоляционных материалов
- •5.3 Минеральная вата
- •5.4 Стекловолокнистые материалы
- •5.5 Пенополистирол
- •5.5.1 Вспененный пенополистирол
- •5.5.2 Экструдированный пенополистирол
- •5.6 Технология напыления пенополиуретана
- •5.7 Пеноизол
- •5.8 Теплоизоляционные краски на основе микросфер
- •5.9 Другие теплоизоляционные материалы
- •2.1 Характеристика используемых материалов
- •2.2 Методы исследования
- •1 Анализ современных архитектурно-строительных систем быстровозводимых жилых и общественных зданий
- •1.1 Современные конструктивные системы
- •1.2 Типы несущих каркасов
- •1.2.1 Металлический каркас
- •1.2.2 Деревянный каркас
- •1.2.3 Железобетонный каркас
- •1.3 Междуэтажные перекрытия
- •1.4 Ограждающие конструкции
- •Тип, назначение и конструкция домов серии "с 08"
- •Архитектура и планировка домов серии "с08"
- •Типы домов технологии сверхбыстровозводимых зданий
- •Гостиничные комплексы и многоквартирные дома
- •Отличительные особенности серии "с08"
- •Способы сборки домов
- •Ручная сборка дома
- •Производство домов
- •Виртуальное и реальное
- •Документация и технические характеристики
- •Разработка технологии устройства ограждающих конструкций с применением модифицированного пенобетона
- •Разработка технологической карты на заливку монолитного пенобетона в стены ограждающих конструкций жилых многоэтажных домов
- •Заливка пенобетона в гипсокартонный каркас
- •Материально – технические ресурсы
- •Технико-экономические показатели по техкарте
- •Контроль качества выполнения работ
- •Конструктивная схема мансарды
- •5 Экономическое обоснование повышения теплозащиты зданий
- •5.1 Метод минимума приведенных затрат
- •5.2 Математическая модель условий окупаемости затрат на повышение теплозащиты ограждающих конструкций зданий
- •5.2 Сравнение предельных значений удельных единовременных затрат на повышение теплозащиты
- •5.2.1 Сравнение значений гсоп
- •5.2.2 Сравнение цен на тепловую энергию
- •5.2.3 Сравнение процентных ставок по кредитам банков
- •5.2.4 Сравнение значений параметра w
- •Приложение 3 Расчетные теплотехнические показатели строительных материалов и конструкций
5.2 Системы с утеплителем в качестве внутреннего слоя
Идея расположения утеплителя внутри ограждающей конструкции возникла не сегодня. Еще с середины прошлого века в России применяли трехслойные кирпичные стены, используя в качестве заполнителя мох, торф, опилки. В настоящее время мох, конечно, уже не используют, его заменили современные эффективные утеплители.ы
Возведение ограждающих конструкций с расположением утеплителя внутри стены возможно с использованием практически любого конструкционных материалов (лесоматериалы, штучные каменные материалы, различные панели и монолитные конструкции). Ограждающими конструкциями, например, могут являться: наружные стены каркасных деревянных домов, трехслойные железобетонные панели и конечно стены колодцевой кладки из штучных каменных материалов.
Кирпичные и блочные стены
Энергоэффективная кладка стен из кирпичей или из кирпичей и блоков обычно представляет собой трехслойную конструкцию. Толщина первого слоя - внутренней несущей стены - определяется лишь прочностными требованиями; толщина теплоизоляционного слоя диктуется теплофизическими требованиями; назначение третьего (лицевого) слоя - защитить утеплитель от внешних воздействий.
Кирпично-блочные стены. Внутренняя стена может быть выполнена из кирпича или блоков (бетонных, керамзитобетонных, шлакобетонных, гипсобетонных, газосиликатных и т.д.) (рис. 5.1).
Рисунок 5.1 – Фрагмент стены из блоков и облицовочного кирпича с воздушной прослойкой
Для лицевого слоя могут применяться кирпичи или камни керамические лицевые, отборные стандартные кирпичи, силикатные кирпичи, бетонные лицевые кирпичи (рис. 5.2), а также бетонные и керамзитобетонные блоки с последующим оштукатуриванием.
