7.3. Основные конструктивные схемы и используемые материалы при малоэтажном строительстве

В индивидуальном малоэтажном строительстве в последние годы преобладают три архитектурных направления, которые определяют ис­пользуемые материалы: «новорусский» из кирпича, «экологический», основным материалом которого служит древесина, и «западный», где ос­новными элементами являются панели типа «сэндвич».

В последние двадцать лет мировая практика строительства фактиче­ски отказалась от возведения кирпичных домов вследствие их тяжеловес­ности, относительно высокой теплопроводности, излишней монументаль­ности сооружений, повышенной энергоемкости самого материала и высо­кой стоимости. С позиции комфортности, простоты изменения внутренне­го пространства дома из кирпича также не соответствуют современным требованиям. Однако несмотря на все недостатки в России и Беларуси кирпич до сих пор остается одним из престижных стеновых материалов, особенно в коттеджном строительстве.

Благодаря своей экологичности способности создавать здоровый микроклимат внутри помещения, легкости воссоздания сырья и утилиза­ции при демонтаже деревянный дом нашел широкое применение в Фин­ляндии, Дании, Норвегии, Прибалтике. В США на долю деревянного дома приходится 75 % от общего числа строящихся. Конструктивные решения таких домов имеют несколько вариантов.

Первый - использование в качестве основного стенового материала специально обработанных оцилиндрованных бревен. Для получения этих изделий применяют специальное техническое оборудование, в котором ствол дерева проходит через систему фрез и превращается в идеальный цилиндр со струганной поверхностью. Необходимые пазы и выступы име­ют математически выверенную форму. В результате венцы из таких бревен имеют минимальные зазоры. Оцилиндрованный брус в результате такой обработки сохраняет естественную структуру - твердую оболочку и мяг­кую сердцевину.

Применение этого материала лучше, а сооружение долговечней, чем при использовании обычных бревен, которые состоят только из мягкой древесины, склонной к биоповреждениям при повышенной влажности.

Второй - применение каркасной конструкции стен. Многослойная па­нель представляет собой деревянный каркас, к которому крепят обычные доски, текстурные с ориентированными волокнами или плитные древесные композиционные материалы: ДСП, ДВП, ЦСП, фанеру. Внутренний тепло­изоляционный слой выполняют из плит минерало- и стекловатных, вспе­ненного полистирола, пенополиуретана, пенополиэтилена, пеностекла, це­ментного фибролита, а также из сыпучих материалов: опилок, торфа, шлака. Засыпочную теплоизоляцию выполняют послойно(20 - 30 см) с уплотнени­ем. Под внешнюю облицовку прокладывают рулонный паро- или гидроизо­ляционный материал - полимерный или битумно-полимерный, исключаю­щий продувание и увлажнение теплоизоляционного слоя.

Внутреннюю отделку производят гипсокартонными и гипсоволокни- стыми листами с декоративным покрытием или с последующей окраской, оклейкой обоями; наружную - вагонкой (деревянной, металлической с по­лимерным покрытием - сайдинг) или просто покрывают защитным лако­красочным составом.

Третий вариант предусматривает использование в качестве стеново­го материала блоков, полученных на основе органических волокнистых материалов.

Так в России академиком М.В. Бирюковым с сотрудниками предло­жен новый стеновой материал - «Элстар», представляющий собой брус, изготовленный из смеси трех экологически чистых компонентов: измель­ченной древесины, минерального огнеупора - магнезита, повышающего прочность и огнестойкость, и природного рассола - бишофита, служащего естественным минеральным вяжущим. Полученную формовочную массу прессуют в непрерывный брус методом экструзии сечением 25х10 см, ко­торый на выходе режется на отрезки заданной длины. Материал обладает морозостойкостью, низкой теплопроводностью, гвоздимостью, легок в об­работке. Поверхность бруса гладкая со зрительным восприятием текстуры древесины. Тип профиля «шип-паз» позволяет в течение нескольких дней монтировать дом. После сборки стыки брусьев обмазывают раствором, со­стоящим из магнезита и бишофита, что придает дому монолитность, проч­ность, не уступающую кирпичному.

