Реферат по технологии на тему «Совершенствование технологии устройства ограждающих конструкций из каменных материалов в малоэтажном строительстве»

Введение В современной России для малоэтажного строительства используется ряд технологий: каркасное домостроение (каркасы могут быть как деревянные, так и металлические); многослойные конструкции «сэндвичного» типа; обыкновенный кирпич; пенобетонные/газобетонные блоки; профилированный брус; несъемная опалубка; камень. Сегодня во всём мире быстровозводимые дома каркасные являются основой массового возведения коттеджей, предлагая владельцам всесезонное проживание в условиях повышенной комфортности. Дело в том, что в подобных проектах не только применяются высокотехнологичные материалы, но и используются передовые технологии, позволяющие изначально обеспечить строению необходимый уровень теплосбережения, сформировать необходимый запас прочности всего здания, создать продуманное расположение комнат и вспомогательных помещений, позволяющие осуществить эффективный монтаж коммуникационных трас различного назначения. Каркасно-панельное малоэтажное строительство предоставляет возможность реализации практически любых технических заданий. Наиболее часто при строительстве малоэтажных домов прибегают к использованию канадских технологий возведения панельных малоэтажных жилых домов. Данная технология основана на использовании при строительстве коттеджа SIP-панелей, которые позволяют добиться малой материалоемкости и низкой себестоимости конечной постройки. Используемые по канадской технологии панели имеют высокие теплоизоляционные свойства, которые в восемь раз превышают тепловые характеристики стен, сделанных из кирпича или бетона. При этом данные стены имеют низкую толщину, что позволяет тратить на обогрев такого дома небольшую сумму средств.