Специальные требования применяются к утеплителю, так как в данном случае потери им своих сойств ремонтно-восстановительные работы невозможны. Основными из этих требований являются: устойчивость к деформациям и влагостойкость. Данным требованиям отвечают, и чаще всего применяются - минеральная вата, пенополистирол и стекловата.
Рисунок 5.2 – Фрагмент стены из блоков, облицовочного кирпича и расположенного между ними минераловатного утеплителя с вентилируемым зазором. Для обеспечения вентиляции в кирпичной части стены устраиваются продухи
Следует отметить, что внутренний и наружный слои ограждающей трехслойной конструкции должны быть связаны между собой жесткими или гибкими связями. С позиции теплотехники эти связи являются "мостиками холода" и могут значительно снизить термическое сопротивление всей ограждающей конструкции. Очевидно, что самое большое снижение теплосопротивления дает применение жестких кирпичных связей Использование связей из нержавеющей стали значительно уменьшает теплопотери. Однако наиболее перспективный вариант с точки зрения борьбы с "мостиками холода" заключается в применении специальных стеклопластиковых связей. В этом случае, теплопотери, как правило, не превышают 2%.
Вообще, стеклопластик наиболее перспективный материал для гибких связей, он обладает очень низкой теплопроводностью, высокой прочностью и очень высокой химической и деформационной стойкостью.
При проектировании и эксплуатации трехслойных стен с внутренним расположением утеплителя существует еще одна чрезвычайно серьезная проблема, на которую необходимо обратить внимание - это конденсация влаги внутри конструкции. Водяной пар, попадающий в результате диффузии в толщу конструкции, может привести к прогрессирующему отсыреванию утеплителя и постепенной потере им своих теплоизолирующих свойств. При этом утеплитель не высыхает даже в теплое время года, так как наружный слой является паробарьером.
Во избежание этого рекомендуется устраивать с внутренней стороны ограждающей конструкции пароизоляционный слой или воздушный вентиляционный зазор снаружи.
Рассмотрим подробнее две основные конструктивные схемы стен колодцевой кладки: трехслойные стены без воздушного зазора и с вентилируемым воздушным зазором.
Трехслойные кирпичные стены без воздушного зазора. В этой схеме теплоизоляционные плиты размещаются в один или несколько слоев внутри стены и фиксируются с помощью анкеров, заложенных в швы кирпичной кладки несущей стены. В данном случае необходим паробарьер для предотвращения конденсации водяного пара в утеплителе.
Лицевой слой выкладывается из облицовочного кирпича или камня и связывается с несущей стеной с помощью гибких стеклопластиковых или базальтопластиковых связей, имеющих низкий коэфиициент теплопроводности (рис. 5.3).
Использование металлических стержней или кладочной сетки, которые укладываются обычно через 5 рядов кладки, в данном случае нецелесообразно, так как они, являясь «мостиками холода», способствуют увеличению теплопотерь до 5-10%.
В качестве те обычлоизоляции используют или плитный утеплитель из вспененного или экструдированного пенополистирола, пеноизолола, минеральной ваты или монолитный утеплитель из пеноизола (пенопласт карбамидный теплоизоляционный), пенополиуретана и т.п., приготовление которых осуществляется непосредственно на строительной площадке.
Рисунок 5.3 – Трехслойная плита с внутренним слоем из
теплоизоляционных плит без воздушного зазора
При установке плитного утеплителя могут оставаться щели между отдельными плитами, что при некаственном заполнении швов в наружнем слое кладки значительно увеличивает продуваемость стены. Заливка среднего слоя кладки монолитным пеноизолом или пенополиуретаном позволяет обеспечить плотное заполнение пустоты, что обеспечивает более качественную теплоизоляцию стены. Возможность приготавливать пеноизол непосредственно на стройплощадке с помощью срециальных установок (рис. 5.4) делает его уникальным материалом, так как ни один из других теплоизоляционных материалов не обладает таким технологичным свойством заполнять весь объем полости и обеспечивать при этом надежную тепловую защиту конструкций. Пеноизол характеризуется низкой теплопроводностью, низкой плотностью, пожаробезопасностью, долговечностью, стойкостью к действию микроорганизмов и большинству органических растворителей, а также способностью предотвращать распространение насекомых и грызунов.
