герб

ГОСТы

флаг

О Рекомендациях по расчету и проектированию ограждающих конструкций с применением монолитного теплоизоляционного полистиролбетона

О Рекомендациях по расчету и проектированию ограждающих конструкций с применением монолитного теплоизоляционного полистиролбетона

В.В. ГУРЬЕВ,

заместитель директора по научной работе, д-р техн. наук, проф .

В.М. ДОРОФЕЕВ,

руководитель отдела мониторинга и комплексного обследования зданий и

сооружений, канд. физ.-мат. наук

Ю.Ц. ГОХБЕРГ,

зав. сектором теплофизики, канд. техн. наук

Особо легкий монолитный полистиролбетон (марки по средней плотности от D 150 до D 350) - новый эффективный, экологически чистый, долговечный и надежный в эксплуатации стеновой материал, который становится все более востребованным на строительном рынке. Этот вид полистиролбетона отличается от традиционного, используемого для производства сборных стеновых изделий (блоки, перемычки), высокопоризованной (объем воздухововлечения до 30 %) и пластифицированной цементной матрицей. Технология его изготовления для применения в качестве монолитной теплоизоляции в ограждающих конструкциях, возводимых с несъемной опалубкой, разработана в 1997-1999 гг. и запатентована НИИЖБ.

Состав и технология приготовления полистиролбетонной смеси благодаря оптимальному сочетанию комплекса химических добавок и оптимизированному гранулированному составу заполнителя обеспечивают:

- перекачиваемость бетононасосами очень легких высокопоризованных бетонных смесей без расслаивания;

- укладку смесей в опалубку без виброуплотнения экструзионным способом, при этом структура уложенного бетона однородна и слитна;

- высокую жизнеспособность смесей - сохранение степени ее поризации, подвижности или текучести во времени до укладки ее в опалубку, что очень важно, если учесть возможные технологические перерывы в бетонировании.

Перечисленные свойства полистиролбетонной смеси в «деле» достигаются и за счет использования соответствующего технологического оборудования. Эти смеси приготовляют непосредственно на месте строительства объекта в малогабаритной мобильной установке (производительность от 1,5 до 6 м3/ч), транспортируют с помощью бетононасосов этой установки и укладывают с их же помощью в несъемную опалубку наружных стен или на утепляемые покрытия (перекрытия).

Применение монолитного теплоизоляционного полистиролбетона с высокопоризованной и пластифицированной матрицей (МПВМ) в наружных стенах вместо традиционного сборного варианта (для блочной стеновой кладки) дает возможность:

- отказаться от жесткого регламентированиия прочности бетона, которое необходимо для обеспечения сохранности геометрической формы блоков и перемычек при их транспортировании на стройплощадку, разгрузке и возведении стен, и уменьшить требуемую плотность монолитного полистиролбетона как минимум на 100 кг/м3 (с D300 для блоков до D200 для МПВМ), что обеспечивает снижение теплопроводности бетона и расчетной толщины стены;

- повысить коэффициент теплотехнической однородности и соответственно увеличить на 30 % и более сопротивление теплопередаче стены благодаря исключению кладочных швов из высокотеплопроводного цементно-песчаного раствора;

- снизить трудоемкость возведения стены не менее чем на 15 % и повысить индустриальность строительства.

В сравнении с другими видами традиционных теплоизоляционных бетонов, в частности ячеистых, применяемых в практике строительства как в монолитном, так и в сборном вариантах, МПВМ имеет ряд преимуществ, а именно:

- минимально возможные марки по плотности D150 и D200 для малоэтажного строительства, D200-D250 для зданий до 25 этажей, более чем в 2 раза меньший коэффициент теплопроводности λ Б = 0,058...0,085 Вт/(м° · С);

- марка по морозостойкости (F) выше в 3-5 раз даже при меньшей плотности, особенно велика разница по сравнению с наименее морозостойким видом ячеистого бетона - автоклавным газосиликатом (МПВМ марки D200-D250 имеет F150-F200, а газосиликат марки D500-F35-F50);

- однородность по плотности и прочности выше в 1,5-2 раза;

- возможность обеспечить требуемое нормами твердение бетона при температуре до минус 15 °С, что подтверждается успешным опытом возведения в зимний период наружных стен и утепления покрытий зданий, построенных в Москве, Екатеринбурге, Ижевске, Северодвинске, Иркутске.

Базовые технические решения наружных стен зданий, возводимых с использованием МПВМ в несъемной опалубке, были разработаны в 1999-2000 гг. НИИЖБ при участии МНИИТЭП [1]. Эти решения применялись в дальнейшем региональными организациями при проектировании и возведении ненесущих наружных стен каркасных зданий. Стены возводились с использованием технических условий на МПВМ и технологического регламента по изготовлению, разработанных НИИЖБ, сертификата, выданного этим же институтом, с соответствующими заключениями по результатам испытаний на огнестойкость НИЦ «Огнестойкость ЦНИИСК» и по экологической безопасности Главного санитарного врача г. Москвы.