В Сыктывкаре (Республика Коми) строительство индивидуальных домов ведут с использованием легкопилящихся блоков из смеси древесных отходов (стружки, щепы), цемента и жидкого стекла. Потребительские свойства этого материала выше, чем у кирпича.

Интересна разработка российских ученых, получившая название «Геокар». Это торфоблок размером в четыре кирпича, вес которого не пре­вышает 4 кг, прочность 8 - 12 кгс/см . Для его изготовления измельченный торф, тщательно перетертый с водой до получения однородной пасты, об­ладающей вяжущими свойствами, поступает вместе с опилками, соломой, стружкой, льнокострой в смеситель. Затем - формовка изделий на прессе и сушка на воздухе и в специальных камерах. Стеновой материал, который укладывают на строительный раствор, обеспечивает не только постоянную влажность и температуру помещения (в летний период), но и обладает, как показали исследования, бактерицидным свойством.

Одной из разновидностей стеновых материалов на основе древесных отходов является опилкобетон, который применяют как для монолитного домостроения, так и для изготовления крупноразмерных блоков. Получен­ные вибропрессованием с последующей горячей сушкой изделия из смеси цемента, песка, опилок, извести (или глины) и воды в зависимости от со­отношения компонентов имеют прочность от 5 до 15 кгс/см . Их можно применять для возведения несущих стен высотой до 5 этажей с последую­щим оштукатуриванием поверхности в зданиях жилого, гражданского и сельскохозяйственного назначения. Кроме блоков из этого материала про­изводят конструктивные элементы П-образной формы для выполнения пе­ремычек, оконных и дверных проемов. Вследствие использования опилок хвойных пород, предварительно обработанных специальными составами, предотвращающими горение, водопоглощение и гниение, предел огне­стойкости изделий равен 100 минутам. Из таких блоков повышенной плот­ности возможно выполнение фундаментов, полов, армированных на пер­вом этаже арматурной сеткой. Материал обладает хорошим звукопоглоще­нием, низкой теплопроводностью, позволяющей согласно современным требованиям по теплоусвоению наружных стен уменьшить их толщину с 70 до 40 см. Из опилкобетона возможно даже получение кровельного ма­териала - черепицы путем прессования и покрытия поверхности изделия атмосферостойкими составами.

Очень часто мы возвращаемся к истокам строительной науки, но подходим к решениям, которым уже сотни лет, с багажом наших совре­менных знаний. Так случилось и с соломенными блоками. Первые по­стройки домов из них были известны в США, Германии. До сих пор живут люди в доме, построенном в 1903 году. Сейчас строительство таких домов ведется по всему миру, увеличивая свои объемы.

Раньше сельскохозяйственные постройки делали из прародителя этого материала - самана, представляющего собой смесь 80 % глины, 10 % соломы и 10 % органики. Это был тяжелый плотный материал. Соотноше­ние компонентов изменили и, как следствие, это повлияло на свойства: снизилась плотность и теплопроводность, улучшилась паропроницаемость. Толщина стены составила 40 - 45 см. Глиносоломенные смеси и изделия из них обладают высокой огнестойкостью, связанной с наличием в глине калийных соединений, являющихся антипиренами. Если дом выполнен в монолитном варианте («мокрая» технология) из глиносоломенной смеси состава 90 % соломы и 10 % глины, смешанной с водой, и оштукатурен, то его огнестойкость составляет 45 минут.

В Беларуси отдается предпочтение сухой технологии «прошивных матов». Стандартные тюки с поля после пресс-подборщика размером 500х360 мм и длиной 500 - 1000 мм после двойной обвязки обрабатывают раствором антисептика и обмазывают глинобетонной смесью, содержащей гидрофобизирующую добавку. Подготовленные модифицированные блоки или укладывают на глинобетонный раствор, или заполняют ими заранее подготовленный каркас с последующим оштукатуриванием и отделкой по­верхности.