Пеноизол отличается от традиционных пенопластов: он более мягкий и эластичный, поэтому требует осторожного обращения, так как при точечном воздействии легко протыкается, но с другой стороны, благодаря своей мягкости он хорошо поглощает звуковые колебания. Пеноизол противостоит открытому пламени, в огне не плавится и не течет, а лишь обугливается и мгновенно гаснет при удалении источника огня.
Рисунок 5. 4 - Общий вид установки ПЕНА производи-тельностью по пене до 8 м3/час
Пеноизол – самый дешевый теплоизоляционный материал по главному для потребителя параметру «цена-качество». По этому параметру, с учетом коэффициентов теплопроводности, он дешевле в 1,5 раза минеральной ваты, в 1,3 раза стеклянного штапельного волокна (URSA), как минимум в 1,5 раза пенополистирола, в 6,5 раз экструдированного пенополистирола, и в 4,4-5 раз теплоизоляционных плит из базальтового волокна.
Заливка пеноизола во внутренние полости стен удобна при ремонте старых зданий и сооружений, так как не приходится разрушать кирпичную кладку. В России в 70-90-х годах при возведении индивидуальных домов из кирпича традиционно оставляли воздушный зазор от 40 мм до 100 мм в наружной кирпичной стене, считая, что воздух как прекрасный теплоизолятор обеспечит значительное повышение термического сопротивдления ограждающих конструкций. Воздушная прослойка в стене может повысить теплозащиту здания только на 5-10%. Для повышения энергоэффективности таких стен в настоящее время практикуется заполнение воздушных зазоров в стенах различными теплоизоляционными материалами, наиболее пригодным из которых для реализации данной технологии является пеноизол или пенополиуретан (рис. 5.5).
Рисунок 5.5 - Теплоизоляция полых стен с помощью пено-изола или пенополиуретана
Для заполнения пустот в наружной кирпичной стене, в швах кладки, так, чтобы не повредить сами кирпичи, в шахматном порядке на расстоянии в пределах метра высверливаются отверстия. Затем пеноизольная масса подается через нижние отверстия и под давлением поднимается вверх. Заполнив весь объем внизу, суфлеобразный пенопласт появляется в отверстиях второго ряда. После этого начинается заливка уже со следующего яруса. Как правило, после завершения работы, заказчику предлагают выбрать несколько мест в стене, где аккуратно выбиваются кирпичи, дабы убедиться, что пеноизол заполнил все пространство, не оставив пустот. При использовании пеноизола для утепления зданий (слоем толщиной 10 см) затраты на отопление снижаются в 1,5-3 раза, а стоимость всех работ по утеплению окупается менее чем за один-два отопительных сезона.
Стоит также отметить, что недостатком пеноизола является его высокая гигроскопичность (до 10-20% от массы).
Существенным недостатком кирпичной кладки с внутренним слоем их эффективных утеплителей типа пенопласт или минеральная вата является разная долговечность наружных слоев стены и утеплителя. Утеплитель со временем теряет свои свойства и замена его трудноосуществима.
Трехслойные кирпичные стены с воздушным зазором. При этом способе устройства стены сначала возводится внутренняя несущая стена здания из обычного строительного кирпича (или блоков). Теплоизоляционные плиты насаживаются на проволочные анкеры, предварительно заложенные в кладку несущей стены, и прижимаются к ней пружинными шайбами.
В последнее время большое распространение получают гибкие базальтопластиковые и стеклопластиковые анкеры с пластиковыми фиксаторами для утеплителя. Гибкие связи связывают между собой внутренний и наружный слои кирпичной кладки и одновременно фиксируют плиту утеплителя с целью обеспечения заданного воздушного зазора. Вентиляционный воздушный зазор способствует высыханию утеплителя, гарантируя высокое качество теплоизоляции.
