CC BY
63
ВЕСТНИК
5/2012
УДК 666.973
А.Д. Жуков, А.В. Чугунков
ФГБОУ ВПО «МГСУ»
ФАСАДНАЯ СИСТЕМА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕРИАЛОВ ЯЧЕИСТОЙ СТРУКТУРЫ
Комплексная система оформления фасадов ориентирована на использование бетонов ячеистой структуры и в качестве несущих конструкций и в качестве утеплителя, и в качестве противопожарных рассечек низкой плотности. Приведены рекомендации по монтажу системы.
Ключевые слова: штукатурная система, опалубка, теплоперенос, ячеистые бетоны, минеральная матрица, теплопроводность.
В состав фасадной системы входят стеновые пеноблоки, армированные базальтовой фиброй (несущий элемент конструкции), плиты из пенополистиролбетона (теплоизоляция), газобетон (противопожарная рассечка и теплоизоляция). В качестве оставляемой опалубки (на участках противопожарных рассечек) применяются хри-зотилцементные листы, закрепляемые на подконструкции из стеклопластиковых элементов) (рис. 1).
10 100 400
Схема системы фасадной изоляции: 1 — несущая стена; 2 — газобетон, залитый в полость противопожарной рассечки; 3 — утеплитель из пенополистиролбетонных плит; 4 — монтажная сетка; 5 — хризотилцементный лист; 6 — штукатурка; 7 — фиксирующий уголок; 8 — несущая подконструкция; 9 — монтажный клей; 10 — опорная балка перекрытия; 11 — тарельчатый дюбель; 12 — гипсокартонный лист
128
© Жуков А.Д., Чугунков А.В., 2012
Строительное материаловедение
ВЕСТНИК
МГСУ
Теплоизоляционные пенополистиролбетонные плиты (см. рис. 1) крепятся на цементный клей с дополнительным креплением тарельчатыми дюбелями и оштукатуриваются по щелочестойкой армирующей стеклосетке. Финишное покрытие — цементная декоративная штукатурка.
Поставленная задача заключалась в получении материала для противопожарной рассечки однородной структуры. Был учтен опыт применения при стендовом изготовлении изделий гибких мембран. Подобные мембраны позволяют регулировать избыточные напряжения, и материал сохраняет свою структуру с минимальной вариацией по плотности.
Следствием из этого приема стали рекомендации применения газобетона в качестве расширяющихся противопожарных рассечек. В этом случае залитый в опалубку газобетон оказывается зажатым между опалубкой и листами утеплителя. смесь вспучивается, формируется напряженное состояние, и ячеистая смесь заполняет все пустоты и неплотности, релаксируя тем самым собственные избыточные напряжения.
В конструкции фасадной системы (см. рис. 1) использованы материалы ячеистой структуры только на основе портландцемента. Это способствует формированию ко-гезионных контактов и с несущей стеной (пенобетон, армированный базальтовой фиброй), и с теплоизоляцией (теплоизоляционный пенополистиролбетон), и с опалубкой (хризотилцементные или фиброцементные листы). Все слои имеют близкую паропроницаемость, что сводит к минимуму опасность накопления влаги в конструкции фасадной системы (табл.).
Характеристика элементов конструкции
Элемент конструкции Плотность, кг/м3 Теплопроводность, Вт/ м-К Толщина, м Коэффициент паропроницаемости, мг/ м-ч-Па
Пенополистиролбетон 100 0,06 0,1 0,060
Пенобетон армированный 500 0,17 0,4 0,180
Газобетон 300 0,15 0,1 0,200
Штукатурка 1800 0,27 0,01 0,160
Хризотилцементный лист 1200 0,20 0,01 0,100
Лист гипсокартона 1600 0,22 0,01 0,120
Теплопроводность стеклопластика, из которого изготовлены дюбели и элементы подконструкции, — 0,48 Вт/м-К.