Недостатком первой монолитной технологии является длительность сушки возведенного дома до начала внутренней и наружной отделки, ко­торая составляет 3 - 12 месяцев. По второй технологии дом можно постро­ить за неделю с последующей отделкой. Стены такого дома хорошо «ды­шат». При толщине стены 60 см сопротивление теплопередачи составляет

22 5 м К/Вт при норме 2 - 2,5 м К/Вт. В Беларуси в 1996 году построены пер­вые 12 экодомов из соломенных блоков, эксплуатация которых подтвер­ждает их экономическую целесообразность и комфортность.

Одним из вариантов повышения теплозащитных функций ограж­дающих конструкций в малоэтажном строительстве при возведении на­ружных стен толщиной 30 см является использование несъемной опалубки из мелкоштучных теплоизоляционных элементов коробчатого типа (полых блоков) из пенополистирола, которые заполняют монолитным бетоном.

7.4. Современные ограждающие оконные системы

К ограждающим конструкциям кроме стеновых относятся оконные системы. Практика эксплуатации зданий различного назначения показала, что теплопотери через окна могут составлять до 22 %. Следовательно, кон­струкции окон и материалы, из которых их выполняют, должны обеспе­чить не только определенную освещенность, безопасность, но и комфорт­ный температурно-влажностный режим.

В зависимости от назначения помещения, его расположения, клима­тических условий к стеклам могут предъявлять такие специальные требо­вания: пониженная излучающая способность, теплопоглощение, высокая ударная прочность и пуленепробиваемость.

В современном строительстве оконные конструкции (системы) вы­полняют из дерева; дерева, защищенного с внешней стороны профильным алюминием; алюминиевых, стальных, поливинилхлоридных и стеклопла- стиковых профилей. Каждый из используемых материалов имеет свои преимущества и недостатки.

Так, при всех привычных положительных свойствах древесины - низкой плотности и теплопроводности, легкой обработки, невысокой стоимости изделий этот материал обладает такими серьезными недостат­ками, как гигроскопичность, коробление, склонность к загниванию и го­рючесть. Поэтому для обеспечения заданной долговечности древесину об­рабатывают антисептиками, антипиренами и защищают красочными со­ставами, которые необходимо систематически возобновлять.

В деревоалюминиевых окнах с наружной стороны деревянная по­верхность защищена от увлажнения и разрушения алюминиевым профи­лем. Алюминиевые прессованные профили с пленочным акрилатным или полиуретановым покрытием толщиной до 10 - 15 мкм применяют для больших световых проемов, остекления высоких витражей. Это коррози- онностойкий материал, обладающий высокой прочностью и атмосферо- стойкостью. В связи с тем, что высокая теплопроводность материала мо­жет вызвать появление конденсата на раме, в конструкции окон теплоза­щитные свойства повышены за счет заливки вспененной синтетической массы между двумя готовыми алюминиевыми рамами.

Стальные профили, изготовленные методом горячего или холодного проката, используют преимущественно для устройства окон в промыш­ленном строительстве и при возведении общественных зданий. Так как стальные изделия подвержены коррозии, их прямо на заводе-изготовителе покрывают антикоррозионной грунтовкой, а после завершения монтажа - коррозионностойкой краской в два слоя.

Поливинилхлоридные профили обладают высокой долговечностью - до 20 лет и экологической безопасностью. К их достоинствам можно отне­сти возможность пятикратной вторичной переработки отходов и отрабо­танных изделий без потери качественных характеристик. Основное сырье для их получения - калийная соль, нефть и газ. Для защиты от ультрафио­летовых лучей и перепада температур вводят специальные добавки.

Эти конструкции обладают следующими преимуществами:

• высокие водо- и коррозионная стойкость, водонепроницаемость;

• не загрязняются благодаря гладкой абсолютно плотной наружной поверхности;

• звукопоглощение и низкая теплопроводность - 0,17 Вт/мК (сухая древесина - 0,16 Вт/мК).