По сути своей трехслойная стена с воздушным зазором является вентилируемым фасадом, только роль облицовки здесь выполняют не листовые или плитные материалы, а каменная наружная стенка (рис. 5.6).
Конструкции трехслойных стен с утеплителем в качестве внутреннего слоя применяются довольно часто. Это достаточно недорогой способ возведения ограждающей конструкции, обладающий рядом несомненных преимуществ, таких как сравнительно небольшая толщина и, соответственно, вес, высокая тепловая эффективность, огнестойкость (стены с облицовкой из кирпича можно применять в зданиях любой степени огнестойкости).
Однако трехслойные кирпичные стены кроме достоинств обладают существенным недостатком - высокой трудоемкостью их возведения. Производительность труда каменщиков падает в несколько раз. Целесообразно применение комбайнов для выполнения кладки, но в ближайшее время механизация или автоматизация каменной кладки в России не намечается.
Рисунок 5.6 – Трехслойная кирпичная стена с внутренним
теплоизоляционным слоем и воздушным зазором
Однако трехслойные кирпичные стены кроме достоинств обладают существенным недостатком - высокой трудоемкостью их возведения.
Трехслойные ограждающие конструкции с использованием
пенополистирольных плит и торкретированного бетона
Технология предусматривает использование при возведении ограждающих конструкций здания панелей заводского изготовления, состоящих из вспененного пенополистирола с проволочным пространственным армокаркасом (рис. 5.7).
Рисунок
5.7 - Весь жилой дом (стены, перекрытия,
крыша и другие элементы) собираются
из панелей, состоящих из вспененного
пено-полистирола с проволочным
пространственным армокаркасом
После установки вручную и закрепления панелей в проектном положении на их поверхность с двух сторон наносятся слои мелкозернистого бетона методом торкретирования толщиной 40 – 50 мм. Толщина пенополистирольных плит для наружных и внутренних стен определяется расчетом. На рисунках 5.8 - 5.12 наглядно приведены отдельные этапы возведения энергоэффективного жилого дома .
Рисунок 5.8 - Вначале устраивается фундамент в виде монолитной
плиты, в которую устанавливают арматурные стержни для упрощения
монтажа стеновых панелей
Рисунок 5.9 - Так как панели имеют малый вес, они легко
транспортируются и устанавливаются в проектное положение
Рисунок 5.10 - При монтаже панелей перекрытия
производят дополнительное армирование согласно проекта
Рисунок 5.11- С двух сторон на стеновую панель наносится бетон
толщиной 40-50 мм методом торкретирования
Рисунок 5.12 - Жилой дом может быть выполнен высотой до трех этажей
Рисунок 5.13 – Общий вид современного энергоэффективного жилого дома
Трехслойные стены с внутренним слоем из монолитного ячеистого бетона
Использование эффективных теплоизоляционных материалов типа различных пенопластов или минеральной ваты в качестве внутренного слоя кирпичной или бетонной стены является нерациональным решением с позиции долговременного сохранения стеной высоких эксплуатационных свойств. В отличие от наружных капитальных слоев стен, рассчитанных по долговечности на 75 - 150 лет, внутренние слои из высокоэффективных теплоизоляционных материалов сохраняют свои физико-механические свойства в течение 10 - 25 лет. По истечении указанного срока возникает проблема повышения теплофизических свойств или замены внутреннего слоя стен. Поэтому использование для внутреннего слоя стен монолитного ячеистого бетона, по долговечности соизмеримого с другими слоями стены, является наиболее рациональной технологией.
Неавтоклавный ячеистый бетон в последнее время находит все более широкое применение как высокоэффективный строительный материал, применяемый в ограждающих многослойных стеновых конструкциях малоэтажных и многоэтажных зданий. Этому способствуют как высокие эксплутационные и теплоизоляционные характеристики, так и технико-экономические преимущества ячеистых бетонов по сравнению с традиционными и новыми теплоизоляционными материалами (пенопласт, минеральная вата и т.д.), особенно с поциции долговечности. Ячеистые бетоны являются разновидностью легкого бетона. В процессе их производства образуется характерная "ячеистая" структура. Пористость ячеистого бетона можно регулировать, получая бетоны разной плотности и назначения.