1 Требования к наружным ограждающим конструкциям

На рынке малоэтажной застройки существует значительное количество материалов и технологий, как традиционных, так и современных, которые в той или иной степени удовлетворяют потребностям населения и требованиям нормативных документов. Кирпич считается наиболее дорогостоящим строительным материалом, однако кирпичный коттедж или дача строятся на века, да и красота их бесспорна. У коттеджей, построенных из кирпича, масса достоинств: — загородный коттедж или дача из кирпича, согласно ГОСТам, не нуждается в реконструкции в течение целого века — разнообразие стилевых решений, применяемых при строительстве загородных кирпичных строений, позволит сделать ваш дом настоящим шедевром архитектуры — кирпич для строительства производят из природной глины, поэтому данный материал относится к разряду экологически чистых; — микроклимат в таком коттедже или даче всегда будет благоприятным для его жильцов – ведь кирпич умеет дышать; кирпич обладает отличными тепло- шумоизоляционными характеристиками, устойчив к возгоранию, дождю, урагану, снегу; — кирпичу не страшна плесень, грибок, вредители, патогенные микроорганизмы. В соответствии с СП 42.13330.2011 «Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений» к жилым малоэтажным зданиям относятся дома этажностью до 4 этажей, включая мансарду [1]. В малоэтажной жилой застройке выделяю следующие виды зданий [2]: – индивидуальные постройки, как правило, имеющие участок земли; – таунхаусы — дома с небольшим участком земли на 2–3 семьи; – многоквартирная малоэтажная застройка. Перед строительством дома у застройщика стоит задача определиться с конструктивным решением здания и технологией его возведения или, другими словами, с конструктивно-технологической системой здания, в частности ограждающей конструкцией наружных стен. От ее выбора будут зависеть все характеристики будущей постройки. Конструктивно- технологическая система наружных стен здания — это комплексная характеристика, включающая как материалы конструкции стен здания, так и технологии их возведения. В последние годы в практике современного строительства применяются различные варианты конкурентоспособных ограждающих конструкций, а их выбор осуществляется застройщиком исходя из личных предпочтений, а также требований, предъявляемых к конструкции [3]. Классификация основных требований, предъявляемых к наружным ограждающим конструкциям, представлена на схеме (рис. 1). Безусловно, одними из важнейших требований к ограждающим конструкциям являются теплотехнические, задача которых — сокращение энергозатрат и экономия топливно-энергетических ресурсов за счет снижения эксплуатационных расходов, в частности расходов на отопление здания. В этих целях в России были приняты новые требования к теплозащите зданий, утвержденные в СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий». По нормам энергетической эффективности здания — СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий», фактический удельный расход тепловой энергии на отопление здания не должен превосходить нормативного, назначаемого в зависимости от класса энергетической эффективности рассчитываемого здания [4]. Снижение затрат на отопление подразумевает решение комплекса задач, в котором одной из главных является выбор оптимальных ограждающих конструкций здания. Структура теплопотерь малоэтажного здания представлена графически (рис. 2). Как видно из диаграммы на стеновые конструкции в среднем приходится около 35 % от общего числа теплопотерь. Если исключить 30 % теплопотерь, приходящихся на неэффективную естественную вентиляцию, то на стены приходится уже около 50 % общего числа теплопотерь ограждающих конструкций. Следовательно, при использовании современных энергоэффективных ограждающих конструкций можно существенно снизить расходы на отопление здания [5]. Увеличение сопротивления наружной стены теплопередаче возможно двумя способами, во-первых, за счет увеличения толщины непосредственно конструкции стены, во-вторых, за счет увеличения толщины утеплителя. Очевидно, что в малоэтажном строительстве нагрузки на стеновые конструкции невелики, и значительное увеличение толщины конструкции стены экономически не оправдано, к тому же такой подход ведет к увеличению нагрузки на фундамент, и соответственно к его удорожанию. Поэтому в современных конструктивно- технологических системах наружных стен жилых малоэтажных зданий основное сопротивление стен теплопередаче выполняет утеплитель. Но следует так же отметить, что чрезмерное увеличение сопротивления стены теплопередаче нерационально. При росте этой величины расход энергии на отопление изменяется но гиперболическому закону, т. е. при достижении определенной величины приведенного сопротивления теплопередаче дальнейшее его увеличение приведет, с одной стороны — к незначительному уменьшению энергозатрат, с другой — к неоправданному росту стоимости, массы и толщины конструкции (рис. 3). Так же при увеличении толщины конструкции ухудшаются ее другие теплофизические характеристики: паро- и воздухопроницаемость [6]. Ограждающая конструкция должна быть долговечной и надежной. Долговечность определяется сроком службы. Для ее достижения необходимо, чтобы защищающая конструкция была устойчивой к длительному воздействию температур, т. е. материал не должен менять свои технические характеристики и форму, химически стойкой, т. е. противостоять химическим воздействиям окружающей среды, биологически стойкой, т. е. не должна подвергаться биологическим воздействиям, и морозостойкой, т. е. необходимо чтобы защитно-декоративный слой выдерживал не менее 25 циклов замораживания и оттаивания в водонасыщенном состоянии. При проектировании тепловой защиты необходимо использовать различные конструктивные элементы, долговечности которых являются соизмеримыми. В ограждающих конструкциях, где в дальнейшем возможна замена утепляющего слоя, рекомендуется применение облицовочных элементов с большей долговечностью. В целях достижения надежности стены необходимо, чтобы отделочные материалы были огнестойкими и не допускали попадания влаги во внутреннюю часть конструкции [6]. Характерной особенностью современных ограждающих конструкций с функциональной точки зрения является их многослойность. Такой подход к конструкции наружных стен обеспечивает экономию материала, т. к. каждый слой выполняет свою функцию. С позиций технологии возведения это означает, что устройство этих конструкций является сложным комплексным процессом, предусматривающим наличие целого ряда различных технологических операций [7]. Наружные ограждающие стены можно классифицировать по восприятию нагрузок, конструктивному решению и по количеству применяемых материалов [3].