Расчет сопротивления теплопередаче. Фасадная система состоит из чередующихся (по глади) участков: стены с утеплением из плит пенополистиролбетона (высота 2,8 м) и противопожарных рассечек из ячеистого бетона (высота 0,4 м). Система предполагает использование крепежных элементов, которые являются неизбежными теплопроводными включениями. Поэтому проектируемая фасадная система должна быть проверена на термическое сопротивление, теплотехническую однородность и конденсацию влаги.
Сопротивление теплопередаче по глади панели с утеплителем из пенополистиролбетона составляет 4,15 м2 °С/Вт. Сопротивление теплопередаче по глади панели с противопожарной рассечкой из ячеистого бетона составляет 3,14 м2 оС/Вт. Приведенное термическое сопротивление по глади стены высотой 3 м с высотой противопожарной рассечки 0,4 м — 3,98 м2 °С/Вт.
С учетом толщины и теплопроводности стеклопластиковой арматуры (из которой изготовлены несущая подконструкция оставляемой опалубки и монтажных дюбелей) величина коэффициента теплотехнической неоднородности г составляет
0,86. С учетом теплотехнической неоднородности приведенное термическое сопротивление стены равно: 3,98 • 0,86 = 3,42 м2 °С/Вт.
Последовательность монтажа фасадной системы. Работы по монтажу системы должны производиться при температуре не ниже 5 и не выше 30 °С, все слои системы во время монтажа должны быть защищены от воздействия осадков. В случае производства работ при отрицательных температурах рекомендуется устройство теплового контура.
Перед монтажом системы должны быть выполнены следующие работы. Закончены внутренние «мокрые» процессы, в т.ч. штукатурные, монолитные работы, устройство стяжек; кровельные работы; заполнение оконных и дверных проемов; закрепление кронштейнов камер видеонаблюдения, кондиционеров и т.п.
рабочие поверхности с наветренной стороны защищают от дождя. восприимчивые к загрязнению смежные строительные элементы из натурального дерева, стекла, алюминия, природного камня, поверхность пола накрывают или оклеивают водонепроницаемыми покрытиями. Поверхность основания очищают от грязи, пыли и отслоений, препятствующих прилипанию штукатурно-клеевой смеси, если необходимо, промывают водой под давлением или обрабатывают пескоструйным агрегатом, при необходимости расширяют швы между блоками и т.п.
Опорный металлический профиль закрепляют по всей длине участка монтажа при помощи раствора из цементосодержащей сухой смеси и дополнительно закрепляют дюбелями. На углах здания устанавливают специальный угловой опорный профиль с небольшим зазором 2...3 мм и соединяют специальным соединительным элементом. При неровной стене профиль необходимо установить с использованием подкладочных шайб. Опорный металлический профиль можно устанавливать без использования раствора при помощи дюбелей, с последующей заделкой зазора между профилем и стеной монтажной пеной.
Для приготовления раствора к сухой штукатурно-клеевой смеси добавляют воду (согласно инструкции) и замешивают при помощи миксера. После 15 мин выдержки раствор размешивают еще раз и наносят на утеплитель (плиту теплоизоляционного пенополистиролбетона) по методу «валиков и точек» (покрываемость раствором плиты должна составлять не менее 40 %).
раствор клея можно наносить специальным пистолетом при помощи штукатурной машины с дополнительным смешивающим агрегатом, например, машины PFT G4, G5, Monojet. При достаточно ровном основании стены раствор можно наносить на всю поверхность утеплителя при помощи зубчатого шпателя с размером зуба ~ 10 мм.
Приклеивание плит начинают снизу от угла здания. Плиты необходимо укладывать ровно. Плиты теплоизоляционного материала, устанавливаемые в углах оконных и дверных проемов, должны быть цельными с вырезанными по месту фрагментами. нельзя стыковать плиты на линиях углов оконных и дверных проемов. После того как уложено некоторое количество плит, поверхность выравнивают, постукивая по поверхности длинным правилом. Устанавливают тарельчатые дюбели для закрепления изоляционного слоя.