По назначению ячеистые бетоны делятся на три группы конструкционные, конструкционно-теплоизоляционные и теплоизоляцион-ные. В зависимости от способа получения ячеистый бетон подразделяется на пенобетон, газобетон и пеногазобетон.
Пенобетон изготавливается из вяжущего, мелкого заполнителя, воды и пенообразователя. Освоена технология приготовления пенобетона с использованием цемента, воды и пенообразователя без песка или другого наполнителя. Для повышения прочности и уменьшения усадки в пенобетон на стадии приготовления добавляют химические добавки и армирующие волокна (рис. 5.14).
Монолитный пенобетон отличается хорошими звуко- и теплоизоляционными свойствами. Материал является негорючим и не разрушается от воздействия высокой температуры. На свойства пенобетона оказывает большое влияние качество пенообразователя. В настоящее время в основном применяются синтетические пенообразователи на основе органических соединений как отечественного, так и импортного производства. В качестве стабилизаторов пены применяют добавки раствора животного клея, сернокислого железа, жидкого стекла.
Изменяя соотношение составляющих пенобетонной смеси, можно получать пенобетон различной плотности (300-1800 кг/ м3). С увеличением плотности растет прочность пенобетона, но падает сопротивление теплопередаче.
Рисунок 5.14 – Общий вид армирущих волокон для пенобетона:
Вначале с помощью пеногенератора готовится пена высокой кратности (рис. 5.15). Пена подается в раство-росмеситель, где перемеши-вается с цементом и кремнесодержащим наполни-телем (мелкий песок, зола ТЭС). В последнее время для самонесущих стен каркасных монолитных зданий исполь-зуют пенобетон на основе только цемента без мелкого заполнителя. Расход цемента на 1 м3 смеси составляет 300-350 кг. Пенобетон насосом подается в полость стены, наружние слои которой выполняются из различных материалов, выступающих в качестве несъемной опалуб-ки: кирпича, блоков, гипсокартона, ЦСП, аквапанелей и т.п. (рис. 5.16- 5.22). Укладка производится послойно, при этом последующий слой укладывается после схватывания предыдущего.
Опалубка из кирпича (пустотелая кладка) и из кирпича в сочетании с несъемной опалубкой из большеразмерных плит. Достаточно давно известны технологии устройства стен из облегченной кирпичной кладки, например, колодцевой кладки, с последующим заполнением внутренней части стены легким материалом, играющим роль утеплителя (шлак, керамзитовый гравий, пенополистирольные гранулы и т.п.). В настоящее время пустота в кирпичной кладке часто заполняется пенобетоном плотностью 300-400 кг/м3, приготовленным непосредственно на строительной площадке (рис. 5.16).
Рисунок 5.15 – Общий вид установки для приготовления пенобетона
Большое
распространение получает технология
устрой-ства ограждающих конструк-ций
в каркасных зданиях из монолитного
пенобетона, пре-дусматривающая устройство
наружной части стены из керамического
или силикат-ного кирпича, выполнение
внутренней части стены из гипсокартона,
закрепляемого на каркасе из легких
металлических элементов и выступающего
в качестве несъемной опалубки, с
последующим заполнением полости
пенобетоном (рис. 5.18, 5.21).
Рисунок 5.16 – Заполнение пустоты в кирпичной стене пенобетоном
Пенобетон плотностью 300-400 кг/м3 на основе портландцемента без использования мелкого заполнителя приготавливается непосредственно на строительной площадке и транспортируется по гибкому шлангу под давлением к месту укладки. В процессе транспортировки плотность увеличивается, что надо учитывать при приготовлении пенобетона. Укладка пенобетона в связи с его большой усадкой производится послойно через отверстия в гипсокартоне. Очередной слой пенобетона подается после схватывания предыдущего. В связи с различной паропроницаемостью пенобетона и кирпича, выступающего в качестве паробарьера в данном случае, возможно образование в холодный период времени конденсата в слое пенобетона, соприкасающемся с кирпичом. При воздействии отрицательной температуры возможно разрушение данного слоя пенобетона из-за расширения воды при ее переходе из жидкого состояния в твердое (лед). Для повышения долговечности пенобетона необходимо увеличивать его паропроницаемость стадии приготовления до уровня паропроницаемости кирпича путем использования гидроизоляционных водорастворимых добавок .
