Несевря П. И., Дмитренко И. С., Конопляник А. Ю., Демидова А. В. Совершенствование технологии устройства ограждающих конструкций многоэтажных жилых и гражданских зданий с железобетонным каркасом // Международный научный журнал "Интернаука". - 2018. - №17. https://doi.org/10.25313/2520-2057-2018-17-4228
Технические науки
УДК 658.512: 692.23:69.032.2
Несевря Павел Иванович
кандидат технических наук, доцент,
доцент кафедры технология строительного производства
Приднепровская государственная академия
строительства и архитектуры
Nesevrya Pavel
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor,
Senior Lecturer of Faculty Technology of building Manufacture
Pridneprovskaya State Academy Construction and Architecture
Дмитренко Игорь Сергеевич
кандидат технических наук, доцент,
доцент кафедры технология строительного производства
Приднепровская государственная академия
строительства и архитектуры
Dmitrenko Igor
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor,
Senior Lecturer of Faculty Technology of Building Manufacture
Pridneprovskaya State Academy Construction and Architecture
Конопляник Александр Юлианович
кандидат технических наук, доцент,
доцент кафедры железобетонных и каменных конструкций
Приднепровская государственная академия
строительства и архитектуры
Konoplianyk Аleksandr
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor,
Associate Professor of the Department of Reinforced Concrete and Stone Structures
Pridneprovskaya State Academy Construction and Architecture
Демидова Анна Витальевна
студентка
Приднепровской государственной академии
строительства и архитектуры
Demidova Anna
Student of the
Pridneprovskaya State Academy Construction and Architecture
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ УСТРОЙСТВА ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ МНОГОЭТАЖНЫХ ЖИЛЫХ И ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ С ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫМ КАРКАСОМ
IMPROVEMENT OF THE TECHNOLOGY OF THE WALLING FOR FENCING CONSTRUCTIONS FOR MULTILAYER RESIDENTIAL CIVIL BUILDINGS WITH REINFORCED CONCRETE FRAMES
Аннотация. Предложена технология устройства наружных стен зданий, включающая устройство внутрикаркасной теплоизоляции из экологически чистых и биологически активных материалов.
Ключевые слова: утепление стен, теполоизоляция, бетон, биологически активные материалы, конструкция стены.
Summary. A technology is proposed for the constructions of external walls of buildings, including a building technology for in-frame heat insulation made from environmentally friendly and biologically active materials.
Кey words: wall insulation, insulation, concrete, biologically active materials, wall construction.
Текст статьи. Конструктивная схема значительной части новых жилых зданий, которые возводятся на Украине, состоит из многоэтажного монолитного железобетонного каркаса и самонесущих стен, выполненных из газобетонных блоков. Газобетонные блоки укладываются на край монолитных плит перекрытий по фасаду вровень с монолитными колоннами. Таким образом, по фасаду ограждающие конструкции стен состоят из весьма хорошего теплоизолирующего материала – газобетона и весьма плохих, с точки зрения теплоизоляции, железобетонных конструкций колонн и перекрытий.
Для улучшения теплоизоляционных характеристик здания в целом, на стадии строительства применяют наружное утепление из пенополистирольных или минераловатных плит, которые крепятся к стеновым конструкциям капроновыми анкерами, шпатлюются полимерцементными составами и накрываются фасадными окрасочными составами.
Основным недостатком такого внешнего утепления стен является несоответствие изделий из пенополистирольных или минераловатных плит требованиям [1] из-за отсутствия экологической и пожарной безопасности.
По нашему мнению, наиболее перспективным видом сокращения теплопотерь ограждающих конструкций будет двойное утепление, когда сочетаются внутреннее утепление из экологически чистых и биологически активных материалов и внешнее утепление из материалов обеспечивающих одновременно теплоизолирующие и пожарные характеристики.