Применение МПВМ марок D200-D250 позволяет возводить практически однослойные стены в несъемной опалубке с жесткой объемной просечной оцинкованной сеткой при дальнейшем их торкретировании цементно-песчаным раствором. Требуемая толщина такой стены, определяемая теплотехническим расчетом для условий Москвы, составляет всего 35 см.

Такое техническое решение было реализовано при строительстве зданий делового комплекса «Царев сад» в Москве [2]. При использовании монолитного ячеистого бетона или стеновых блоков из газосиликата требуемая толщина стены была бы как минимум в 2 раза больше, а при применении блоков из недостаточно морозостойкого газосиликата потребовалось бы и дополнительное утепление стены с наружной стороны.

За 1998-2006 гг. на базе использования указанных документов рекомендательного и нормативно-технического характера были спроектированы, возведены или утеплены с применением МПВМ ограждающие конструкции зданий более чем в 20 регионах страны, причем в наибольших объемах в Карелии, на Урале и в Сибири. Успешный опыт проектирования, строительства и эксплуатации этих зданий, а также результаты натурных исследований [2] позволили сделать выводы:

- не только о высоких показателях (в первую очередь, теплотехнических) эксплуатационных качеств МПВМ, но и о высокой долговечности этого материала;

- об эффективности и надежности разработанных технологий и технологического оборудования, в частности, мобильной установки для приготовления высокопоризованных, пластифицированных и при этом не расслаивающихся полистиролбетонных смесей, а также их транспортирования и укладки с помощью бетононасосов в опалубку конструкции;

- о рациональности использования в разработанных проектах принципиальных технических решений наружных стен с применением МПВМ исходя из требуемых теплозащитных функций конструкций во время их эксплуатации, а также минимально возможной трудоемкости и экономической эффективности.

Следует заметить, что за рубежом монолитный полистиролбетон высоко оценивается как один из самых эффективных, надежных в эксплуатации, экологически чистых и долговечных стеновых теплоизоляционных материалов. Он успешно применяется в ограждающих конструкциях жилых и офисных зданий в странах Западной Европы, Скандинавии, в Канаде и США. В последнее время этот материал начали широко использовать в строительстве жилых зданий страны Юго-Восточной Азии (Индия, Китай, Япония, Тайвань) [3, 4].

Результаты научно-исследовательских, технологических и проектно-конструкторских работ, анализ отечественного опыта проектирования, изготовления, возведения и эксплуатации ограждающих конструкций зданий с использованием; МПВМ, а также анализ зарубежного опыта послужили базой, на основе I которой МНИИТЭП и НИИЖБ в 2005-2006 гг. разработали «Рекомендации по расчету и проектированию ограждающих конструкций с применением монолитного полистиролбетона с высокопоризованной и пластифицированной матрицей».

Рекомендации содержат основные данные и положения, необходимые для расчета и проектирования, изготовления и возведения ограждающих конструкций с использованием в качестве монолитной теплоизоляции МПВМ.

В разделе «Область применения и общие требования к ограждающим конструкциям с применением МПВМ» изложены рекомендации по использованию МПВМ в самонесущих (ненесущих) в пределах этажа наружных стенах жилых, общественных и административных зданий высотой до 75 м с различными пространственными конструктивными системами (монолитными, сборно-монолитными, сборными). Эти конструкции предназначаются для зданий первого класса по степени ответственности при расчетной зимней температуре наружного воздуха до минус 40 °С и ниже. В этом же разделе сформулированы требования к защите МПВМ в стеновых конструкциях для обеспечения их класса пожарной безопасности К0 (непожароопасные), даны рекомендации по обеспечению этой защиты. Особое внимание уделено требованиям по креплению стеновых конструкций к элементам несущего каркаса, даны рекомендации по обеспечению этих требований. Содержатся общие требования к прочности, деформативности и трещиностойкости ограждающих конструкций с применением МПВМ и рекомендации по их обеспечению.

В разделе «Показатели МПВМ для расчета и проектирования конструкций с его применением» приведены основные физико-механические и теплофизические характеристики МПВМ, необходимые для прочностных и теплотехнических расчетов при проектировании ограждающих конструкций. Нормативные и расчетные значения прочностных и деформативных характеристик даны в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие и марки бетона по плотности; показатели теплопроводности, теплоусвоения, паропроницаемости, морозостойкости и конечной усадки - в зависимости от вида вяжущего и марки бетона по плотности. Показатели огнестойкости характеризуют МПВМ как трудногорючий и трудновоспламеняемый материал с умеренной дымообразующей способностью. Применение МПВМ в наружных стенах зданий экологически безопасно.

В разделе «Технические решения самонесущих наружных стен с применением МПВМ с использованием несъемной опалубки и особенности их расчета» рекомендуются конструктивные решения стен со средним слоем из МПВМ при использовании в качестве наружных слоев конструкций несъемной опалубки в различных вариантах: из кирпичной кладки, кладки из мелких легкобетонных блоков, а также из объемных (сочетания плоских и гофрированных) просечно-вытяжных оцинкованных металлических сеток системы «Coffor». Предлагаются расчетные схемы работы элементов конструкций.