Рисунок 5.17 – Кирпичные пустотелые стены, заполненные пенобетоном
Рисунок 5.18 – Схема заливки пенобетона в ограждающие конструкции многоэтажных зданий: 1 – пеногенератор, 2 – пенобетоносмесительный бак, 3 - подающий шланг для закачки пенобетона в конструкцию, 4 – модифицированный пенобетон плотностью 500 кг/м3, 5 – наружное стеновое ограждение заливаемой конструкции (кирпичная кладка толщиной 120 мм из лицевого кирпича), 6 – монолитная несущая плита, 7 – запас цемента идобавок
Рисунок 5.19 – Общий вид монолитного каркасного дома. Конструктивное решение наружных стен: цветной силикатный кирпич (наружный слой, выступающий в качестве несъемной опалубки), гипсокартон, крепящийся к облегченному металлическому каркасу (внутренний слой, выступающий в качестве несъемной опалубки), пенобетон плотностью 300-400 кг/м3 (средний слой). Внутренние межквартирные и межкомнатные перегородки также выполняются с использованием пенобетона и несъемной опалубки из гипсокартона, закрепленного к облегченному металлическому каркасу.
Рисунок 5.20 – Заполнение ячеистым бетоном полости стены с наружными слоями из больше-размерных плит, закрепленных к каркасу из облегченных метал-лических профилей
Для устройства стен необходимой толщины разработаны специальные несъемные опалубки с механизмом их раздвижки на заданную величину (рис. 5.22). С учетом тепло-физических свойств особо легких композиционных материалов формируется ограждающая конструкция необходимой толщины.
Рисунок 5.21 –Заполнение фибропенобетоном плотностью 600 кг/м3 полости стены с наружными слоями из облицовочного керамического кирпича и плит СМЛ, закрепленных к каркасу из оцинкованного профиля
Рисунок
5.22 – Раздвижная опалубка для формирования
стен необходимой толщины
В настоящее время разработаны интенсивные ресурсосберегающие технологии, позволяющие получать неавтоклавный ячеистый бетон с высокими теплоизоляционными свойст-вами.
Относительно невысокая стоимость и повсеместное распространение пенообразователей, а также возможность использования местного сырья и отходов промышленности, в особенности зол ТЭС, опилок, костры, отходов целлюлозно-бумажной про-мышленности (скопа), позволяют получить большой объем дешевого пенобетона для устройства теплоэффективных ограждающих конструкций зданий. Зависимость теплопроводности различных композиционных материалов от их плотности приведены на рисунке 5.23.
Для приготовления пенобетона на основе портландцемента и тонкодисперсных промышленных отходов непосредственно на строительной площадке разработаны специальные мобильные установки (рис. 5.24).
Для заполнения внутренней полости стен могут использоваться не только ячеистый бетон, но и другие особо легкие бетоны, например полистиролбетон, скопобетон, арболит и т.п. Полистиролбетон является достаточно новым материалом, появился он сравнительно недавно. Полистиролбетон является композиционным материалом, и по своему функциональному назначению близок к ячеистым бетонам. Это легкий бетон на цементном вяжущем и вспученном (полистирольном) заполнителе.