К недостаткам можно отнести:

• низкий модуль упругости поливинилхлорида, требующий усиления пластмассовых профилей стальными или алюминиевыми вкладышами;

• высокий коэффициент температурного расширения;

• процесс старения полимера, замедляемый за счет введения добавок оксидантов.

Остекление проводят одно- или двухкамерными стеклопакетами, представляющими собой жесткую герметичную конструкцию, выполнен­ную из двух или трех листовых стекол с заполнением пространства осу­шенным воздухом или инертным газом (аргон, криптон), повышающим теплозащитные свойства и снижающим шум на 42 дБ. Для защиты от кон­денсата внутри помещают силикагель.

Герметизацию стеклопакета проводят специальными пластифициро­ванными мастиками - одно- и двухкомпонентными.

Для остекления первых этажей применяют стекла повышенной прочности: закаленное, армированное, многослойное, ламинированное, т.е. защищенное специальным полимерным пленочным материалом. С исполь­зованием полимерных и окиснометаллических покрытий целенаправленно изменяют их назначение: поглощающие солнечную радиацию и ультра­фиолетовые лучи, с односторонней прозрачностью - тонированные, безос­колочные, пулестойкие, ударопрочные.

Низкоэмиссионные энергосберегающие стекла получают нанесением на стекло методом напыления покрытия на основе оксидов серебра и вис­мута или полимеров толщиной в несколько микрон, которое в несколько раз снижает тепловое излучение изнутри помещения. Этот же эффект ис­пользован в США при получении двухкамерных стеклопакетов с коэффи­циентом теплопроводности 1,13 Вт/мК. Для этого в камере стеклопакета между обычными стеклами натягивается и закрепляется прозрачная мем­брана с низкоэмиссионным покрытием, которое наносят как на одну, так и на две стороны. При установке двух параллельных мембран коэффициент теплопроводности снижается до 0,4 Вт/мК.

Эффект отражения лучистой энергии использован при установке позади радиаторов отопления специальных экранов с покрытием из металлической фольги. Таким образом достигается возвращение в помещение до 90 % лучи­стой энергии, что позволяет повысить температуру воздуха на 3 - 4 градуса.

Для защиты от нагрева солнечным светом используют стекла со спе­циальным тончайшим металлическим слоем, работающим отражающе, как зеркало, или покрытием, состоящим из оксидов металлов. Последние об­ладают свойством поглощать часть солнечного излучения. Эти стекла имеют серый, бронзо-коричневый или зеленый цвет. Поглощая энергию, стекла нагреваются, поэтому их надо использовать в двойном остеклении или стеклопакете, где внешнее - специальное стекло, а внутреннее - обыч­ное строительное.

Одним из перспективных экологически безопасных материалов, применяемых для вертикального остекления, выполнения светопрозрач- ных кровель, перегородок, является прозрачный пластик - поликарбонат. Ударная прочность этого материала в 200 раз выше, чем у стекла, и в 50 раз выше, чем у акриловых пластиков. Структурные панели и профили, изготовленные из этого материала методом экструзии, имеют множество внутренних воздухонаполненных ячеек, перегородки которых служат реб­рами жесткости. Такие панели способны пропускать до 80 % солнечного света. Из за внутренних перегородок материал обладает светорассеиваю- щим и теплоизоляционным свойствами, равными по величине двухкамер­ному стеклопакету. На внешнюю сторону изделия наносят специальный защитный слой, повышающий атмосферостойкость и обеспечивающий ус­тойчивую работу при температуре от минус 50 до плюс 115 С.

Сотовый ячеистый поликарбонат в виде листов толщиной от 4,5 до 16 мм аналогичного назначения выпускают фирмы Германии и Франции. Израильские производители поставляют для этих целей специализирован­ные поликарбонатные панели, которые имеют особое призматическое строение верхнего слоя, позволяющее зимой проводить повышенное коли­чество солнечной энергии, а летом отражать большую часть светового из­лучения, не допуская перегрева помещения. Такие панели позволяют регу­лировать поток солнечной энергии в течение суток.