2 Сравнение технологий строительства

Многообразие технологий строительства кирпичных стен, применяемых в малоэтажном жилищном строительстве, рассматривается авторами с точки зрения преимуществ и недостатков, возникающих в связи с условиями строительства территориально-экономического характера. В связи с этим актуально проведение оценки экономичности технологий строительства стен с учетом условий строительства. В статье использованы результаты экономической оценки технологий строительства стен малоэтажных зданий. Жилые дома в малоэтажном строительстве имеют различную конструкцию кирпичных стен, которая существенно влияет на потребительские характеристики жилых помещений [7]. Сравним три варианта технологии возведения стен: 1 Кирпичная кладка из пустотелого керамического кирпича; 2 Кладка стена из газобетонных блоков с наружной и внутренней верстой из кирпича; 3 Монолитная забутка опилко-цементно-песчаной смесью с вспенивающими добавками пространства между наружной и внутренней верстой из керамического кирпича.

2.1 Кирпичная кладка из пустотелого керамического кирпича

Керамический кирпич – фаворит среди строительных материалов для частного и многоэтажного строительства. Популярность искусственного камня объясняется его прочностью, морозостойкостью и долговечностью. Среди широкого ассортимента изделий застройщики, чаще всего, выбирают для ведения кладки внутренних и наружных стен керамический пустотелый кирпич. Его применение позволяет сэкономить бюджет строительства и немного снизить затраты на теплоизоляционные работы. Пустотелым или щелевым называют кирпич, который имеет специфические пустоты. Они могут быть различного диаметра, располагаться горизонтально или вертикально. Объем пустот должен составлять не менее 13%. Пустоты призваны уменьшить вес кирпича, делая его значительно легче, чем аналоги таких же размеров. Чем больше отверстия, тем легче материал. При этом диаметр сквозных отверстий не может превышать 1,6 мм, щели по ширине не должны быть более 1,2 мм. Такие размеры обеспечивают правильное нанесение раствора при строительстве: он не затекает в пустоты. Кроме веса, важны и теплоизоляционные свойства материала, обусловленные пустотами. Стены, выполненные из такого кирпича, эффективнее удерживают тепло в доме по сравнению с полнотелыми аналогами. Это происходит из-за того, что при монтаже кладки раствор заполняет пустоты не до конца, в результате чего ее теплопроводность снижается. При этом пустотелый кирпич обладает такой же морозоустойчивостью. Кирпич пустотелый может быть бледно-красного, темно-красного, коричневого и желтого цвета. Пустотелый кирпич широко используют для возведения стен. При кладке стены из пустотелого кирпича достаточна толщина стены в 25 см, т.е. в один кирпич, а дом при этом будет тёплым. Благодаря снижению веса кладки, уменьшается нагрузка на фундамент. Строить из него можно в любых климатических зонах за исключением мест, где возможно прямое воздействие воды, так как пустотелый кирпич очень гигроскопичен. Опасность представляет и вода, попавшая в поры кирпича, когда она замерзает. В этом случае возможно нарушение целостности кирпича. Щелевой кирпич пригоден и для возведения перегородок внутри зданий. Стена получается достаточно прочной, а ее вес – небольшим. Кладочный материал обладает отличными декоративными свойствами, подходит и для наружной облицовки зданий. В этом случае вес кирпича также играет немаловажную роль: для фундамента не потребуется дополнительное усиление. Облицовочный кирпич бывает бледно и темно красного, коричневого и желтого цветов. Пустоты в таком кирпиче могут быть сквозными и несквозными, круглыми, квадратными, овальными и щелевидными. Система перевязки кладки — это порядок укладки кирпичей (камней) в кладке относительно друг друга в соответствии с правилами разрезки кладки. Различают перевязку вертикальных, продольных и поперечных швов. Продольные швы перевязывают для того, чтобы кладка не расслаивалась вдоль стены на более тонкие стенки и чтобы напряжения в кладке от нагрузки равномерно распределялись по ширине стены. Основные системы перевязки кирпичной кладки стен — однорядная (цепная), многорядная, трехрядная, перевязка. Процесс кладки состоит из операций, выполняемых в определенном порядке: установка порядовок; натягивание причалок для обеспечения правильности укладки кирпичей и рядов; подача и раскладка кирпичей на стене; перемешивание лопатой раствора в ящике; подача раствора на стену и расстилание его под наружную версту; укладка наружной версты; расстилание раствора под внутреннюю версту; укладка внутренней версты; расстилание раствора под забутку; укладка забутки; проверка правильности выложенного ряда кладки. Последовательность укладки верст может быть и другой в зависимости от системы перевязки. Каждую рабочую операцию в процессе кладки выполняют определенными инструментами. Основные из них кельма, растворная лопата, расшивка, молоток-кирочка. Качество кладки проверяют контрольно-измерительным инструментом: отвесом, рулеткой, складным метром, уровнем, правилом, угольником, шнуром-причалкой. При кладке из кирпича 23% объема кладки занимает раствор. При кладке стен из пористо-пустотелого и пустотелого кирпича применяют раствор подвижностью не более 7-8 см, чтобы предотвратить потери его при затекании в дыры и пустоты кирпича и избежать ухудшения теплотехнических свойств кладки. Для придания наружной поверхности кладки четкого рисунка и уплотнения раствора в швах их расшивают. В этом случае кладку ведут с подрезкой раствора, а швам придают различную форму — прямоугольную заглубленную, с выпуклостью наружу или вогнутую внутрь, треугольную двухсрезную, применяя расшивки с рабочей частью различных очертаний. Вогнутыми расшивками швам придают выпуклую форму, расшивками круглого сечения — вогнутую.