Рисунок 5.23 - Зависимость теплопроводности композиционных материалов
от их плотности:
1 - ячеистый бетон автоклавного и неавтоклавного твердения с использованием песка; 2 - то же, с использованием золы; 3 - арболит на основе измельченной древесины; 4 - арболит на основе костры льна; 5 - бисипор (материал на основе жидкого стекла, модифицированного различными добавками); 6 -активированный скопобетон ("Актизол"); 7 - "Актизол" с включением золы; 8 –неопор - бетон
Рисунок 5.24 - Активатор – смеситель для приготовления пенобетона на строительной площадке. Активатор – смеситель позволяет достичь высокой гомогенизации (однородности) смеси и повысить активность (реакцион-носпособность) ее компонентов: цемента, мелкодисперсных промыш-ленных отходов, песка и т.п. Приготовленная смесь подается насосом к месту укладки в опалубку
Теплоэффективные монолитные стены, выполненные с использованием несъемной опалубки из блоков и панелей
Способ возведения стен с использованием несъемной опалубки представляет собой некий гибрид двух технологий, монолитного домостроения и возведения стен из пустотных блоков или из крупноразмерных панелей.
Назовем основные этапы данной технологии: возведение участка стены из специальных пустотных блоков или панелей, установка арматуры в пустоты и заполнение бетоном внутренних пустот.
Блоки (или панели) в данной технологии выполняют функции опалубки, но в отличие от сборно-разборной опалубки они не демонтируются после достижения бетоном необходимой прочности, а становятся частью стены.
Системы несъемной опалубки получают в настоящее время достаточно широкое распространение, в том числе и в странах со сложными климатическими условиями. Основная их область применения - это жилые дома, небольшие промышленные и хозяйственные постройки. В большинстве систем существуют ограничения по высоте применений - 5 этажей. Основное преимущество несъемных опалубок состоит в небольшом весе изделий, несложной технологии и возможности вести строительство без применения тяжелой техники. Именно благодаря этому владельцы коттеджей часто отдают предпочтение этому способу строительства.
Наиболее широко известны в настоящее время несъемные опалубки, выполненные из пенополистирола. Но в то же время существуют и другие перспективные материалы для данной технологии, например изделия из древесно-стружечных плит нового поколения (ДСП) и цементно-стружечных плит (ЦСП).
Также необходимо отметить, что в технологии кладок из пустотных бетонных блоков также применяют способ замоноличивания с армированием отдельных участков стены для повышения ее несущей способности (например, устройство несущих столбиков). Роль опалубок в данном случае выполняют бетонные пустотные блоки.
Несъемная опалубка из пенополистирола. Основным преимуществом применения технологии несъемной опалубки из пенополистирола является возможность возведения многослойной ограждающей конструкции с необходимым сопротивлением теплопередаче за один технологический цикл, то есть стена получается сразу "теплой" и не требует дальнейшего утепления. Получаемая ограждающая конструкция представляет собой "сэндвич"-железобетон, с двух сторон покрытый слоями теплоизоляции. Помимо высоких теплоизоляционных характеристик подобная стена обладает и хорошей звукоизоляцией (рис.5.25-5.27). Пенополистирол, используемый в данной конструкции, является горючим материалом, поэтому особое внимание должно уделяться защитно-декоративным покрытиям с внутренней и наружной стороны стены.
В связи с тем, что
внутренним слоем ограждающей конструкции
является пенополистирол, у жильцов
могут возникнуть некоторые трудности
с креплением на стену полок, шкафчиков
и т.п. Дюбели должны крепиться в бетонный
слой, для этого необходимо учитывать
длину крепежных элементов, а их
месторасположение согласовывать с
конструктивными особенностями
ограждающей конструкции.
Рисунок 5.25 - Фрагменты несъемной опалубки из пенополистирола
Как уже говорилось выше, элементы опалубок могут быть либо в виде блоков (наиболее распространенный вариант), либо в виде панелей. Рассмотрим подробнее эти две конструктивные системы.
Блоки из пенополистирола, используемые в качестве несъемной опалубки, представляют собой две пластины, соединенные между собой специальными стяжками. Внутреннее пространство между пластинами заполняется бетоном, который после затвердевания образует монолитную стену. В качестве армирующих элементов в бетоне используются вертикальные и горизонтальные стержни из арматуры.
Рисунок 5.26 -
Использование блоков с переменным
углом позволяет легко создавать
многоугольные формы
Стяжки должны выполняться из такого материала и такой формы, чтобы обеспечить геометрическую неизменяемость стен во время бетонирования, те воспринимать давление свежеуложенной бетонной смеси. Для этих целей в пенополистирольных блоках используют два материала пенополистирол и специальный пластик (например, полипро-пилен). Стяжки из пластика являются предпочтительнее, так как. пенополистирольные требуют более бережного обращения при бетонировании.