В технических решениях стен с использованием несъемной опалубки из кирпичной кладки для обеспечения совместной работы теплоизоляционного слоя из МПВМ и наружных слоев предусмотрена установка базальтопластиковых связей, заанкериваемых в затвердевшем цементно-песчаном растворе горизонтальных швов кладки. Необходимость в таких связях обусловлена разницей в коэффициентах теплопроводности и линейного температурного расширения материалов слоев, приводящей к различным деформациям. Предложена конструкция креплений стен к несущим элементам каркаса зданий. При расчете стены ее внутренний слой рассматривается как изгибаемая полистиролбетонная плита, свободно опирающаяся по краям на перекрытия и работающая на пролете, равном высоте этажа в свету.

Наружная стена с использованием несъемной опалубки из объемных жестких просечных металлических сеток с последующим их торкретированием является, по существу, однослойной. Предложены крепления стен к элементам несущего каркаса. При расчете стены по предельным состояниям конструкция разделяется на два условно независимых элемента: вертикальный и горизонтальный, которые рассчитывают по различным схемам.

Раздел «Основные положения по изготовлению МПВМ и возведению наружных стен с его применением при бетонировании в несъемной опалубке» посвящен возведению наружных стен при их поэтажном опирании на перекрытия и креплении к элементам несущего каркаса зданий. Приведены рекомендации по устройству монолитной теплоизоляции из МПВМ в слоистой стене непосредственно на строительном объекте и по размещению необходимого для этого технологического оборудования, изложены требования к технологии приготовления и составу полистиролбетонной смеси, по контролю качества составляющих ее материалов. Даны рекомендации по маркам МПВМ в зависимости от этажности возводимого здания. Для каждого из технических решений наружных стен имеются указания по технологии их возведения, включая установку связей и арматуры, порядок установки несъемной опалубки и последовательность возведения наружных стен с применением МПВМ.

В разделе «Технико-экономические показатели наружных стен, возводимых с применением МПВМ при использовании несъемной опалубки» приведены результаты сравнения стоимости и трудозатрат предлагаемых в Рекомендациях технических решений конструкций наружных стен с конструкциями-аналогами - широко применяемыми трехслойными наружными ненесущими стенами со средним слоем из плитных утеплителей «Венти-Баттс» и «Стиродур». В наружном и внутреннем слоях предусмотрена кирпичная кладка в полкирпича (1-й вариант) или в наружном слое - кирпичная кладка, а во внутреннем - блоки из ячеистого бетона (2-й вариант). Слои стены объединялись либо оцинкованной металлической сеткой, либо гибкими связями (базальтопластиковыми или оцинкованными металлическими).

Результаты сопоставления показали, что разработанные в Рекомендациях конструкции наружных стен с применением МПВМ в несъемной опалубке различных видов обеспечивают более высокие теплозащитные функции при эксплуатации, большую надежность и долговечность по сравнению с конструкциями-аналогами, а также характеризуются меньшей на 10-30 % стоимостью 1 м2 стен и меньшими на 10-25 % трудозатратами на возведение стен.

Кроме того, сочетание в разработанных решениях конструкций стен материалов с МПВМ создает более благоприятные условия для влагомассопереноса через стену, что обусловлено близостью значений коэффициентов паропроницаемости этих материалов.

МНИИТЭП и НИИЖБ могут оказать научно-техническую помощь проектным и строительным организациям:

- в привязке имеющихся в «Рекомендациях» технических решений наружных стен с использованием МПВМ к проектам конкретных зданий;

- в выдаче технических условий на полистиролбетонные смеси для устройства монолитной теплоизоляции в слоистых стенах, технологических регламентов на приготовление смеси на строящемся объекте, ее транспортирование и укладку в опалубку с помощью бетононасоса; в авторском надзоре и мониторинге возведения стен с монолитной теплоизоляцией из МПВМ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ярмаковский В.Н., Шапиро Г.И. Монолитный полистиролбетон - надежная теплозащита зданий // Пром. и гражд. стр-во. 2002. № 9.

2. Чиненков Ю.В., Ярмаковский В.Н. Модифицированный полистиролбетон в ограждающих конструкциях зданий и инженерных сооружений // Строит, материалы и архитектура. 2004. № 2.

3. Perry S.H., Bischoff P.H., Yamura К . Mix detail and material Sehavior of polysterene aggregate concrete // Magazine of Concrete Research. 1991. March.

4. Properties of lightweight expanded polysterene concrete // Recommendations of the Department of Civil Engineering, Shanghai University (China), Texas University (USA) «Cement and Concrete Research». 2004. July. V. 34

(Журнал «Промышленное и гражданское строительство» № 5 2007 г.)

Еще документы скачать бесплатно

Интересное

Гост 15150 Гост бетон Календарный план Момент затяжки болтов Перечень работ повышенной опасности Периодичность технического обслуживания Плотность нефтепродуктов Пропускная способность трубы Рмг 29 99 Сварка арматуры гост Снип гаражи Состав рабочей документации Состав рабочей документации в строительстве Условные обозначения Швеллер сортамент