Кладка стена из газобетонных блоков с наружной и внутренней верстой из кирпича

Газобетон (рис. 5) – это строительный материал, который становится все более актуальным при возведении жилых помещений. Столь востребованным он стал за счет повышенной теплоемкости, небольшой массы и отсутствием необходимости заливать мощный фундамент. Технология их производства проста — готовится смесь извести, песка и специальной добавки для образования пор, изделия блоки формуются и затвердевают в автоклавах. Достоинствами выбора этого материала являются: долговечность — кирпичная кладка служит не десятки, а сотни лет; отличная морозостойкость; механическая прочность. Однако, материал пористый и боится влаги, поэтому для защиты от негативного воздействия окружающей среды, следует использовать облицовочные материалы. Для отделки могут применяться любые материалы: от декоративного окрашивания — до монтажа длинномера типа сайдинга или вагонки. Можно и штукатурить, но большинство заказчиков сходятся во мнении, что лучший вариант отделки – это облицовка кирпичом дома из газобетона. Достоинства такого выбора: — кирпич – материал самый долговечный, его срок службы исчисляется не десятками лет, а веками; — обладает отменной механической прочностью и морозостойкостью; — кирпичная кладка лучше всего защищает фасад от ветра, что особенно актуально при его утеплении минеральной ватой; — облицовку можно производить как в процессе возведения стен, так и после — главное, чтобы это позволяла ширина фундамента (рис. 6). Вариант 2 — пирог стены из газобетона с облицовкой кирпичом, утеплением и вент зазором Это лучший вариант структурирования стены, при котором в её пироге присутствует и вентиляционный зазор, и утеплитель. Применяют этот способ при использовании любой разновидности минеральных ват, отличающихся высокой паропроницаемостью (рис. 9). Если учесть, что повышенная паропроницаемость характерна и для газобетона, то эти два материала «нашли друг друга». Себестоимость стен при таком раскладе получается выше, но расчётная толщина меньше. Вариант 3 – утеплитель есть, но без вентиляции Отсутствие воздушного промежутка под облицовкой утепляемой стены возможно только когда применяется листовой полимерный материал Вариант 4 – можно ли газоблок облицовывать кирпичом без вентзазора Четвёртый вариант конструирования стены предполагает простую облицовку без утепления и устройства вентилируемого промежутка. Многие, кто строит дома самостоятельно, применяют этот способ, не понимая, что он не обеспечит стенам ни теплоизоляционные свойства, ни той самой долговечности, о которой говорилось выше. В отапливаемом помещении всегда образуются пары, которые проникают в толщу стен. Если нет выхода, они накапливаются и конденсируются, и могут разрушить газобетонную кладку даже быстрее, чем если её оставить совсем без облицовки. Лучше всего этот способ отделки подходит для неотапливаемых помещений, которым требуется придать благородный вид. Тех, кто строит жилые дома, этот способ привлекает тем, что здесь меньше затрат на связи. Но чаще такой выбор связан с недостаточной толщиной фундамента уже эксплуатируемого дома, фасад которого решили обновить за счёт кирпичной облицовки. Нужно понимать, что коль для пара нет выхода, то и его вход в толщу ячеистобетонной стены должен быть ограничен. Это нивелируется не только применением пароизоляционных мембран, но и выбором непроницаемых для пара отделочных материалов. Таким образом, обкладывая газобетонную стену кирпичом, значительно сэкономить на материалах не удастся, увеличить теплоизоляцию также не получится. Единственные положительные аспекты – респектабельный внешний вид и увеличение срока службы, но это достигается при условии правильной организации строительных процессов, применении материалов и технологий, рекомендованных СП 23-101-2004.2.3 Монолитная забутка опилко-цементно-песчаной смесью с вспенивающими добавками пространства между наружной и внутренней верстой из керамического кирпича Термин «монолитно-кирпичный дом» относится к сооружениям с цельным и массивным бетонным каркасом, заливаемом непосредственно на площадке, и внешней облицовкой и внутренними перегородками из мелкоштучных силикатных или керамических изделий. Бетонированию подлежат все капитальные системы: основание, несущие стены, перекрытия и кровельные балки, кирпич применяются с целью улучшения показателей энергосбережения и звукоизоляции, получения оригинального фасада и снижения нагрузки на фундамент. Такая постройка совмещает все плюсы монолита (равномерная усадка почвы, отсутствие швов на ответственных участках, прочность, сейсмическая устойчивость) и кирпичного дома (привлекательный внешний вид, возможность реализации нетипичных проектов, соответствие нормам пожарной и санитарной безопасности, шумоизоляция). Здания в обязательном порядке армируются, потребность в дополнительном утеплении зависит от климатических условий эксплуатации. Чаще всего прослойка между бетоном и внешней облицовкой заполняется утепляющими и гидроизоляционными материалами, в любом случае принимаются меры, усиливающие качество