Двери и ворота для зданий и сооружений в зависимости от приме­няемых материалов могут быть деревянными, поливинилхлоридными, ме­таллическими (алюминиевые, стальные) с заполнением промежутка между полотнами теплоизоляционным и звукоизоляционным материалом.

Двери в жилищном строительстве в основном выполняют из дерева с последующей окраской или пропиткой. При особых требованиях к надеж­ности и пожарной безопасности в жилых зданиях устанавливают стальные двери из прокатных или штампованных профилей с обшивкой из листовой стали. Полотна стальных дверей могут иметь одинарные или двойные стенки. Наружные двери зданий могут выполнять из дерева, металла и по- ливинилхлорида. Их изготовление и эксплуатация не отличаются от соот­ветствующих оконных конструкций.

7.5. Материалы и изделия, применяемые для внутреннего разграничения объема здания и конструкций покрытия

Ограждающие конструкции - плиты покрытия защищают здание от атмосферных осадков и обеспечивают комфортные условия в помеще­нии. Для покрытия производственных зданий используют ребристые пред- напряженные плиты из тяжелого или легкого бетона прочностью 25 МПа, стальные двухслойные панели с утеплителем из пенополиуретана, которые предназначены для покрытия производственных зданий промышленных предприятий со слабо- и среднеагрессивными средами.

Для жилых и общественных зданий применяют одно-, двух- и трех­слойные комплексные панели (не считая слоев паро- и гидроизоляции), выполняющие функции несущих и ограждающих конструкций, или в виде отдельных несущих и теплоизоляционных панелей.

Однослойные панели получают из керамзитобетона или автоклавно­го ячеистого бетона прочностью не ниже 2,5 МПа. Двухслойные ком­плексные панели состоят из нижнего слоя - тяжелый или легкий бетон прочностью 10 МПа и F 35...50; верхнего - легкий бетон на пористом за­полнителе или ячеистый прочностью не ниже 3,5 МПа и F 35. Трехслой­ные включают верхний и нижний слои тяжелого или легкого бетона с рас­положенной между ними теплоизоляцией из плит фибролита, ячеистого бетона или минеральной ваты.

При раздельном монтаже плит разного назначения несущие выпол­няют из тяжелого бетона, теплоизоляционные - из легкого или автоклав­ного ячеистого бетона.

Перекрытия и перегородки разделяют здание по высоте и площади соответственно. В зависимости от назначения и расположения перекрытия классифицируют по типам: междуэтажные, чердачные, надподвальные. Междуэтажные должны быть звуконепроницаемыми, чердачные и надпод- вальные - малотеплопроводными.

Перекрытия включают следующие основные элементы: несущую конструкцию - балку или панель, пол, потолок и расположенный между ними звукоизолирующий или утепляющий слой. В конструкциях чердач­ного перекрытия, за исключением мансардного этажа, пол отсутствует.

Балки могут быть деревянными, стальными, железобетонными. Пе­рекрытия по балкам из дерева устраивают в зданиях высотой не более 4 этажей. Они экономичны в районах, богатых лесом, однако их примене­ние ограничивает малая огнестойкость и опасность биокоррозии.

Перекрытия по стальным балкам применяют лишь на особо важных объектах большой этажности. Железобетонные перекрытия - балки и пли­ты, которые могут быть как сборными, так и монолитными, наиболее рас­пространены и перспективны в связи с их надежностью и долговечностью. Применяют несколько видов панелей: многопустотные - преднапряжен- ные из тяжелого бетона или конструкционного керамзитобетона; сплош­ные и ребристые из тяжелого, легкого и силикатного бетона. Балки и пане­ли опираются на несущие стены или каркас. Поверх устраивают пол.

В качестве теплоизоляционных материалов используют неорганиче­ские сыпучие материалы: шлак, керамзит, аглопорит, перлит или плиты из минеральной ваты, пенополистирола, пенополиэтилена, пенополиуретана и полистиролбетона.