После укладки плит теплоизоляционного пенополистиролбетона на высоту 2,8 м (по глади стены) начинается выполнение противопожарной рассечки. Устанавливают элементы подконструкции. Крепежные кронштейны из стеклопластика крепятся к несущей стене дюбелями. на кронштейнах закрепляется хризотилцементная панель высотой 500 мм. На панели смонтированы направляющие уголки: верхний и нижний. Панель монтируют так, чтобы нижний уголок плотно прилегал к верхней кромке теплоизоляционных плит. С боков, в пределах захватки также устанавливаются хри-зотилцементные панели. далее на цементный раствор устанавливается верхний ряд
130
КБИ 1997-0935. Vestnik MGSU. 2012. № 5
Строительное материаловедение
ВЕСТНИК
МГСУ
теплоизоляционных плит. Плиты опираются на верхний направляющий уголок (смонтированный на хризотилцементной панели) и закрепляются тарельчатыми дюбелями.
В смесителе принудительного действия приготавливается газобетонная смесь, которую заливают в полость, образованную теплоизоляционными плитами, несущей стеной и хризотилцементными панелями. Для заливки смеси предусмотрены специальные отверстия. Смесь вспучивается и заполняет весь объем. За счет избыточного давления заполняются все пустоты и формируются плотные соединения с несущей стеной, с оставляемой опалубкой и с плитами теплоизоляционного пенополистиролбетона.
Примыкания системы к металлическим, деревянным или пластмассовым поверхностям, а также к смежным зданиям выполняют в виде уплотненных швов, применяя уплотнительную ленту и выполняя разрез мастерком армирующего слоя или используя специальные профили с уплотнительной лентой.
При наличии в несущей конструкции здания деформационного шва в системе наружного утепления также делают деформационный шов, применяя специальные профили или П-образные опорные профили в сочетании с уплотнительной лентой.
Для укрепления и более быстрой обработки поверхностей на наружных углах перед армированием фасада устанавливают угловой профиль из ПВХ с армирующей сеткой. Для этого наносят раствор из сухой цементосодержащей смеси в области наружных углов и вдавливают в него профиль. Набрызгивают на поверхность с помощью штукатурной машины или вручную раствор из сухой смеси толщиной в 5 мм. Раствор разравнивают правилом, вдавливая в поверхность.
на углах проемов здания (окна, двери и др.) по диагонали вдавливают в мокрый армирующий раствор предварительно подготовленные полоски из стеклосетки размером 30^50 см. После этого в еще свежий армирующий раствор вдавливают по всей поверхности армирующую сетку с нахлестом на стыках ~ 10 см.
Если не предусматривается антивандальное исполнение цокольной части, то при монтаже системы в области попадания брызг воды (менее 30 см от уровня земли) защитный штукатурный слой выполняют с двойным армированием. Перед продолжением работ армирующему слою дают затвердеть и высохнуть в течение 8 сут. Перед нанесением декоративной штукатурки поверхность обрабатывают грунтовкой. Декоративное покрытие равномерно наносят вручную или механическим способом.
наряду с приклеиванием плит теплоизоляционного пенополистиролбетона раствором из сухой цементосодержащей смеси требуется дополнительное механическое крепление плит утеплителя тарельчатыми дюбелями в средней и краевой зоне стен здания.
Разработанная система применима при утеплении зданий V степени огнестойкости, классов С2 и С3 конструктивной пожарной опасности, всех классов функциональной пожарной опасности по СНиП 21-01—97* «Пожарная безопасность зданий и сооружений» за исключением Ф1.1, Ф1.2 и Ф 4.1.