сцепления элементов с разной плотностью и теплопроводностью. Технология допускает заложение подземных этажей, паркингов и аналогичных помещений, этажность практически не ограничена. В подготовленном котловане заливается надежный фундамент, рассчитанный на значительные весовые нагрузки, чаще всего плитного типа. По всему периметру несущих конструкций устанавливается опалубка с одновременным заложением арматурного каркаса, жестко связанного с основанием и образующего с ним впоследствии единый монолит. В опалубку заливается бетон с принятием обязательных мер по его равномерному распределению и уплотнению. После достижения безопасной прочности щиты поднимаются выше, вплоть до последнего этажа и кровельного перекрытия. Заранее закладывают элементы для гибкой привязки будущей облицовки и архитектурных форм к стенам фасада. К возведению внутренних перегородок приступают после получения каркаса 2-3 нижних этажей, на данных участках обычно применяется кирпич с хорошими показателями звукоизоляции и маркой прочности не ниже М150. Одновременно с заложением стен и перекрытий проводится подключение и разводка коммуникаций. К обустройству кровли приступают сразу после набора бетоном нормированной прочности, с целью экономии времени отделочные наружные и внутренние работы проводят параллельно. Обеспечить непрерывность процесса позволяет скользящая или несъемная опалубка, выбор конкретной разновидности зависит от назначения конструкции. Плюсом второго варианта является возможность одновременного утепления и изоляции от шума, но из-за значительных трат на такую поддержку он чаще используется в частном строительстве. При больших объемах заливки предпочтение однозначно отдается съемным скользящим щитам. Следующей учитываемой особенностью технологии является потребность в предварительном заложении деформационных швов и элементов гибкой привязки бетонного каркаса с наружными кирпичными стенами. Жесткая фиксация обычным цементно-песчаным раствором недопустима, прослойки с разными характеристиками деформируются и отходят друг от друга в процессе эксплуатации, образуя с внешней стороны трещины и складки. С увеличением этажности эти риски возрастают, с целью их снижения облицовка в определенных местах опирается на каркас и поддерживается арматурой и кладочными сетками. Утепляющая прослойка (при наличии) фиксируется к бетонным стенам с помощью клея и дополнительных крепежей, несмотря на низкую паропроницаемость основных конструкций в облицовке предусматриваются небольшие отверстия для вывода случайного конденсата наружу. Достоинства 1 Несмотря на относительную новизну, технология признана эффективной и надежной, среди многочисленных преимуществ выделяют: Высокую прочность капитальных сооружений, обеспечиваемую минимальным числом швов. 2 Минимальные сроки усадки (к моменту кладки кирпичных перегородок и облицовки капитальные конструкции уже являются устоявшимися и достигшими проектной прочности), позволяющие проводить внутреннюю отделку сразу после ввода здания в эксплуатацию, а не через 6- 12 месяцев. Обеспечение акустического комфорта.3 Коэффициент звукоизоляции обычных бетонных систем оставляет желать лучшего, но закрытие их кирпичом и промежуточными прослойками решает эту проблему полностью. 4 Ровность стен и перекрытий, упрощающая процесс внутренней отделки. 5 Возможность реализации оригинальных и нетипичных проектов, достижение значительного декоративного эффекта. 6 Высокую сейсмическую уступчивость, вплоть до выдержки подземных толчков до 7 баллов без нарушения целостности конструкций. Низкую зависимость от климатических условий региона, отсутствие влияния осадков на срок службы. Заключение В строительное производство за период с 2000 по 2019 год внедрены новые технологии строительства стен малоэтажных зданий. Правильность выбора рационального варианта строительства стен влияет не только на экономичность решения. Поэтому требуется поиск рациональной области применения технологий строительства стен с учетом характерных условий малоэтажного строительства. Сложившееся многообразие типовых проектов и технологий возведения малоэтажных зданий связано с внедрением в практику малоэтажного строительства новых материалов, строительных машин и инструментов. Выбор технологии строительства стен малоэтажных домов осуществляется в первую очередь с учетом места строительства, производственными мощностями регионального строительного комплекса. Жилые дома в малоэтажном строительстве имеют различную конструкцию кирпичных стен, которая существенно влияет на потребительские характеристики жилых помещений. Монолитная забутка опилко-цементно-песчаной смесью с вспенивающими добавками пространства между наружной и внутренней верстой из керамического кирпича, представляющий собой кирпично- монолитную конструкцию, выполненную заливкой вспененного опилко- цементно-песчаного раствора в пространство между наружной и внутренней кирпичной верстой более чем в два раза экономичнее первого варианта в виде кладки сплошной кирпичной стены и на 11% экономичнее второго варианта стены с забуткой из газобетонных блоков.