Для улучшения акустических характеристик устраивают раздельные потолки - самонесущие и подвесные, которые крепят к перекрытию. Для защиты от ударного звука устраивают раздельные перекрытия, которые составят из панелей пола и потолка, разделенных воздушной прослойкой («плавающий» пол).

Перегородки разделяют внутренние объемы здания, ограниченные ка­питальными стенами в пределах одного этажа. В зависимости от размеров применяемых конструкций и изделий они могут быть крупноразмерными - панельными, блочными и выполненными из мелкоштучных материалов.

Панельные перегородки подразделяют на сплошные, однослойные - гипсо- и керамзитобетонные и многослойные - каркасные. Последние наи­более распространены. Они состоят из несущего каркаса (стального, алю­миниевого, деревянного), листовой обшивки из фанеры, ДСП, ДВП, досок, гипсокартонных, гипсоволокнистых плит и минеральных или органиче­ских теплоизоляционных материалов посередине.

В последние годы завоевывают строительный рынок трансформируе­мые модульные перегородки, представляющие собой каркас из оцинкованной стали, по обе стороны которого находятся панели толщиной до 13 мм, соеди­ненные алюминиевыми профилями. Панели выполняют с одинарным и двой­ным остеклением из плит гипсовинила, модифицированной фанеры, ДСП и пластика в сочетании с прозрачным, полированным, тонированным или мато­вым стеклом. В конструкциях модульных перегородок могут быть также ис­пользованы перфорированные жалюзи с нанесением определенного рисунка.

Для получения офисных перегородок используют плоские листы из акрилового, поликарбонатного или ячеистого стекла, объемное сотовое строение которого обеспечивает до 78 - 83 % светопропускания, а также стеклопрофилит и стеклопакет. Стационарные перегородки представляют собой каменные конструкции, для выполнения которых применяют кера­мические и силикатные кирпичи (камни), мелкие блоки из природного камня, легкого бетона и стеклоблоки.

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ НОРМАТИВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. СТБ 4.206-94. Материалы стеновые каменные. Номенклатура показателей.

2. СТБ 4.220-98. Панели легкие ограждающие с утеплителем из пенопла­ста и минераловатных плит. Номенклатура показателей.

3. СТБ 1008-95. Камни бетонные стеновые. Общие технические условия.

4. СТБ 1075-97. Сваи железобетонные. Общие технические условия.

5. СТБ 1076-97. Конструкции фундаментов бетонные и железобетонные. Общие технические условия.

6. СТБ 1108-98. Окна и балконные двери из поливинилхлоридного профи­ля. Общие технические условия.

7. СТБ 1117-98. Блоки из ячеистых бетонов стеновые. Технические условия.

8. СТБ 1143-99. Блоки железобетонные объемные для зданий. Общие тех­нические условия.

9. СТБ 1154-99. Жилище. Основные положения.

10. СТБ 1185-99. Панели стеновые наружные бетонные и железобетонные для зданий и сооружений.

11. ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры микрокли­мата в помещениях.

12. СНБ 5.01.01-99. Основания и фундаменты зданий и сооружений.

13. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции.

14. СНиП II-22-81. Каменные и армокаменные конструкции.

15. СНиП 2.03.09-85. Асбестоцементные конструкции.

16. СНиП 3.03.01-87. Несущие и ограждающие конструкции.

17. Пособие 2.04.02-96 к СНиП 3.03.01-87. Устройство тепловой изоляции ограждающих конструкций зданий и сооружений. Система «ПСЛ2».

18. Пособие П1-99 к СНиП 3.03.01-87. Проектирование и устройство теп­ловой изоляции наружных стен зданий методом «термошуба».

19. РСН 74-92. Устройство полистиролбетонной теплоизоляции ограж­дающих конструкций зданий методом торкретирования.

20. Пособие П3-2000 к СНиП 3.03.01-87. Проектирование и устройство те­пловой изоляции ограждающих конструкций жилых зданий.

21. Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций к СНиП II-22-81. - М., Стройиздат, 1989.