CC BY
7архитектура
тематический раздел научно-технического журнала «Строительные Материалы»
УДК 711.641
Е.Н. СКУРАТЕНКО, канд. техн. наук, Л.П. НАГРУЗОВА, д-р техн. наук, Хакасский технический институт (филиал Сибирского федерального университета, г. Абакан, Республика Хакасия)
Конструкции наружных стен с декоративными железобетонными экранами
Статья посвящается памяти друга и учителя Юрия Григорьевича Граника (ЦНИИЭП жилища), оказавшего большое влияние на профессиональное становление авторов.
Наружные стены с учетом современных норм тепловой защиты зданий выполняются многослойными с применением эффективного утеплителя.
Среди многослойных систем одним из наиболее эффективных способов решения задачи сокращения энергетических затрат на отопление зданий являются конструкции наружного утепления зданий с вентилируемым зазором. В современном строительстве наиболее распространенное решение такого утепления наружных стен для многоэтажных жилых зданий — вентилируемые фасадные системы с навесной защитно-декоративной облицовкой.
Наружные стены с вентилируемым зазором, во-первых, обеспечивают разнообразное и высококачественное оформление фасадов зданий; во-вторых, благодаря наличию вентилируемой воздушной прослойки водяные пары, диффундирующие из помещения наружу, не задерживаются в толще утеплителя, а удаляются из нее восходящим потоком воздуха. Такая конструкция фасада позволяет стенам круглый год оставаться в сухом состоянии и сохранять высокие теплозащитные качества. Несущая часть стены защищена от попеременного замерзания и оттаивания, что препятствует возникновению в ней соответствующих деформаций. При отключении источника теплоснабжения стена будет остывать в
несколько раз медленнее, чем при внутреннем расположении слоя теплоизоляции такой же толщины.
Однако конструкции наружных стен с вентилируемым зазором имеют ряд недостатков. Многие несущие подконструкции (комплекс элементов из металла, соединенных между собой и с основанием, на который крепится облицовочный материал) недолговечны и недостаточно устойчивы к агрессивным условиям окружающей среды, а в ряде случаев не вполне отвечают требованиям пожарной безопасности. Для устройства этих систем необходимо применять дорогостоящие материалы: коррозионно-стойкую сталь; оцинкованную сталь с толщиной цинкового слоя не менее 35—60 мкм; алюминий, экраны из керамогранита, природного камня и т. д. Возведение системы довольно сложно технически, что приводит к большим трудовым и временным затратам, так как их устройство необходимо выполнять снаружи с лесов или подмостей. Навесные вентилируемые фасадные системы являются одними из самых дорогих решений конструкций наружных стен.
Такие стеновые системы могут быть усовершенствованы за счет упрощения технологии изготовления и применения дешевых долговечных материалов. В настоящее время наиболее перспективны предложенные ОАО «Центральный научно-исследовательский институт экспериментального проектирования жилых и общественных зданий (ЦНИИЭП жилища)» при участии авторов вентилируемые наружные стены с крупноразмерными железобетонными экранами (рис. 1, 2). Как и другие многослойные системы, эти стены имеют три слоя: защитный (экран); утеплитель (любые виды, разрешенные к применению в наружных фасадных системах); несущее основание для утеплителя (кладка из штучных материалов — ячеисто-бетонных блоков или керамического кирпича), а также воздушную прослойку.
Для защитного слоя разработаны декоративные железобетонные экраны, как крупногабаритные на
Рис. 1. Архитектурные решения фасада здания с применением декоративных железобетонных экранов
Рис. 2. Конструктивное решение вентилируемой наружной стены с декоративным железобетонным экраном: / - утеплитель; 2 - мелкоразмерные блоки (ячеистый бетон или кирпич); 3 - воздушная прослойка; 4 - железобетонный экран
научно-технический и производственный журнал '-ÖY^QHr^JjjjHbJ^
98
апрель 2010 ЩА'ГЗ^ШШ
®
тематический раздел научно-технического журнала «Строительные Материалы»
архитектура
Рис. 3. Пробный образец крупноразмерного декоративного железобетонного экрана
конструктивную ячейку здания, так и средних размеров для фасадов с полосовой разрезкой. При применении варианта с полосовой разрезкой конструктивная ячейка фасада здания состоит из нескольких экранов, окружающих проемы здания. Во всех вариантах между экранами предусмотрен деформационный зазор 20 мм для движения воздуха в воздушной прослойке и погашения температурных колебаний фасада.