Таким образом, конструкцию наружных стен предлагается улучшить за счет применения более прогрессивного и эффективного теплоизоляционного материала вместо блоков из газобетона.
Предлагаемая конструкция наружных стен вышеуказанных жилых зданий представляет собой каркас из облегченного металлического профиля ЛСТК-Днепр, который крепится к монолитным железобетонным плитам перекрытий и колоннам. Вертикальные элементы каркаса ограждающих конструкций - профили ПС-200 ( h= 200 мм), установленные с шагом 1 метр и закрепленные к закладным деталям перекрытий. Горизонтальные конструкции каркаса выполнены из профиля ПП-60 (h = 60 мм) в стык с наружной стороны вертикальных стоек и внахлест с внутренней. Шаг конструкций по высоте 600 мм. С наружной стороны стены к металлическому каркасу крепится система наружной теплоизоляции.
С внутренней стороны стены к профилю крепятся отделочные листы гипсокартона. Между внешней теплоизоляцией и внутренним слоем гипсокартона предлагается укладывать внутрикаркасную теплоизоляцию, т. е. новый теплоизоляционный материал вместо газобетонных блоков. Толщина внутрикаркасной теплоизоляции будет соответственно 200 мм (рис. 1).
Рис.1. Конструкция наружной стены: 1 - монтажная ж/б плита перекрытия; 2 - нутренняя отделка гипсокартоном; 3 - горизонтальная конструкция каркаса с внутренней стороны стены из профиля ПП-60 ЛСТК-Днепр; 4 - вертикальная констуркция каркаса из профиля ПС-200 ЛСТК-Днепр; 5 - внутрикаркасная теплоизоляция из арболита на силикатном вяжущем; 6 - монолитная ж/б колона; 7 - горизонтальная констуркция каркаса с наружной стороны стены из профиляПП-60 ЛСТК-Днепр;8 - наружное утепление из пенополистерольных или минераловатных плит
Изготовление внутреннего теплоизолирующего слоя наиболее целесообразно на основе биологически активных нетоксичних заполнителей, которые оказывают благоприятное влияние на здоровье человека и удовлетворяют требованиям современного экодизайна [2]. Примером таких заполнителей являются костра конопли и льна, камышит, еловые шишки и хвоя, стебли растений, морские водоросли и др. Легкие бетоны и изделия из таких материалов считаются арболитовыми, они не подвержены действию грибков и плесени, не пригодны для грызунов и насекомых, не воспламеняемы (при высоких температурах не горят, а тлеют).
В качестве вяжущих для изготовления бетонов могут быть использованы портландцемент, известь и жидкое стекло. Применение того или иного вяжущего определяется временем года и метерологическими условиями. Так в летних условиях наиболее технологически обоснованным является применение воздушно твердеющего жидкого стекла, при этом наличие высоких температур воздуха приводит к ускоренному твердению смесей. В весенне-осенний период времени наиболее технологически обоснованным является применение гидравлически твердеющих цементных и известковых вяжущих.
Составы легкого бетона и технология изготовления смеси обеспечивают следующие физико-механические и теплофизические характеристики бетона теплоизолирующего слоя.
Объемный вес: 240 - 430 кг/м3
Прочность на сжатие: 0,11 - 0,56 МПа
Прочность на изгиб: 0,15 - 0,6 МПа
Коэффициент теплопроводности:
- при t=18 ОС 0,052-0,083 Вт/м·О К.
Укладка таких смесей после их перемешивания в бетоносмесителе осуществляется послойно с ручным уплотнением каждого слоя.
Одними из особенностей теплоизоляционного материала на основе жидкого стекла является его быстрое схватывание (до 20 минут) и безвибрационное уплотнение. Это позволило разработать новую технологию устройства внутрикаркасной теплоизоляции.