Библиографический список
1. Теплоизоляционные материалы и конструкции: / Ю.Л. Бобров, Е.Г. Овчаренко, Б.М. Шойхет, Е.Ю. Петухова. 2-е изд., испр. и доп. М. : Инфра-М, 2010. 268 с.
2. Жуков А.Д., Чугунков А.В., Рудницкая В.А. Решение технологических задач методами математического моделирования : монография. М. : МГСУ, 2011. 176 с.
Поступила в редакцию в феврале 2012 г.
Об авторах: Жуков Алексей Дмитриевич — кандидат технических наук, профессор кафедры технологии отделочных и изоляционных материалов, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, taurusj@rambler.ru;
Чугунков Александр Викторович — начальник отдела обследования зданий КНИЛГ, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, chugunkov@mail.ru.
Для цитирования: Жуков А.Д., Чугунков А.В. Фасадная система с использованием материалов ячеистой структуры // Вестник МГСУ 2012. № 5. С. 128—132.
A.D. Zhukov, A.V. Chugunkov
FACADE SYSTEM MADE OF POROUS MATERIALS
The proposed multi-component façade system is made of porous concretes employed both as bearing structures and for heat insulation and fireproofing purposes. The authors also provide their recommendations in respect of the mounting of the proposed façade system.
The façade system considered in the article is composed of wall foam concrete blocks reinforced by basalt fibers (bearing elements of the structure), cellular concrete polystyrene (thermal insulation), and porous concrete (fireproofing and thermal insulation). Retained shuttering (in the fireproofing sections) represents chrysolite cement sheets attached to the structures composed of glass-fiber plastic elements.
The application of insulating porous concrete as a fireproofing material is based on the principle of adjustable stress-strained states of materials in the environment of variable pressure. This technology was developed at Moscow State University of Civil Engineering, and it was initially designated for the manufacturing of tailor-made products. The above concrete is also designated for retained shuttering and modified cavity masonry walls. Porous concrete that expands inside the fireproofing cavity ensures a tight contact both with the basic material and thermal insulation plates. The use of materials of the same origin (Portland cement) means the formation of strong transition zones connecting the system components in the course of its hardening and further operation.
The results of the thermotechnical calculation demonstrate that the thermal resistance registered on the surface of the wall that is 3 meters high (that has a 0.4 m fireproofing cavity) is equal to 3.98 sq. m. C/Wt. The value of the coefficient of thermotechnical heterogeneity (r) is equal to 0.86 with account for the thickness and thermal conductivity of point and linear elements. If the thermotechnical heterogeneity is taken into consideration, the thermal resistance of the proposed wall is equal to 3.42 m2 C/Wt.
Key words: plaster system, mould, heat transmission, cellular concretes, mineral matrix, thermal conductivity.
References
1. Bobrov Yu.L., Ovcharenko E.G., Shoykhet B.M., Petukhova E.Yu. Teploizolyatsionnye materialy i konstruktsii [Thermal Insulation Materials and Structures]. Moscow, Infra-M Publ., 2010, 268 p.
2. Zhukov A.D., Chugunkov A.V., Rudnitzkaya V.A. Reshenie tehnologicheskikh zadach metodam I matematicheskogo modelirovaniya [Resolution of Process-related Problems by Mathematical Modeling Methods]. Moscow, MSUCE, 2011, 176 p.
About the authors: Zhukov Aleksey Dmitrievich — Candidate of Technical Sciences, Professor, Department of Technology of Finishing and Insulation Materials, Moscow State University of Civil Engineering (MSUCE), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation, taurusj@ rambler.ru;
Chugunkov Aleksandr Viktorovich — Director, Department of Examination of Buildings, Moscow State University of Civil Engineering (MSUCE), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation, chugunkov@mail.ru.
For citation: Zhukov A.D., Chugunkov A.V. Fasadnaya sistema s ispol'zovaniem materialov yacheistoy struktury [Facade System Made of Porous Materials]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2012, no. 5, pp. 128—132.
132
ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2012. № 5