Утеплитель, используемый в данной наружной стене, должен обладать следующими свойствами: являться долговечным, негорючим, устойчивым к старению материалом, быть биологически стойким, иметь стабильную форму; монтироваться сплошным слоем, исключая возникновение мостиков холода; обладать высокими теплоизолирующими характеристиками; позволять водяным парам и влаге беспрепятственно попадать в воздушную прослойку, предотвращая образование и скопление на конструкциях конденсата. Толщина утеплителя в зависимости от региона страны и применяемого материала будет изменяться согласно теплотехническому расчету приблизительно в пределах 100—150 мм.
Ячеисто-бетонные блоки несут собственную нагрузку и являются экологически чистым ограждающим материалом. Возможно применение вместо блоков керамического кирпича. Выбор мелкоштучного материала зависит от его доступности для застройщика. Эффективнее использовать ячеистый бетон с более высоким коэффициентом теплопроводности и паропроницаемости.
Применение предлагаемых стеновых систем с декоративными железобетонными экранами требует существенного изменения технологии их возведения по сравнению со стенами из мелкоштучных материалов и вентилируемыми фасадными системами. Первоначально монтируется декоративный железобетонный экран, который закрепляется на нескольких консольных выступах плиты перекрытия, затем внутренняя часть стены из мелкоштучных материалов. Монтаж железобетонных экранов осуществляется с помощью башенных кранов. Его можно вести как одновременно с возведением несущего каркаса, так и с отставанием на один и более этажей.
Кладка внутренней части стены не отличается сложностью, ее выполняют из внутренних помещений здания без использования внешних лесов и подмостей. При этом декоративный экран выполняет роль защитного ограждения, а работы по устройству наружной стены могут проводиться круглогодично, практически в любых погодных условиях. Кладка из мелкоштучных материалов соответственно может проводиться в любой последовательности независимо от этажа. Перечисленные факторы положительно отличают технологию возведения разработанного решения от других многослойных вентилируемых систем.
Стены с декоративными железобетонными экранами могут применяться как в каркасных зданиях, так и в зданиях с неполным каркасом. Материалом основного каркаса может служить сборный и монолитный бетон, размер ячеек при этом должен соответствовать длине экрана. В результате внутреннее пространство свободно от несущих стен, поэтому можно проектировать квартиры индивидуальной планировки.
Важное значение для внедрения предложенных конструкций стен имеют декоративные качества экранов. В настоящее время поверхности железобетонных изделий можно отделывать на строительной площадке с использованием облицовочных материалов или применять изделия с заводской декоративной отделкой.
Авторами разработана технология изготовления железобетонных экранов различных цветов и фактурных поверхностей (рис. 3), позволяющая создавать изделия долговечные как по физико-механическим, так и по декоративным качествам [1]. Внедрение данной технологии дает архитектору возможность привносить разнообразие в монотонный ансамбль города.
Основные преимущества предлагаемых конструкций наружных стен перед другими навесными фасадными системами с воздушной прослойкой и прочими ограждающими конструкциями: за счет исключения металлических подконструкций и применения негорючих, устойчивых к высоким температурам материалов повышается огнестойкость предлагаемых решений в сравнении с навесными фасадными системами; использование сборного железобетона значительно упрощает строительство, сокращает его сроки, приближая скорость строительства к возведению панельных домов, и, как следствие, снижает стоимость строительства; отсутствует необходимость возведения строительных лесов; не требуются высококвалифицированные специалисты для монтажа экрана в отличие от устройства навесных вентилируемых фасадов. Такой дом будет обладать значительно меньшим весом, чем, предположим, кирпичный, а следовательно, будет меньшей стоимость устройства фундаментов.
Еще одно достоинство стен с декоративными железобетонными экранами — долгий срок службы и незначительные эксплуатационные затраты. В сравнении с навесным вентилируемым фасадом, выполненным при соблюдении правил установки, точном расчете монтажа элементов и правильной укладке утеплителя, предлагаемое конструкционное решение прослужит в 2—4 раза дольше.
Декоративные железобетонные экраны унифицированы. Это позволит производить их на заводах КПД и сократить сроки возведения здания.
Проведенная технико-экономическая оценка устройства наружных стен с декоративными железобетонными экранами показала, что такие стены значительно дешевле применяемых в г. Абакане наружных стен с навесной фасадной системой «Краспан». Экономия достигается за счет исключения дорогостоящих несущих подсистем; относительно невысокой стоимости декоративных железобетонных экранов; применения только доступных отечественных материалов и снижения трудозатрат на строительной площадке.
Ключевые слова: декоративный экран, вентилируемый зазор, многослойная система.
Список литературы
1. Скуратенко Е.Н. Технология отделки железобетонных декоративных экранов наружных стен //
Строит. материалы. 2008. № 10. С. 24-26.
®
научно-технический и производственный журнал
апрель 2010
99