С целью сокращения трудоемкости опалубочных работ было предложено устраивать внутрикаркасную теплоизоляцию после полного устройства внешней теплоизоляции, закрепляемой зонтикоподобными капроновыми или металлическими анкерами к элементам каркаса с внешней стороны стены. Как вариант, такая последовательность работ позволяет фиксировать анкеры гайками, что существенно повышает надежность соединения. Таким образом, внутренняя сторона внешней теплоизоляции служит своей опалубкой для внутрикаркасной теплоизоляции.
В качестве опалубки с внутренней стороны стены помещения предлагается использовать инвентарный щит, изготовленный из древесностружечной плиты типа OSB. Щит крепится к прогонам с внутренней стороны каркаса винтами-саморезами на время укладки слоя внутрикаркасного утеплителя, а затем щит переставляется на следующий ярус.
Первоначально предполагалось усилить конструкцию опалубки инвентарными подкосами, но, как показали эксперименты, трех винтов-саморезов на метр погонный прогона вполне достаточно.
Короткое время схватывания теплоизоляционного материала на жидком стекле (15-20 минут) позволяет исключить технологический перерыв на твердение утеплителя в процессе устройства внутрикаркасной теплоизоляции. Укладывать утеплитель предлагается слоями толщиной 20 – 30 сантиметров Каждый слой разравнивается и уплотняется легким трамбованием деревянной трамбовкой за 3 – 4 удара на одном месте.
Для оценки экономической эффективности данного технологического решения был проведен анализ затрат на выполнение ограждающих конструкций вышеуказанных зданий по традиционной и предлагаемой технологии. Для сравнительного анализа был выбран фрагмент глухой стены размером 6 х 3м. Учитывая общие части конструкции стены, а именно, наружную теплоизоляцию и отделку гипсокартонном, сравнивались затраты на устройство конструкции из газобетонных блоков (традиционная технология) и устройство внутреннего каркаса стены из металлического профиля с внутрикаркасной теплоизоляцией (предлагаемая технология). Технико-экономическая эффективность вариантов устройства теплоизоляции стен приведена в табл. 1.
Таблица 1
Технико-экономическая эффективность вариантов устройства теплоизоляции стен
|
Предлагаемая технология с использованием внутрикаркасной теплоизоляции |
|||||
|
Профиль, материал |
Количество |
Цена за един. изм. грн. |
Стоимость, грн |
Затраты на монтаж, грн. |
Общие затраты, грн. |
|
ПС - 200 |
33 м. пог |
91,18 |
3009 |
- |
3009 |
|
ПС - 60 |
36 м. пог |
51,78 |
1864 |
200 |
1864+200=2064 |
|
Арболитовый утеплитель на жидком стекле |
3,6 м3 |
500 |
1800 |
360 |
1800+360=2160 |
|
|
|
|
|
|
Всего 7233 |
|
Традиционная технология с использованием газобетонных блоков |
|||||
|
Газобетон |
7,2 м3 |
1230 |
8856 |
2160 |
8856+2160=11016 |
|
Кладочный раствор |
180 кг |
3 |
540 |
- |
540 |
|
|
|
|
|
|
Всего 11556 |
Как видно из табл.1, разница в общих затратах для 18 м2 стены составит 11556 -7233 = 4323 гривны или, другими словами, экономический эффект от применения предлагаемой технологии составит 240 гривен на 1 м2 стены. Следует отметить, что нами разработана технология устройства стены с оконными или балконными проемами. Экономический эффект для этого типа стены по нашим расчетам составляет 196 гривен на 1 м2.
Выводы. Предложенная технология устройства наружных стен зданий с железобетонным каркасом, включающая устройство внутрикаркасной теплоизоляции из биологически активных материалов, имеет ряд эксплуатационных и экологических преимуществ. При этом, экономический эффект от внедрения новой технологии по сравнению с традиционной технологией утепления стен из газобетонных блоков составит 240 грн на 1м2 стены. Предложенная технология устройства теплоизоляции стен рекомендуется для внедрения в практику строительства.
Литература