Список источников

1 ГОСТ Р 52133-2003 «Камины для жилых и общественных зданий» 2 ГОСТ 3242-79 «Соединения сварные. Методы контроля качества» 3 ГОСТ 23858-79 «Соединения сварные стыковые и тавровые арматуры железобетонных конструкций. Ультразвуковые методы контроля качества. Правила приемки» 4 ГОСТ 23118-99 «Конструкции стальные строительные» 5 ГОСТ 20850-84 «Конструкции деревянные клееные. Общие технические условия 6 РД 34 15.132-96 «Сварка и контроль качества сварных соединений металлоконструкций зданий при сооружении промышленных объектов» 7 СНиП 2.07.01–89*. М.: ЦНИИП градостроительства, 2011 84 с. 8 СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции» 9 СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции» 10 СНиП 21-01-97* “Пожарная безопасность зданий и сооружений”; 11 СП 15.13330.2012 “Каменные и армокаменные конструкции”; 12 СП 20.13330.2011 “Нагрузки и воздействия”; СП 70.13330.2012 “Несущие и ограждающие конструкции”; 13 СП 28.13330.2012 “Защита строительных конструкций от коррозии”; 14 СП 30.102.99 Планировка и застройка территорий малоэтажного жилищного строительства. М.: Госстрой России, 2000 14 с. 15 СП 31-105-2002 «Проектирование и строительство энергоэффективных одноквартирных жилых домов с деревянным каркасом» 16 СП 42.13330.2011 Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений. Актуализированная редакция