Основным элементом блочной системы является стеновой модуль (базовый), выполненный в нескольких типоразмерах. Кроме того, система обычно включает угловые блоки (под 90°, с переменным углом), торцевые заглушки, а также дополнительные элементы, например, блок с выступом для кирпичной кладки, конический блок и др.
Чем больше номенклатура системы, тем более богатые возможности получает архитектор для решения пластики фасада. Блоки являются мелкоштучными элементами, и, следовательно, с их помощью можно достаточно легко строить дома со сложными криволинейными планами - эркерами, закругленными углами и т.п. На рис. 5.26 показано, каким образом возможно выполнить криволинейную стену из стандартных блоков.
Благодаря малому
весу блоков и элементов из пенополистирола
для их монтажа не требуется никакой
специальной строительной техники, а
технология не требует высокой квалификации
рабочих.
Рисунок 5.27 – Устройство стены с использованием несъемной опалубки из пенополистирола
Монтаж блоков ведется по принципу кирпичной кладки со смещением, что позволяет обеспечить требуемую жесткость стены.
Благодаря системе замков, расположенных на кромках блоков, осуществляется их надежное соединение. Для укрепления вертикальной арматуры и сохранения целостности железобетона используется метод соединения арматуры "внахлест" (посредством механического укреплении проволокой).
Требуемая несущая способность стен обеспечивается правильно подобранной маркой бетона и соответствующим классом арматуры.
Технология строительства позволяет устройство различных вариантов перекрытий: деревянных, из монолитного или сборного железобетона. Выбор типа перекрытий определяется проектом.
Панели из
пенополистирола, в отличие от мелкоштучных
блоков, являются крупноразмерными
элементами с высотой обычно равной
высоте этажа, а длиной 2-3 м (рис. 5.28). Часть
внутренних пустот панелей (по расчету)
армируется и замоналичивается, а другие
могут быть использованы для укладки
коммуникаций.
Рисунок 5.28 - Стеновые панели из
пенополистирола ("Пластбау")
Необходимо обратить внимание, что чрезвычайно важным при возведении зданий с использованием несъемной опалубки является соблюдение технологии производства бетонных работ, что требует обеспечения контроля за качеством бетонирования (в том числе грамотный подбор бетонной смеси, особенно при отрицательных температурах) и правильной установкой арматуры.
Несъемная опалубка из ДСП и ЦСП. Рассматриваемая система опалубки существенным образом отличается от полистирольной. Крупноразмерные стеновые элементы из ДСП связываются друг с другом через определенные расстояния с помощью X и V - образных металлических или полимерных профилей. Из ДСП изготавливаются все настенные, потолочные и специальные элементы. В зонах, подвергающихся строительно-физическим нагрузкам, используются деревянные каркасные плиты, связанные цементом (ЦСП). В данном случае ДСП и ЦСП не является теплоизоляционными материалами, и, следовательно, ограждающая конструкция, получаемая по данной технологии, требует дальнейшего утепления. Но в то же время система имеет и существенные преимущества, прежде всего, это - более высокая индустриальность всех элементов системы. При изготовлении панелей на заводе, между деревянными каркасными плитами устанавливается арматура в соответствии с требованиями расчетов по несущей способности. Также в заводских условиях монтируется по проекту электропроводка, и устанавливаются инженерные коммуникации. Таким образом, практически готовая панель (со всеми коммуникациями и арматурой) доставляется на стройплощадку, где остается только ее смонтировать и залить во внутренние пустоты бетон. Монтаж стеновых элементов осуществляется с помощью крана грузоподъемностью 1 т. Все элементы опалубки имеют поверхность, полностью готовую для покраски, побелки или другой отделки. Перенесение в заводские условия большинства технологических процессов позволяет легче осуществлять контроль за качеством и минимизировать сроки монтажных работ на стройплощадке.